[发明专利]一种介电复合材料及其制备方法

说明书

本申请涉及一种介电复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域，材料的成分包括：PVDF树脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化处理的碳纤维。选用了具有较高介电常数、较低介电损耗的PVDF作为基体树脂，表面处理的碳纤维作为增强材料，羧基化氧化石墨烯作为功能性纳米粒子诱导β‑PVDF生成的同时获得了综合性能优良的PVDF基复合材料。

技术领域

本申请涉及高分子材料领域，尤其涉及一种介电复合材料及其制备方法。

背景技术

高分子基介电复合材料具有结构性能可调、质量轻且易于加工成型等优点,因而在电子、电气领域拥有广阔的应用前景。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有较高介电常数、较低介电损耗的热塑性高分子材料,在电气、生物医药、包装等领域具有重要的应用价值。高分子基介合材料具有结构性能可调、质量轻且易于加工成型等优点,因而在电子、电气领域拥有广阔的应用前景。

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有较高介电常数、较低介电损耗的热塑性高分子材料,在电气、生物医药、包装等领域具有重要的应用价值。PVDF的典型代表是α-PVDF、β-PVDF晶型结构。α晶型为TGTG排列的单斜晶系,其净偶极矩为零不显极性；β晶型为TTTT全反式排列的正交晶系,氟原子分布在碳主链的一侧,净偶极矩不为零,方向指向主链。β-PVDF具有较大的自发极化强度,在外电场的作用下易于发生极化而表现出优异的介电性能。

发明内容

申请人在发明过程中发现：通过在PVDF中添加功能性纳米粒子可诱导β-PVDF生成的同时还获得综合性能优良的PVDF基复合材料。

本申请提供了一种介电复合材料及其制备方法和应用，以解决目前介电复合材料介电性能不佳的问题。

第一方面，本申请提供了一种介电复合材料。

具体的，所述材料的成分包括：PVDF树脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化处理的碳纤维。

作为一种可选的实施方式，表面氧化处理的所述碳为经浓硝酸表面氧化处理的碳纤维。

作为一种可选的实施方式，所述羧基化氧化石墨烯的制备方法包括：

把氧化石墨烯和NaOH与一氯乙酸的混合溶液进行混合超声，以使氧化石墨烯上的羟基和环氧基转化为羧基，得到羧基化氧化石墨烯。

作为一种可选的实施方式，所述氧化石墨烯和NaOH与一氯乙酸的混合溶液的体积比为2-4：1-3。

作为一种可选的实施方式，所述材料的成分以质量分数计包括：PVDF树脂75％-90％、羧基化氧化石墨烯2％-10％和表面氧化处理的碳纤维5％-15％。

作为一种可选的实施方式，所述材料的成分以质量分数计包括：PVDF树脂80％-85％、羧基化氧化石墨烯4％-8％和表面氧化处理的碳纤维8％-12％。

作为一种可选的实施方式，所述材料的成分以质量分数计包括：PVDF树脂81％-84％、羧基化氧化石墨烯5％-7％和表面氧化处理的碳纤维9％-11％。

作为一种可选的实施方式，所述材料的成分以质量分数计包括：PVDF树脂82％-83％、羧基化氧化石墨烯6％-7％和表面氧化处理的碳纤维10％-11％。

第二方面，本申请提供了一种介电复合材料的制备方法，用以实现第一方面任一项实施例所述的介电复合材料的制备。

具体的，所述方法包括：

把PVDF树脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化处理的碳纤维进行预混合，得到预混物；

对所述预混物进行加热熔融和造粒，得到介电复合材料。

作为一种可选的实施方式，所述加热熔融的温度为170-190℃。