專(zhuān)利名稱(chēng)：一種復(fù)合薄膜制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電介質(zhì)材料領(lǐng)域，涉及到一種用于超級(jí)電容器的復(fù)合薄膜制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)歩，高介電常數(shù)、高儲(chǔ)能密度的高分子材料吸引了廣大科研工作者的注意，這類(lèi)材料主要應(yīng)用于高儲(chǔ)能電容器、電致伸縮人工肌肉、傳感器等等領(lǐng)域。単一的無(wú)機(jī)陶瓷材料，雖然具有較高的介電常數(shù)和較低的介電損耗，但是它們價(jià)格昂貴，易脆，難以加工，故難以大規(guī)模生產(chǎn)；傳統(tǒng)的有機(jī)高分子材料，如聚丙烯、聚偏氟こ烯，雖然具有較好的柔韌性和介電性能，但是它們的介電常數(shù)相對(duì)較低，難以滿(mǎn)足實(shí)際需要。因此，通過(guò)簡(jiǎn)單的方法，將有機(jī)高分子材料和無(wú)機(jī)材料復(fù)合制備成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜能夠解決以上問(wèn)題，具有較好的應(yīng)用前景。聚偏氟こ烯-三氟こ烯是ー種介電性能優(yōu)良的有機(jī)高分子材料，同時(shí)具有較好的柔韌性；ニ氧化鈦是ー種很好的無(wú)機(jī)材料，無(wú)毒，廉價(jià)且制備簡(jiǎn)単，另外它還具有較高的介電常數(shù)，可以應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)摻雜金屬鎳，能夠提高ニ氧化鈦的介電性能。將摻雜后的納米ニ氧化鈦顆粒與聚偏氟こ烯-三氟こ烯通過(guò)共混的方法制備出薄膜具有較好的柔韌性和介電性能，能夠應(yīng)用于高儲(chǔ)能材料領(lǐng)域中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出ー種PVDF-TrFE/Ni-Ti02復(fù)合薄膜制備方法。本發(fā)明是按照如下步驟制備PVDF-TrFE/Ni_Ti02復(fù)合薄膜a、將PVDF-TrFE溶解在有機(jī)溶劑中，攪拌、超聲Ih ；b、在攪拌條件下向上述溶液中滴加交聯(lián)劑，攪拌Ih ；C、在攪拌條件下加入納米Ni-TiO2粉末，超聲攪拌，使Ni-TiO2均勻的分散在溶液 中；d、將上述溶液倒入特定模具中，放入烘箱，80°C烘干IOh ；e、取出模具，冷卻至室溫，取下薄膜；f、將制備得到的薄膜在120-140°C、下退火3h ;即得到PVDF-TrFE/Ni_Ti02有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜。通過(guò)上述方法所得PVDF-TrFE/Ni_Ti02復(fù)合薄膜的組成如下質(zhì)量百分比組成PVDF-TrFE, 5-1 Iwt %, Ni-TiO2,0. 5_10wt%、交聯(lián)劑，0. 01-0. lwt%、有機(jī)溶劑 79-93wt%0所述交聯(lián)劑為聚こ烯吡咯烷酮(PVP)、硅烷偶聯(lián)劑KH570、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或烷基酚聚氧こ烯醚(0P10)中的ー種。所述有機(jī)溶劑為N，N- ニ甲基甲酰胺、N，N- ニ甲基こ酰胺或丙酮中的ー種。納米Ni-TiO2粒徑大小為10-30nm，PVDF-TrFE/Ni-Ti02 復(fù)合薄膜厚度為 100-150 u m。有益效果
I、本發(fā)明制備エ藝簡(jiǎn)單，易于エ業(yè)化生產(chǎn)；2、納米Ni-TiO2顆粒的加入，大大提高了復(fù)合薄膜的介電常數(shù)，在頻率為1000HZ時(shí)，當(dāng)Ni-TiO2粉體質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0%增加到2%，介電常數(shù)從13. 9增加到19. 2。


圖I為實(shí)施例1、2、3、4中制備的不同Ni-TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的復(fù)合薄膜的介電常數(shù)和介電損耗與頻率的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施例I :對(duì)比試驗(yàn)本實(shí)施方式的PVDF-TrFE/Ni-TiO2有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百分比組成=PVDF-TrFE, IOwt Ni-TiO2粉體，Owt %、交聯(lián)劑PVP, 0. Iwt %、有機(jī)溶劑DMF89. 9wt%。具體實(shí)施例2 本發(fā)明是按照如下步驟制備PVDF-TrFE/Ni-Ti O2復(fù)合薄膜a、將PVDF-TrFE溶解在有機(jī)溶劑中，攪拌、超聲Ih ；b、在攪拌條件下向上述溶液中滴加交聯(lián)劑，攪拌Ih ；C、在攪拌條件下加入納米Ni-TiO2粉末，超聲攪拌，使Ni-TiO2均勻的分散在溶液中；d、將上述溶液倒入特定模具中，放入烘箱，80°C烘干IOh ；e、取出模具，冷卻至室溫，取下薄膜；f、將制備得到的薄膜在120-140°C下退火3h，得到PVDF-TrFE/Ni-Ti O2有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜。本實(shí)施方式的PVDF-TrFE/Ni_Ti02復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百分比組成PVDF-TrFE, IOwt Ni-TiO2 粉體，0. 5wt%、交聯(lián)劑 PVP，0. lwt%、有機(jī)溶劑 DMF，89. 4wt%。納米Ni-TiO2粉末制備エ藝a、將5g鈦酸四丁酯溶解在無(wú)水こ醇中，攪拌30min ；b、在攪拌條件下將3. 8ml濃鹽酸和Ig交聯(lián)劑滴加到步驟a所述溶液中，滴加完畢，攪拌Ih;c、在攪拌條件下將0. 426g硝酸鎳和40ml無(wú)水こ醇混合溶液滴加到步驟b所述溶液，滴加完畢，攪拌2h ；d、用氨水調(diào)節(jié)步驟c所述溶液PH至7 ;e、將步驟d所得溶液沉降靜置24h，得到白色膠體；f、用こ醇、去離子水將步驟e所得膠體洗滌8次；g、將步驟f所得的膠體放置烘箱，80°C烘10h，用研缽研磨成粉體；h、將步驟g制備得到的粉體在馬弗爐中400°C —60(TC煅燒，即得到納米Ni-TiO2粉末。具體實(shí)施例3 :基本同例2本實(shí)施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百、分比組成PVDF-TrFE, IOwt %、Ni-TiO2,粉體 2wt %、交聯(lián)劑 PVP，0. Iwt %、有機(jī)溶劑 DMF，87. 9wt%。所述 PVDF-TrFE 中 PVDF 與 TrFE 的摩爾比為 70 30。具體實(shí)施例4 :基本同例2本實(shí)施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百分比組成=PVDF-TrFE, IOwt Ni-TiO2粉體，3wt %、交聯(lián)劑PVP,0. Iwt %、有機(jī)溶劑DMF86. 9wt%。具體實(shí)施例5 :基本同例2 本實(shí)施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百分比組成PVDF-TrFE, IOwt Ni-TiO2 粉體，4wt %、交聯(lián)劑 PVP, 0. Iwt %、有機(jī)溶劑 DMF，85. 9wt%。具體實(shí)施例6 :基本同例2本實(shí)施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百分比組成PVDF-TrFE, IOwt Ni-TiO2 粉體，5wt %、交聯(lián)劑 PVP, 0. Iwt %、有機(jī)溶劑 DMF，84. 9wt%。具體實(shí)施例7 :基本同例2本實(shí)施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百分比組成PVDF-TrFE，10wt%、Ni_Ti02 粉體，6wt %、交聯(lián)劑 PVP，0. Iwt %、有機(jī)溶劑 DMF，83. 9wt%。具體實(shí)施例8 :基本同例2本實(shí)施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百分比組成PVDF-TrFE，IOwt%、Ni-TiO2 粉體，IOwt%、交聯(lián)劑 PVP，0. Iwt%、有機(jī)溶劑 DMF，79. 9wt%。具體實(shí)施例9 :基本同例2本實(shí)施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百分比組成PVDF-TrFE，IOwtNi-TiO2 粉體，10wt%、硅烷偶聯(lián)劑 KH570，0. 05wt%、有機(jī)溶劑丙酮，79. 95wt%0具體實(shí)施例10 :基本同例2本實(shí)施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百分比組成PVDF-TrFE，IOwt Ni-TiO2 粉體，10wt%、CTAB，0. Olwt %、有機(jī)溶劑 N，N- 二甲基乙酰胺，79. 99wt%。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合薄膜的制備方法，包括如下步驟 a、將PVDF-TrFE溶解在有機(jī)溶劑中，攪拌、超聲Ih； b、在攪拌條件下向上述溶液中滴加交聯(lián)劑，攪拌Ih； C、在攪拌條件下加入納米Ni-TiO2粉末，超聲攪拌，使Ni-TiO2均勻的分散在溶液中； d、將上述溶液倒入特定模具中，放入烘箱，80°C烘干IOh； e、取出模具，冷卻至室溫，取下薄膜； f、將制備得到的薄膜在120-140°C下退火3h，得到PVDF-TrFE/Ni_Ti02有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜，所述復(fù)合薄膜組成為=PVDF-TrFE，5-1 Iwt %、Ni-TiO2，O. 5-1Owt %、交聯(lián)劑，O.01-0. Iwt %、有機(jī)溶劑 79-93wt%o
2.如權(quán)利要求I所述一種復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于所述交聯(lián)劑為聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、硅烷偶聯(lián)劑(KH570)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或烷基酚聚氧乙烯醚(0P10)中的一種。
3.如權(quán)利要求I所述一種復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或丙酮中的一種。
4.如權(quán)利要求I所述一種復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于所述PVDF-TrFE/Ni_Ti02復(fù)合薄膜厚度為100-150 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合薄膜制備方法。以PVDF-TrFE為基體，以Ni-Ti02為填充物，通過(guò)流延方法制備成復(fù)合薄膜，其特征在于所述復(fù)合薄膜由以下幾種成分按質(zhì)量百分比組成PVDF-TrFE，5-11wt％、Ni-Ti02粉體，1-10wt％、交聯(lián)劑，0.01-0.1wt％、有機(jī)溶劑，78-93wt％。通過(guò)改變納米Ni-TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以得到不同介電性能的復(fù)合薄膜。該方法制備得到的復(fù)合介電薄膜具有較高的介電常數(shù)，較低的介電損耗，良好的柔韌性，是一種新型無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合介電材料。此外制備工藝操作簡(jiǎn)單、且對(duì)環(huán)境友好，在高儲(chǔ)能材料領(lǐng)域中具有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08K3/22GK102627781SQ20121010705
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者匡錫文, 朱紅, 林爽, 王芳輝 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)