[发明专利]一种改性钛酸钡杂化聚偏氟乙烯共聚物复合膜及其制备方法

说明书

一种改性钛酸钡杂化聚偏氟乙烯共聚物复合膜及其制备方法，本发明属于压电高分子杂化材料技术领域，它为了解决现有钛酸钡与聚偏氟乙烯共聚物的相容性较差的问题。本发明改性钛酸钡杂化聚偏氟乙烯共聚物复合膜是以聚偏氟乙烯共聚物为基质，其中含有质量百分含量为5％～20％的多巴胺改性钛酸钡；多巴胺改性钛酸钡的制备方法如下：先将多巴胺溶于水和DMF混合的有机溶剂中，然后加入钛酸钡，离心收集固相物，烘干后得到多巴胺改性钛酸钡。本发明通过多巴胺对钛酸钡进行表面改性，能够大幅提高改性钛酸钡和聚偏氟乙烯共聚物的相容性。同时所制备的复合膜材料具有良好的介电性能。

技术领域

本发明属于压电高分子杂化材料技术领域，具体涉及一种含有改性钛酸钡(BTO)掺杂压电聚合物聚偏氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE))及其制备方法。

背景技术

航天工业是标志着一个国家国防实力、尖端科技水平和综合国力的战略性产业。近年来，我国航天工业得到了迅速的发展。为了促进我国航天工业向着更快更强的方向发展，使用更为先进的技术，减轻航天器重量，提高航天器性能，是摆在航天工作人员面前的一项重要任务。同时，将智能结构系统引入各种人造卫星、载人飞船等航天器中，能够明显减轻航天器重量，并提高航天器的性能，具有重要的应用前景，是目前研究的重要方向之一。

其中具有高压电性能的聚偏氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)材料在航天材料中得到了广泛应用。PVDF材料是有机压电高聚物中，压电性能最好的聚合物材料。重量轻，延展性好，它的共聚物也可以很好的实现电能与机械能的转换，且抗高电场性能强于非共聚物聚偏氟乙烯。

聚偏氟乙烯共聚物在生物医学领域也有广泛的应用。人体内多处结构组织如膝盖手指关节处的原生结构均具有压电性质。研究人员开展利用聚偏氟乙烯共聚物填充受伤关节以增强生物压电性。同时掺杂的钛酸钡铁电陶瓷材料是具有很高的介电常数的材料，但这种材料无法加工成厚度为80μm以下的薄膜用作介质材料应用到电容器或其他储能装置中去。在聚合物中加入高介电常数的钛酸钡陶瓷颗粒制备成复合薄膜介电材料，能保证韧性的同时还能获得较高的电学性能，因此在电子产业中具有巨大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有钛酸钡与聚偏氟乙烯共聚物的相容性较差的问题，而提供一种改性钛酸钡杂化聚偏氟乙烯共聚物复合膜及其制备方法。

本发明改性钛酸钡杂化聚偏氟乙烯共聚物复合膜是以聚偏氟乙烯共聚物为基质，其中含有质量百分含量为5％～20％的多巴胺改性钛酸钡；

其中多巴胺改性钛酸钡的制备方法如下：先将多巴胺溶于水和DMF混合的有机溶剂中，然后加入钛酸钡，离心收集固相物，烘干后得到多巴胺改性钛酸钡。

本发明改性钛酸钡杂化聚偏氟乙烯共聚物复合膜的制备方法按下列步骤实现：

一、多巴胺改性钛酸钡的制备：

a、将多巴胺溶于水和DMF混合的有机溶剂中，磁力搅拌均匀，得到多巴胺溶液；

b、将钛酸钡溶于多巴胺溶液中，磁力搅拌后超声震荡均匀，得到改性溶液；

c、离心收集改性溶液中的固相物，用水清洗再离心分离，得到清洗后的固相物；

d、对清洗后的固相物进行烘干处理，得到改性钛酸钡；

二、改性钛酸钡掺杂聚偏氟乙烯共聚物薄膜的制备：

e、将改性钛酸钡与聚偏氟乙烯共聚物混于有机溶剂DMF中，得到混合溶液；

f、在室温条件下搅拌步骤e得到的混合溶液，超声处理后倒入成膜模具中，通过溶剂蒸发法得到复合材料薄膜；

三、极性改性钛酸钡掺杂聚偏氟乙烯共聚物薄膜的制备：

g、将步骤f的复合材料薄膜进行高温极化处理，得到具有压电性的改性钛酸钡杂化聚偏氟乙烯共聚物复合膜。