[发明专利]偶联剂改性的钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料及制备方法

说明书

本发明偶联剂改性的钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料及制备方法，所述方法先将Na₂CO₃、Bi₂O₃、TiO₂和NaCl煅烧，去除Cl^‑，烘干后研磨得到片状钛酸铋钠粉体，再将该粉体羟基化，之后将γ‑(2,3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷水解液与粉体混合均匀后干燥；紧接着将得到的粉体与聚偏氟乙烯溶液混合均匀，用流延法在玻璃基板上制备复合物；最后将复合物在160～200℃第一次干燥，再依次淬火和在35～55℃第二次干燥，得到高介电常数、低介电损耗、高击穿场强、高储能密度的偶联剂改性的钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料。

技术领域

本发明涉及储能材料制备技术领域，具体为偶联剂改性的钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料及制备方法。

背景技术

随着电子电器工业的发展，电子元器件不断向微型化、高效化等需求发展，储能性能有重要应用受到广泛关注。

储能电介质材料具有高的功率密度，其中，陶瓷/聚合物复合材料因陶瓷填料的高介电性能和聚合物基体的耐击穿性能可得到较好的储能性能，其中聚合物主要使用聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂等，陶瓷填料主要使用钛酸钡、钛酸锶钡等。

由于陶瓷填料和聚合物基体具有不同的物化性质，目前的陶瓷填料和聚合物基体存在复合时无法避免相容性差的问题，形成的复合材料储能密度不高，在应用时受到限制。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供偶联剂改性的钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料及制备方法，生产周期短和制备工艺简单，制得的复合材料具有高介电常数、低介电损耗、高击穿场强、高储能密度的特点。

本发明是通过以下技术方案来实现：

偶联剂改性的钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将Na₂CO₃、Bi₂O₃、TiO₂和NaCl在800～1000℃煅烧得到混合物，Na₂CO₃、Bi₂O₃和TiO₂的质量和与NaCl的质量之比为1～1.5，将混合物中的Cl^-去除，烘干后研磨得到片状钛酸铋钠粉体；

步骤2，将片状钛酸铋钠粉体进行羟基化处理，得到羟基化处理后的钛酸铋钠粉体；

将γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷分别溶解在乙醇溶液中，将所得混合液的pH调节分别至4～5和3～3.5，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷水解液和乙烯基三甲氧基硅烷水解液；将十三氟辛基三甲氧基硅烷分散在甲苯中，得到十三氟辛基三甲氧基硅烷水解液；

步骤3，将γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷水解液或乙烯基三甲氧基硅烷水解液与羟基化处理后的钛酸铋钠粉体混合均匀后进行干燥处理，或者将十三氟辛基三甲氧基硅烷水解液与羟基化处理后的钛酸铋钠粉体混合后离心洗涤得到的粉体进行干燥处理，得到硅烷偶联剂改性的钛酸铋钠粉体；

γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷的质量均占所述粉体的0.3％～0.7％，十三氟辛基三甲氧基硅烷占所述粉体的8％～12％；

步骤4，将硅烷偶联剂改性的钛酸铋钠粉体与聚偏氟乙烯溶液混合均匀，所述粉体的体积占该粉体和聚偏氟乙烯总体积的1％，得到混合体系，以该混合体系用流延法在玻璃基板上制备硅烷偶联剂改性的钛酸铋钠粉体和聚偏氟乙烯的复合物；

步骤5，将步骤4所述的复合物在160～200℃第一次干燥，再依次淬火和在35～55℃第二次干燥，得到偶联剂改性的钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料。