距離為10cm、打開高壓電源，并選擇12000V的紡絲電壓。PVP/Baa4SrQ.6Ti03復合前驅(qū)體溶膠在加速電場靜電拉力以及膠體粘彈力的共同作用下形成泰勒錐，錐尖處形成超細射流向負極收集板運動，同時溶劑大量蒸發(fā)從而形成聚合物納米絲被收集板接收，一般情況下接收到的納米凝膠纖維是無規(guī)則網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。紡絲進行幾個小時之后，可以觀察到在接收板上(即銅片上)得到了一層較厚的復合納米纖維氈。同時要注意的是:由于在紡絲過程中，紡絲裝置的紡絲頭處(即針頭處)的復合高分子溶液的液滴會隨著高分子溶劑的蒸發(fā)，慢慢凝固，致使在紡絲頭處的溶液流通不暢。因此，紡絲過程中，紡絲進行一段時間后，需用潔凈的玻璃棒將紡絲頭處的液滴拭去，從而保證紡絲過程的順利進行，并且還可以保證納米纖維的良好形貌。將在接收板上收集到的PVP/Baa4SrQ.6Ti03復合纖維氈小心取下，放在陶瓷坩禍中，在900°C空氣環(huán)境中處理4個小時，高分子PVP將完全分解，得到BST NF。
[0076]對制得的聚合物基復合薄膜進行檢測的，其擊穿場強大于2000kV/cm，儲能密度為7.6J/cm3。
[0077]實施例8
[0078]—種聚合物基復合材料，該復合材料為由聚偏氟乙烯基體和分散在聚偏氟乙烯基體中的納米纖維材料組成的厚度為40 μπι的復合薄膜，該復合薄膜中，納米纖維材料的體積百分含量為25%，其余為聚偏氟乙烯基體，納米纖維材料的直徑為150nm，長度6 μπι，所述的納米纖維材料呈核殼結(jié)構(gòu)，其中，核層為鈦酸鍶陶瓷纖維，殼層為厚度為10nm的氧化鋁包覆層。
[0079]上述聚合物基復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0080](1)將陶瓷纖維置入硝酸鋁、聚乙烯吡咯烷酮PVP和乙醇的混合溶液中，陶瓷纖維、硝酸鋁、聚乙烯吡咯烷酮PVP和乙醇的質(zhì)量比為1:0.5:0.1:8，在35°C水浴下攪拌2h，攪拌轉(zhuǎn)速200r/min，離心分離、乙醇洗滌、干燥后，在600°C下燒結(jié)2h得到具有核殼結(jié)構(gòu)的納米纖維材料；
[0081](2)納米纖維材料加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)偶聯(lián)劑，納米纖維材料與APS的質(zhì)量比為1:0.03，升溫到100°C的條件下攪拌5小時，用去離子水和無水乙醇清洗三遍，放入干燥箱中在80°C干燥12小時，得到APS表面改性的納米纖維材料；
[0082](3)將表面改性后的納米纖維材料加入聚偏氟乙烯和二甲基甲酰胺(DMF)的混合物中，攪拌4h混合均勻得到混合液，混合溶液中納米纖維材料與聚偏氟乙烯的體積比的為25 %: 75 %，倒入流延機流延成膜，75°C下干燥5h即得復合薄膜；
[0083](4)將復合薄膜置于220°C的溫度下保溫8min，再放入冰水混合物中進行淬火，在75°C的溫度下干燥5h后即得到聚合物基復合薄膜。
[0084]對制得的聚合物基復合薄膜進行檢測的，其擊穿場強大于2000kV/cm，儲能密度為
6.3J/cm3。
[0085]實施例9
[0086]—種聚合物基復合材料，該復合材料為由聚偏氟乙烯基體和分散在聚偏氟乙烯基體中的納米纖維材料組成的厚度為60 μπι的復合薄膜，該復合薄膜中，納米纖維材料的體積百分含量為10%，其余為聚偏氟乙烯基體，納米纖維材料的直徑為250nm，長度8 μπι，所述的納米纖維材料呈核殼結(jié)構(gòu)，其中，核層為鈦酸鍶陶瓷纖維，殼層為厚度為7nm的氧化鋁包覆層。
[0087]上述聚合物基復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0088](1)將陶瓷纖維置入硝酸鋁、聚乙烯吡咯烷酮PVP和乙醇的混合溶液中，陶瓷纖維、硝酸鋁、聚乙烯吡咯烷酮PVP和乙醇的質(zhì)量比為1:0.4:0.05: 7，在45 °C水浴下攪拌
1.5h，攪拌轉(zhuǎn)速400r/min，離心分離、乙醇洗滌、干燥后，在550°C下燒結(jié)2.5h得到具有核殼結(jié)構(gòu)的納米纖維材料；
[0089](2)納米纖維材料加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)偶聯(lián)劑，納米纖維材料與APS的質(zhì)量比為1:0.015，升溫到95°C的條件下攪拌4.5小時，用去離子水和無水乙醇清洗三遍，放入干燥箱中在75°C干燥11小時，得到APS表面改性的納米纖維材料；
[0090](3)將表面改性后的納米纖維材料加入聚偏氟乙烯和二甲基甲酰胺(DMF)的混合物中，攪拌6h混合均勻得到混合液，混合溶液中納米纖維材料與聚偏氟乙烯的體積比的為10%:90%，倒入流延機流延成膜，60°C下干燥10h即得復合薄膜；
[0091](4)將復合薄膜置于240°C的溫度下保溫llmin，再放入冰水混合物中進行淬火，在65°C的溫度下干燥8h后即得到聚合物基復合薄膜。
[0092]對制得的聚合物基復合薄膜進行檢測的，其擊穿場強大于2000kV/cm，儲能密度為
7.2J/cm3。
[0093]上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種聚合物基復合材料，其特征在于，該復合材料為由聚偏氟乙烯基體和分散在聚偏氟乙烯基體中的納米纖維材料組成的復合薄膜，所述的納米纖維材料呈核殼結(jié)構(gòu)，其中，核層為陶瓷纖維，殼層為氧化鋁包覆層。2.根據(jù)權利要求1所述的一種聚合物基復合材料，其特征在于，所述的復合材料中，納米纖維材料的體積百分含量為2.5%?25%，其余為聚偏氟乙烯基體。3.根據(jù)權利要求1所述的一種聚合物基復合材料，其特征在于，所述的納米纖維材料的直徑為100-300nm，長度2-10 μ m，所述的氧化鋁包覆層的厚度為1?15nm。4.根據(jù)權利要求1所述的一種聚合物基復合材料，其特征在于，所述的陶瓷纖維的材料為鈦酸鍶、鈦酸鋇或鈦酸鍶鋇，其中，鈦酸鍶鋇的化學表達式如下:BaxSri xTi03，0〈χ〈1。5.根據(jù)權利要求1所述的一種聚合物基復合材料，其特征在于，所述的復合薄膜的厚度為3?100 μπι。6.—種如權利要求1?5任一所述的聚合物基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將陶瓷纖維置于硝酸鋁、聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的混合溶液中，攪拌混合均勻，離心分離、洗滌、干燥后，經(jīng)燒結(jié)得到具有核殼結(jié)構(gòu)的納米纖維材料； (2)將步驟(1)制得的納米纖維材料中加入偶聯(lián)劑，升溫攪拌反應，洗滌干燥后即得到表面改性的納米纖維材料； (3)將表面改性后的納米纖維材料加入聚偏氟乙烯和二甲基甲酰胺的混合物中，攪拌混合均勻得到混合液，倒入流延機流延成膜，干燥即得復合薄膜； (4)加熱復合薄膜，再放入冰水混合物中進行淬火，干燥后即得到聚合物基復合薄膜。7.根據(jù)權利要求6所述的一種聚合物基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的陶瓷纖維、硝酸鋁、聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的添加的質(zhì)量比為1:(0.1?1): (0.005 ?0.3): (5 ?10)； 步驟(2)中納米纖維材料與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:(0.01?0.03); 步驟(3)中的混合溶液中納米纖維材料與聚偏氟乙烯的體積比的為(2.5%?25% ): (75% -97.5% )。8.根據(jù)權利要求7所述的一種聚合物基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的陶瓷纖維采用靜電紡絲法制備而成。9.根據(jù)權利要求6所述的一種聚合物基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中攪拌混合的工藝條件為:在20?50°C水浴下攪拌1?3h，攪拌轉(zhuǎn)速50?700r/min，洗滌為用乙醇洗滌，燒結(jié)的工藝條件為:在500?700°C下燒結(jié)1?3h ; 步驟(2)中攪拌反應的工藝條件為:升溫至90?110°C下攪拌反應4?6h，干燥的工藝條件為:在70?90°C下干燥10?14h ； 步驟(3)中攪拌混合的時間為2?8h，干燥的工藝條件為:50?90°C下干燥2?15h ; 步驟(4)中加熱復合薄膜的工藝條件為:置于180?270°C的溫度下保溫2?15min，干燥的工藝條件為:在50?100°C的條件下干燥1?15h。10.根據(jù)權利要求6所述的一種聚合物基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚合物基復合材料及其制備方法，該復合材料為由聚偏氟乙烯基體和分散在聚偏氟乙烯基體中的納米纖維材料組成的復合薄膜，納米纖維材料呈核殼結(jié)構(gòu)，其中，核層為陶瓷纖維，殼層為氧化鋁包覆層，其通過以下方法制成：(1)將陶瓷纖維置于硝酸鋁、聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的混合溶液中，混合均勻后，經(jīng)燒結(jié)得到納米纖維材料；(2)將納米纖維材料用偶聯(lián)劑進行表面改性，然后加入聚偏氟乙烯和二甲基甲酰胺的混合物中，攪拌混合，倒入流延機流延成膜，干燥即得復合薄膜；(4)將復合薄膜加熱保溫、淬火、干燥，即得到聚合物基復合薄膜。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有復合薄膜的儲能密度高，儲能效率好，制備工藝簡單，成本低等優(yōu)點。
【IPC分類】C08J5/18, C08K9/06, C08K7/08, C08K9/02, C08L27/16
【公開號】CN105295263
【申請?zhí)枴緾N201510765007
【發(fā)明人】翟繼衛(wèi), 劉少輝, 李朋, 沈波
【申請人】同濟大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月11日