一种多层结构的聚合物基复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种多层结构的聚合物基复合薄膜及其制备方法，所述多层结构的聚合物基复合薄膜包括

【技术实现步骤摘要】
一种多层结构的聚合物基复合薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚合物储能
，具体涉及一种多层结构的聚合物基复合薄膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着现代科学技术的飞速发展，电力电子系统领域迫切需要性能更为卓越的介电材料
。
其中，包括栅介质
、
高储能密度电容器以及电活性材料等在内的微电子器件均要求纳米复合材料在具有高介电常数和介电强度的同时，依然拥有低介电损耗
、
高的击穿场强和良好的韧性
。
传统聚合物材料如聚酰亚胺
(PI)、
聚偏氟乙烯
(PVDF)、
环氧树脂等，具有体积小
、
易加工等特点，但是介电常数很低，难以满足实际使用要求
。
[0003]为进一步提升聚合物材料的电位移和储能密度，具有高介电常数的纳米陶瓷颗粒被选为填料加入聚合物基体中，由此构成陶瓷
/
聚合物复合材料
。
通过一方面选取高介电常数陶瓷为填料可有效提高复合材料的介电常数，另一方面聚合物基体又保留了其较高的耐击穿场强，从而实现对储能密度的显著提高
。
目前，常用于制备
PVDF
基复合材料的陶瓷填料主要有钛酸钡
(BaTiO3)、
二氧化钛
(TiO2)、
锆钛酸铅
(PbZrTiO3)
等
。
然而，随着陶瓷
/
聚合物储能复合材料的发展，研究者发现尽管陶瓷的加入可以有效提高聚合物的介电常数，但同时也会降低其击穿场强并引入较高的漏电导损耗，因此仅采用单一陶瓷与聚合物共混制备复合材料的方法已不能满足对更高储能密度的需求
。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种多层结构的聚合物基复合薄膜及其制备方法，以解决仅采用单一陶瓷与聚合物共混制备的复合材料储能密度不高的问题，本专利技术所制备的多层结构的复合薄膜具有高击穿场强和高储能密度，可以快速充放电，且具有优异的循环稳定性
。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种多层结构的聚合物基复合薄膜，所述多层结构的聚合物基复合薄膜包括
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
复合层和
PVDF
层，所述
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
复合层和所述
PVDF
层循环交替，且最外层为
PVDF
层，所述
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
复合层为晶须
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3与
PVDF
的复合层
。
[0007]优选的，所述
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
复合层中晶须
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3的体积分数为2％～
10
％
。
[0008]所述的多层结构的聚合物基复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，将
Na2CO3和
TiO2进行混合，得到混合物
A
，混合物
A
与
NaCl
熔盐进行球磨，保温
、
煅烧
、
洗涤
、
干燥，获得一维
Na2Ti6O
13
模板；
[0010]步骤2，将
Na2Ti6O
13
模板
、Na2CO3、TiO2、Bi2O3和
SrCO3混合，得到混合物
B
，混合物
B
与
NaCl
熔盐搅拌混合均匀，保温
、
煅烧
、
洗涤
、
干燥，获得一维
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3晶须；
[0011]步骤3，将一维
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3晶须分散到
DMF
中，得到悬浊液，在悬浊液中加入
PVDF
粉末，分散，得到均匀共混的
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
悬浊液；将
PVDF
粉末均匀分散在
DMF
中，得到
PVDF
溶液；
[0012]步骤4，将
PVDF
溶液进行一次流延，干燥成膜；将
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
悬浊液进行二次流延，干燥成膜，交替进行流延多次，得到初步样品；将初步样品干燥，进行加热保温后，淬火，得到多层结构的聚合物基复合薄膜
。
[0013]优选的，步骤1中，在
1000
～
1200℃
下煅烧1～
3h。
[0014]优选的，步骤2中，
Na2Ti6O
13
、Na2CO3、TiO2、Bi2O3和
SrCO3的摩尔比为
34:17:36:51:36
；混合物
B
与熔盐的质量比为
1:2。
[0015]优选的，步骤2中，在
800
～
1000℃
煅烧5～
7h。
[0016]优选的，步骤3中，将一维
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3晶须分散到
DMF
中，具体是：将一维
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3晶须加入到
DMF
中，在
450
～
600r
·
min
‑1的转速和
40
～
80℃
的温度下先搅拌1～
3h...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多层结构的聚合物基复合薄膜，其特征在于，所述多层结构的聚合物基复合薄膜包括
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
复合层和
PVDF
层，所述
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
复合层和所述
PVDF
层循环交替，且最外层为
PVDF
层，所述
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
复合层为晶须
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3与
PVDF
的复合层
。2.
根据权利要求1所述的多层结构的聚合物基复合薄膜，其特征在于，所述
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
复合层中晶须
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3的体积分数为2％～
10
％
。3.
权利要求1或2所述的多层结构的聚合物基复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将
Na2CO3和
TiO2进行混合，得到混合物
A
，混合物
A
与
NaCl
熔盐进行球磨，保温
、
煅烧
、
洗涤
、
干燥，获得一维
Na2Ti6O
13
模板；步骤2，将
Na2Ti6O
13
模板
、Na2CO3、TiO2、Bi2O3和
SrCO3混合，得到混合物
B
，混合物
B
与
NaCl
熔盐搅拌混合均匀，保温
、
煅烧
、
洗涤
、
干燥，获得一维
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3晶须；步骤3，将一维
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3晶须分散到
DMF
中，得到悬浊液，在悬浊液中加入
PVDF
粉末，分散，得到均匀共混的
0.15SrTiO3‑
0.85Na
0.5
Bi
0.5
TiO3/PVDF
悬浊液；将
PVDF
粉末均匀分散在
DMF
中，得到
PVDF
溶液；步骤4，将
PVDF
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奕羽，杨海波，马彦龙，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：