【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能纳米材料领域，具体涉及到一种聚乙烯醇基复合膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、填料的高填充量可大大提高聚合物材料的导热性能，但同时也会破坏其内部晶体结构，进一步影响其力学性能。自聚合物内部构建连续的填料网络可以有效解决这一问题，可以以最小的填充量实现功能的最大化，是实现高导热率的最佳途径之一。尽管已有文献报道在聚合物基复合材料连续导热网络的研究和构建方面已取得了很大进展，但其构建过程相对复杂，填料含量较高，实验条件苛刻且不可控，其导热效果不理想，不利于大规模生产和应用。
2、聚乙烯醇是一种无毒、无味、可生物降解，且具有良好机械、化学和热稳定性的绝缘线型聚合物。近年来，在胶粘剂、水凝胶、光电基质、制药和生物等领域均具有广泛的应用。但聚乙烯醇一般是绝热的，因此，在保持绝缘性的同时大幅度提高聚乙醇的导热系数已成为近年来研究的热点。各种文献报道已证实加入碳纳米材料可以显著改善聚乙烯醇的热性能。但受到填料分散性和电导率的影响，现有的绝缘聚乙烯醇复合膜方案填料含量一般>10wt.％才能实现面内导热系数10w/(m·k)的突破，且制备过程相对复杂。急需寻找新的材料和方案以实现低填料含量下聚乙烯醇导热性能的显著提高。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利
2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供聚乙烯醇基复合膜。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：包括，聚乙烯醇、氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管；
5、其中，聚乙烯醇、氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管的质量比为93～99:0.94～6.58:0.06～0.42，氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管通过氢键作用与聚乙烯醇分子相连并均匀分散于聚乙烯醇中。
6、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述聚乙烯醇、氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管的质量比为97～99:0.94～2.82:0.06～0.18。
7、本专利技术的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种聚乙烯醇基复合膜的制备方法。
8、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：包括，
9、将氟化石墨烯分散于溶剂中，并经超声和离心处理，得到剥离的氟化石墨烯纳米片；然后将氟化石墨烯纳米片分散于水中；
10、将羧基化多壁碳纳米管与分散剂分散于水中，并经超声和离心处理，收集上清液并校正其浓度；
11、按所述质量比将浓度为20～50mg/ml的聚乙烯醇溶液滴入0.5～1mg/ml的氟化石墨烯纳米片水分散液混合均匀，然后加入0.25～0.5mg/ml的羧基化多壁碳纳米管水分散液混合均匀，在60℃～80℃的温度下真空干燥成膜状后，将其与载体剥离得到。
12、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述溶剂为异丙醇、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺二氯甲烷中的一种或几种。
13、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述氟化石墨烯分散液的超声条件为使用水浴超声仪进行所述超声处理，水浴超声仪的功率为30～100w，超声时间为18～32h；所述离心处理为转速为3000～6000rpm，处理时间为15～30min。
14、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述分散剂为trion-x100、胆酸钠、op-10乳化剂的一种或几种。
15、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述羧基化纳米管分散液的超声处理为使用尖端超声仪进行所述超声处理，尖端超声仪的功率为300～600w，超声时间为1～3h。
16、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述氟化石墨烯分散液离心处理的转速为3000～6000rpm，处理时间为15～30min；所述羧基化纳米管分散液的离心条件为3000～4000rpm，处理时间为15～30min。
17、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述使用超声和搅拌方式将氟化石墨烯纳米片水分散液与聚乙烯醇水分散液以及羧基化多壁碳纳米管水分散液混合均匀。
18、本专利技术的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种聚乙烯醇基复合膜在电力电子元器件表面的应用。
19、本专利技术有益效果：
20、(1)本专利技术所提出的聚合物复合材料以聚乙烯醇为聚合物基体，以低填充含量的氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管实现改性，通过填料与聚乙烯醇分子间的氢键作用，聚乙烯醇可以在氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管上原位生长，实现填料的高度分散和固定化，并通过填料之间的限域自组装形成连续的填料网络。
21、(2)本专利技术复合材料具有优异的电绝缘性能、热性能和稳定性，当氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管的含量分别为2.82wt.％和0.18wt.％时，聚乙烯醇基复合膜的面内热导率为20.35w/(m·k)，是聚乙烯醇的72.7倍；面外热导率为0.88w/(m·k)，是聚乙烯醇的8.8倍，热分解温度提高了57℃，可广泛应用于对导热性、绝缘性具有较高要求的应用场合，例如应用于电力电子元器件表面，可在保证电气绝缘的同时，通过良好的散热大幅提高元器件的使用温度上限。
22、(3)本专利技术制备方法采用溶液浇铸法来实现氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管在聚乙烯醇中的限域自组装连接，并形成连续的填料网络，制备工艺简单，制备成本低廉，适合大规模生产；同时，由于聚乙烯醇在填料表面的原位生长可以促进填料的高度分散并起到互相间隔的作用，因此在烘干成膜过程中，各填料并不会发生热团聚，避免了填料堆积引起的界面散热，从而以最小的填充量实现了功能的最大化，达到大幅提高聚乙烯醇导热性能的目的。
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1.一种聚乙烯醇基复合膜，其特征在于：包括，聚乙烯醇、氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管；
2.如权利要求1所述的聚乙烯醇基复合膜，其特征在于：所述聚乙烯醇、氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管的质量比为97～99:0.94～2.82:0.06～0.18。
3.如权利要求1或2所述的聚乙烯醇基复合膜的制备方法，其特征在于：包括，
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺二氯甲烷中的一种或几种。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述氟化石墨烯分散液的超声条件为使用水浴超声仪进行所述超声处理，水浴超声仪的功率为30～100W，超声时间为18～32h；所述离心处理为转速为3000～6000rpm，处理时间为15～30min。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述分散剂为Trion-X100、胆酸钠、OP-10乳化剂的一种或几种。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述羧基化多壁碳纳米管分散液的超声处理为使用尖端超声仪进行
8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述氟化石墨烯分散液离心处理的转速为3000～6000rpm，处理时间为15～30min；所述羧基化多壁碳纳米管分散液的离心条件为3000～4000rpm，处理时间为15～30min。
9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述使用超声和搅拌方式将氟化石墨烯纳米片水分散液与聚乙烯醇水分散液以及羧基化多壁碳纳米管水分散液混合均匀。
10.如权利要求1所述的聚乙烯醇基复合膜在电力电子元器件表面的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯醇基复合膜，其特征在于：包括，聚乙烯醇、氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管；
2.如权利要求1所述的聚乙烯醇基复合膜，其特征在于：所述聚乙烯醇、氟化石墨烯纳米片和羧基化多壁碳纳米管的质量比为97～99:0.94～2.82:0.06～0.18。
3.如权利要求1或2所述的聚乙烯醇基复合膜的制备方法，其特征在于：包括，
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为异丙醇、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺二氯甲烷中的一种或几种。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述氟化石墨烯分散液的超声条件为使用水浴超声仪进行所述超声处理，水浴超声仪的功率为30～100w，超声时间为18～32h；所述离心处理为转速为3000～6000rpm，处理时间为15～30min。
6.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓伟，韦媛媛，张芷若，黄佳怡，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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