[发明专利]一种高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的制备方法

摘要

一种高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的制备方法，它涉及一种聚偏氟乙烯复合材料的制备方法。本发明的目的是要解决现有聚偏氟乙烯的介电常数低的问题。方法：一、制备二维层状TiC纳米片；二、复合，得到碳化钛纳米片质量分数为5％～20％的高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料。本发明制备的高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料可应用于微电子加工、集成电路、高效率储能元件领域；本发明制备的高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的介电常数为9.8～19.1。本发明可获得一种高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料。

主权项

1.一种高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的制备方法，其特征在于一种高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的制备方法具体是按以下步骤完成的：一、制备二维层状TiC纳米片：①、将Ti3AlC2加入到混合酸溶液中，再在搅拌速度为100r/min～300r/min下搅拌反应0.5h～2h，再加入氟化钠粉末，再在温度为35℃～50℃下反应10h～14h，得到反应液；步骤一①中所述的混合酸溶液为质量分数为98％的浓硫酸和质量分数为85％的浓磷酸的混合液，混合酸溶液中质量分数为98％的浓硫酸与质量分数为85％的浓磷酸的体积比为9:1；步骤一①中所述的Ti3AlC2的质量与混合酸溶液的体积比为(2g～4g):30mL；步骤一①中所述的氟化钠粉末的质量与混合酸溶液的体积比为(0.5g～2g):30mL；②、将反应液冷却至室温，再在离心速度为6000r/min～8000r/min下离心10min～20min，再去除上清液，得到固体物质；首先使用蒸馏水对固体物质清洗2次～4次，再使用无水乙醇清洗至清洗液的pH值为中性，得到清洗后的固体物质；③、向清洗后的固体物质中加入N,N-二甲基甲酰胺，再在氩气保护下和超声功率为100W～500W下超声3h～5h，再在离心速度为3000r/min～4000r/min下离心10min～20min，再取上清液，再在离心速度为10000r/min下离心10min，再取沉淀物质；步骤一①中所述的Ti3AlC2的质量与步骤一③中所述的N,N-二甲基甲酰胺的体积比为(2g～4g):100mL；④、向步骤一③中得到的沉淀物质中加入N,N-二甲基甲酰胺，得到浓度为5mg/mL～10mg/mL的二维层状TiC纳米片溶液；二、①、将聚偏氟乙烯置于温度为70℃～90℃的烘箱中干燥处理6h～9h，得到干燥的聚偏氟乙烯；②、将干燥的聚偏氟乙烯加入到浓度为5mg/mL～10mg/mL的二维层状TiC纳米片溶液中，再在温度为45℃～55℃和搅拌速度为100r/min下搅拌反应7h～9h，得到粘稠状混合溶液B；步骤二②中所述的干燥的聚偏氟乙烯的质量与浓度为5mg/mL～10mg/mL的二维层状TiC纳米片溶液的体积比为(0.4g～0.95g):10mL；③、将粘稠状混合溶液B在超声功率为100W～500W下超声3h～5h，得到均匀分散的聚偏氟乙烯-二维层状TiC纳米片复合胶体；④、将均匀分散的聚偏氟乙烯-二维层状TiC纳米片复合胶体滴至洁净的玻璃基板上，使其自然流延成膜，再在温度为70℃～80℃热处理8h～12h，再置于蒸馏水中使膜自然脱落，再将膜悬挂晾干；⑤、将晾干的膜在温度为90℃～100℃下真空热处理8h～12h，得到碳化钛纳米片质量分数为5％～20％的高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料；步骤二⑤中所述的碳化钛纳米片质量分数为5％～20％的高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的厚度为100μm～150μm。