[发明专利]一种海因环氧树脂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种海因环氧树脂的应用。

背景技术

在专利文献CN103173173A中，将海因环氧树脂应用作为一种高性能胶粘剂；专利文献CN102702686A中将海因环氧树脂固化后制备风力叶片；而专利文献CN103289517A中则将其作为涂料的一个组分使用；可见，在现有技术中，主要是将海因环氧树脂应用于涂料、电子封装凝胶注模成型领域。

此外，高储能材料在电子工业领域应用前景越来越广泛，人们相应开发了各种不同的储能技术，包括锂电池、燃料电池、电容器和超级电容器等，其中电容器因其具有高的能量密度和快捷的充电-放电速度而备受关注，电容器的能量密度是由介电材料体系所决定，高介电常数、高击穿电场和低损耗的材料体系是制备高储能电容器的关键。

一般的陶瓷，如钛酸钡、钛酸锶钡、锆钛酸铅、铌镁锆钛酸铅等具有高的介电常数，例如钛酸钡在1KHz下介电常数可高达1700，然而陶瓷材料具有易脆，加工性能差等缺点大大限制了其应用；高分子材料具有好的加工性能、高的击穿电场、低损耗并且价格低廉，是材料体系中优选的对象，但是一般的高分子材料介电常数很低，通常在2-10之间。那么通常的一种思路就是结合陶瓷材料和高分子材料的优势，制备高分子-陶瓷复合材料，但是无机陶瓷材料与高粘度的有机高分子材料复合时，经常会不可避免的出现二者相容性不好，混合不均匀等问题，因此，亟需通过制备高储能电容材料来解决这些问题。

目前报道的不同的化学修饰方法修饰陶瓷粉末制备的高储能复合材料，大都有高的击穿电场，一般大于200kV/mm，甚至达到500～800kV/mm，而这么高的电场在实际应用中是很难达到的，并且非常危险。根据能量密度的计算公式E＝εE_b²/2，ε为材料的介电常数，E_b为材料的击穿电场，可以看出能量密度的提高大部分来自击穿电场提高的贡献，但是在低电场下获得的储能密度又太低，不能达到现实的需要。那么如何在低电场条件下获得高能量密度具有更深的意义。

发明内容

本发明的目的在于通过将海因环氧树脂应用制备低电场下具有高储能密度的复合材料。且通过本发明的应用，可以有效克服无机陶瓷和有机高分子材料相容性不好和混合不均匀的问题。

本发明的技术方案是：

将海因环氧树脂作为陶瓷材料的包覆修饰成分用于储能复合材料的制备；所述的储能复合材料是由海因环氧树脂修饰后的陶瓷材料与偏氟乙烯树脂或偏氟乙烯共聚物树脂基体复合而成；所述的陶瓷材料选自具有钙钛矿结构的铁电体或反铁电体陶瓷。

其中，本发明海因环氧树脂与陶瓷粉末的质量比为1:50～1:3为宜。

海因环氧树脂的化学式如下，

(其中，R₁、R₂分别表示氢原子、甲基或乙基)。

海因环氧树脂与陶瓷材料的质量比较优选的是1:20～1:4。

海因环氧树脂修饰后的陶瓷材料在所述的储能复合材料中体积分数为不高于70％。

海因环氧树脂修饰陶瓷材料在储能复合材料体系中的体积分数优选为5％～65％。进一步优选40％-55％。

所述的陶瓷材料是钛酸钡、钛酸锶钡、锆钛酸铅、铌镁锆钛酸铅、二氧化钛中的一种或几种。

海因环氧树脂修饰陶瓷材料的过程为：向5-25质量％的海因环氧树脂水溶液中加入粒径为20nm～3um的陶瓷粉末，搅拌，超声分散，加入固化剂固化。

其中，固化剂可以列举二丙基三胺、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或二乙氨基丙胺等。

本发明具体的制备过程包括：向海因环氧树脂水溶液中加入陶瓷粉末，搅拌，超声分散，加入固化剂，在室温下，超声分散，然后每1h升温5-20℃，直至60-120℃，反应结束，将反应物离心清洗，在40-120℃真空干燥，破碎，得到海因环氧树脂修饰后的陶瓷粉末；在偏氟乙烯树脂或偏氟乙烯共聚物树脂中加入海因环氧树脂修饰后的陶瓷粉末，球磨分散，浇注成型，热压后得到复合材料。

上述固化剂与海因环氧树脂的质量比为1:50～1:4。

固化剂与海因环氧树脂的质量比优选为1:20～1:8。

本发明的有益效果