[发明专利]一种聚合物基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种聚合物基复合材料，其特征在于，该复合材料为由聚偏氟乙烯基体和分散在聚偏氟乙烯基体中的纳米纤维材料组成的复合薄膜，所述的纳米纤维材料呈核壳结构，其中，核层为陶瓷纤维，壳层为氧化铝包覆层。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物基复合材料，其特征在于，所述的复合材料中，纳米纤维材料的体积百分含量为2.5％～25％，其余为聚偏氟乙烯基体。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物基复合材料，其特征在于，所述的纳米纤维材料的直径为100-300nm，长度2-10μm，所述的氧化铝包覆层的厚度为1～15nm。

4.根据权利要求1所述的一种聚合物基复合材料，其特征在于，所述的陶瓷纤维的材料为钛酸锶、钛酸钡或钛酸锶钡，其中，钛酸锶钡的化学表达式如下：Ba_xSr_1-xTiO₃，0<x<1。

5.根据权利要求1所述的一种聚合物基复合材料，其特征在于，所述的复合薄膜的厚度为3～100μm。

6.一种如权利要求1～5任一所述的聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将陶瓷纤维置于硝酸铝、聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的混合溶液中，搅拌混合均匀，离心分离、洗涤、干燥后，经烧结得到具有核壳结构的纳米纤维材料；

(2)将步骤(1)制得的纳米纤维材料中加入偶联剂，升温搅拌反应，洗涤干燥后即得到表面改性的纳米纤维材料；

(3)将表面改性后的纳米纤维材料加入聚偏氟乙烯和二甲基甲酰胺的混合物中，搅拌混合均匀得到混合液，倒入流延机流延成膜，干燥即得复合薄膜；

(4)加热复合薄膜，再放入冰水混合物中进行淬火，干燥后即得到聚合物基复合薄膜。

7.根据权利要求6所述的一种聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的陶瓷纤维、硝酸铝、聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的添加的质量比为1:(0.1～1):(0.005～0.3):(5～10)；

步骤(2)中纳米纤维材料与偶联剂的质量比为1:(0.01～0.03)；

步骤(3)中的混合溶液中纳米纤维材料与聚偏氟乙烯的体积比的为(2.5％～25％):(75％-97.5％)。

8.根据权利要求7所述的一种聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的陶瓷纤维采用静电纺丝法制备而成。

9.根据权利要求6所述的一种聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中搅拌混合的工艺条件为：在20～50℃水浴下搅拌1～3h，搅拌转速50～700r/min，洗涤为用乙醇洗涤，烧结的工艺条件为：在500～700℃下烧结1～3h；

步骤(2)中搅拌反应的工艺条件为：升温至90～110℃下搅拌反应4～6h，干燥的工艺条件为：在70～90℃下干燥10～14h；

步骤(3)中搅拌混合的时间为2～8h，干燥的工艺条件为：50～90℃下干燥2～15h；

步骤(4)中加热复合薄膜的工艺条件为：置于180～270℃的温度下保温2～15min，干燥的工艺条件为：在50～100℃的条件下干燥1～15h。

10.根据权利要求6所述的一种聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。