【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电介质复合材料领域，具体涉及一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法。
技术介绍
1、聚合物电介质薄膜由于其良好的加工性，稳定的介电及击穿特性，在现代电子装置及系统中扮演着重要的角色。以混合动力汽车为例，目前商用双轴拉伸聚丙烯电介质已经逐渐不能满足轻量化、高能量化的需求，而且混合动力汽车的使用环境也相对苛刻，115℃以上的高温已经超过了双轴拉伸聚丙烯的最高工作温度，需要额外负载冷却装置，此外，长时间的工作，会导致聚丙烯电容器内部温度的聚集，容易发生性能的急剧下降甚至失效。因此高玻璃化转变温度的聚合物逐渐成为苛刻环境的潜在发展产品，聚酰亚胺具有高玻璃化转变温度，但较低的储能密度限制了其作为介质储能材料的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决聚酰亚胺较低的储能密度限制了其作为介质储能材料应用的问题，而提供一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法。
2、一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
3、步骤一、制备铌酸锶钛纳米片：
4、①、将碳酸钾、氧化铌、碳酸锶、金红石型二氧化钛按一定比例混合，在行星球磨机中球磨后进行高温烧结，得到铌酸锶钛钾前驱体；
5、②、将铌酸锶钛钾前驱体与硝酸混合，搅拌后得到铌酸锶钛氢前驱体；将铌酸锶钛氢与有机碱的水溶液混合搅拌，得到铌酸锶钛纳米片悬浊液；
6、步骤二、制备zif-8包覆铌
7、将铌酸锶钛纳米片悬浊液与zn(no3)2.6(h2o)的水溶液混合均匀，再加入二甲基咪唑的甲醇溶液，搅拌反应一段时间，洗涤，干燥，得到zif-8包覆铌酸锶钛纳米片；
8、步骤三、制备zif-8包覆铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺前驱体溶液：
9、按一定质量比将zif-8包覆铌酸锶钛纳米片、n,n-二甲基甲酰胺、均苯四甲酸酐混合并超声分散，在冰水浴下分次加入4,4-二氨基二苯醚，搅拌，得到zif-8包覆铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺前驱体溶液；
10、步骤四、制备zif-8包覆铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺复合材料：
11、将步骤三得到的zif-8包覆铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺前驱体溶液在玻璃板上进行流延后成膜，并按程序进行梯度升温，升温结束后真空干燥一段时间，得到zif-8包覆铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺复合材料，即为改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料。
12、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
13、本专利技术通过将低含量的zif-8包覆铌酸锶钛纳米片掺杂进入聚酰亚胺基体中，通过zif-8的键合作用，提升了复合材料击穿场强的同时，也将铌酸锶钛纳米片的极化性能有效发挥，综合提升复合材料击穿场强和极化性能的基础上，获得了提升的放电能量密度，解决了电介质材料的放电能量密度较低的问题。
14、本专利技术的制备工艺方法所需设备简单，成本较低，容易实施。
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1.一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：
2.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的碳酸钾、氧化铌、碳酸锶、金红石型二氧化钛的摩尔比为1.1:3.8:3:0.2。
3.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中将碳酸钾、氧化铌、碳酸锶、金红石型二氧化钛按一定比例混合，以无水乙醇为球磨溶剂，在2500r/min的转速下球磨4h，最后在空气气氛下干燥12h，再进行高温烧结。
4.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的高温烧结的温度为1200℃，烧结时间为12h。
5.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的硝酸的浓度为5mol/L；步骤一②中将铌酸锶钛钾前驱体与硝酸混合，搅拌72h，得到铌酸锶
6.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的有机碱的水溶液的质量分数为40％，有机碱为四丁基氢氧化铵；步骤一②中将铌酸锶钛氢与有机碱的水溶液混合搅拌72h，得到铌酸锶钛纳米片悬浊液；步骤一②中所述的铌酸锶钛纳米片悬浊液的固含量为0.1g/15mL。
7.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的Zn(NO3)2.6(H2O)的水溶液的浓度为0.4mol/L；二甲基咪唑的甲醇溶液的浓度为0.025mol/L；步骤二中所述的搅拌反应的时间为10min～30min；所述的洗涤的溶剂为甲醇或水。
8.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的N,N-二甲基甲酰胺、均苯四甲酸酐、4,4-二氨基二苯醚的体积质量比为35mL:3g:3.28g；所述的超声分散的功率为490W，超声分散是时间为30min～60min；所述的搅拌的转速为350r/min。
9.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中将步骤三得到的ZIF-8包覆铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺前驱体溶液真空排气泡后在玻璃板上进行流延，厚度为12μm～15μm，在80℃条件下真空干燥2h定型成膜。
10.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中所述的梯度升温为在160℃、200℃、240℃、280℃、320℃和350℃下分别保温1h、1h、1h、1h、0.5h、1h；步骤四中所述的真空干燥的温度为80℃，真空干燥的时间为12h；步骤四中所述的ZIF-8包覆铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺复合材料中ZIF-8包覆铌酸锶钛纳米片的质量分数为0.2％～3％。
...【技术特征摘要】
1.一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：
2.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的碳酸钾、氧化铌、碳酸锶、金红石型二氧化钛的摩尔比为1.1:3.8:3:0.2。
3.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中将碳酸钾、氧化铌、碳酸锶、金红石型二氧化钛按一定比例混合，以无水乙醇为球磨溶剂，在2500r/min的转速下球磨4h，最后在空气气氛下干燥12h，再进行高温烧结。
4.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的高温烧结的温度为1200℃，烧结时间为12h。
5.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的硝酸的浓度为5mol/l；步骤一②中将铌酸锶钛钾前驱体与硝酸混合，搅拌72h，得到铌酸锶钛氢前驱体。
6.根据权利要求1所述的一种改性铌酸锶钛纳米片/聚酰亚胺基储能电介质复合材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的有机碱的水溶液的质量分数为40％，有机碱为四丁基氢氧化铵；步骤一②中将铌酸锶钛氢与有机碱的水溶液混合搅拌72h，得到铌酸锶钛纳米片悬浊液；步骤一②中所述的铌酸锶钛纳米片悬浊液的固含量为0.1g/15ml。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓旭，陈东洋，孙家明，李陶琦，聂麒曌，
申请(专利权)人：大同共聚西安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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