[发明专利]高β‑相含量聚偏氟乙烯薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯薄膜的制备方法,特别涉及一种高β-相含量聚偏氟乙烯薄膜的制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯因为其自身优异的物理化学性能和电性能而在涂料、化工管道、电子设备等领域具有广泛应用，尤其是由于其优异的电性能在传感器、执行器、存储器方面的应用最为广泛，聚偏氟乙烯在电子设备的应用可使设备小型化、轻量化。聚偏氟乙烯优异的电性能主要来源其全反式极性β-相晶体结构，因而要制备电性能好的聚偏氟乙烯材料就需要制备高β-相含量的聚偏氟乙烯。但是纯的聚偏氟乙烯的β-相含量还不能满足要求，所以就大大限制的聚偏氟乙烯的广泛应用，因此改性聚偏氟乙烯显得尤为重要。

对聚偏氟乙烯的改性中最简便的方法就是加入填料通过共混改性，根据各种不同的功能性可以加入具有某一功能性的颗粒、纤维等等，纳米填料由于其直径小、比表面积大、表面活性高、易实现表面功能化而成为改性聚偏氟乙烯的理想填料。Xianling Xu等用部分还原的氧化石墨烯作为填料添加到聚偏氟乙烯中，氧化石墨烯可作为有效的成核剂促进β-相聚偏氟乙烯的形成，聚偏氟乙烯复合材料具有高的介电常数，同时介电损耗低，可使材料应用在电荷存储领域。Liangke Wu等将聚偏氟乙烯与六氟丙烯进行共聚，并在溶液中添加银纳米线，银纳米线在聚偏氟乙烯结晶过程中影响聚偏氟乙烯的晶体结构，在最佳含量0.1wt％时，银纳米线作为成核剂促进聚偏氟乙烯形成更多的β-相聚偏氟乙烯结构，且经过拉伸和极化β-相含量还能进一步增加。

虽然改性聚偏氟乙烯的成核剂很多，且取得一定的效果，但关于金属银改性聚偏氟乙烯的研究鲜有。银可作为聚偏氟乙烯的成核剂改性聚偏氟乙烯，有效提高β-相晶体结构的含量。Swarup Manna等制备和表征银/聚偏氟乙烯纳米复合材料，对其结晶研究表明聚偏氟乙烯中-CF₂偶极子和银纳米粒子间存在偶极作用，银纳米粒子作为成核剂促进聚偏氟乙烯结晶，形成更多的β-相晶体结构。但银粒子含量不能太高，银粒子浓度增大，尺寸增大，银粒子团聚倾向严重，其作为成核剂的效应减弱，不能有效促进聚偏氟乙烯结晶，β-相晶体含量减少，聚偏氟乙烯复合材料性能也变差。Xiaoyun Huo等用银纳米线改性聚偏氟乙烯材料，银纳米线/聚偏氟乙烯复合材料的β-相晶体含量很高，介电常数在银纳米线含量为1.8vol％时接近80000，复合材料中形成大量微电容网络，材料的介电性很好。

银粒子浓度不可过大，且银的成本高。二氧化硅纤维的物理化学性能优异，耐高温因而热稳定性好，具有化学稳定性和耐腐蚀性，常用作载体材料。因而我们将银镀在二氧化硅纤维基体上，用二氧化硅纤维作为载体和支架，可控制银粒子浓度，又能降低成本。聚偏氟乙烯的应用主要是其电性能的应用，将银镀在二氧化硅纤维上，可增大复合填料的逾渗阈值，降低介电损耗。此外，纤维的长径比大，将银镀在二氧化硅纤维上容易形成搭接结构，复合填料的改性效果更好，可以得到高β-相含量聚偏氟乙烯薄膜。

发明内容

为了克服现有制备方法制备的聚偏氟乙烯薄膜β-相含量不够高的不足,本发明提供一种高β-相含量聚偏氟乙烯薄膜的制备方法,该方法采用溶液涂膜方法制备聚偏氟乙烯薄膜,通过添加成核剂对其晶体结构进行改性,可以得到高β-相含量聚偏氟乙烯薄膜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种高β-相含量聚偏氟乙烯薄膜,其特点是包括下述步骤：

a.将聚偏氟乙烯粉末溶于溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，在60℃水浴中搅拌溶解，完全溶解后冷却至室温，得到单一溶剂的聚偏氟乙烯溶液；

b.为调节溶剂的挥发速率，在上述聚偏氟乙烯溶液中加入丙酮，室温磁力搅拌均匀，得到混合溶剂的聚偏氟乙烯溶液，浓度为0.8g/10ml，N，N-二甲基甲酰胺中与丙酮的体积比为8/2；

c.在聚偏氟乙烯溶液中添加聚偏氟乙烯质量1％的镀银二氧化硅纤维0.008g作为成核剂，磁力搅拌至得到均匀聚偏氟乙烯混合溶液；

d.将配置好的聚偏氟乙烯混合溶液滴在载玻片上，在真空环境中60℃结晶8h，得到镀银二氧化硅纤维/聚偏氟乙烯复合薄膜。