[发明专利]一种梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质及其制备方法

权利要求书

1.一种梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质的制备方法，其特征在于，复合介质由BZCTNFs填充相和PVDF复合而成的，所述BZCT NFs填充相在复合介质中呈含量梯度多层排布，所述方法步骤如下：

步骤一、制备梯度结构聚偏氟乙烯基复合薄膜：

（1）BZCT NFs填充相超声均匀分散于N,N-二甲基甲酰胺溶液中；

（2）加入PVDF，配制BZCT NFs体积分数为0 vol%、2.5 vol%、5 vol%、7.5 vol%、10 vol%的溶液；

（3）将步骤（2）所得的溶液吸入注射器，按照各层BZCT NFs的体积含量分别为0 vol%、2.5 vol%、5 vol%、7.5 vol%、10 vol%、10 vol%、7.5 vol%、5 vol%、2.5 vol%、0 vol%顺序进行低速静电纺丝，获得梯度结构聚偏氟乙烯基复合湿膜；

（4）将纺丝后的复合湿膜置于真空烘箱内烘干，得到梯度结构聚偏氟乙烯基复合薄膜；

步骤二、制备复合介质：

采用热压和淬火工艺，对梯度结构聚偏氟乙烯基复合薄膜进行热压，获得致密的梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质。

2.根据权利要求1所述的梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质的制备方法，其特征在于所述BZCT NFs占复合介质总体积的1～10 vol%。

3.根据权利要求1所述的梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质的制备方法，其特征在于所述BZCT NFs填充相的制备方法如下：

（1）将八水合氢氧化钡和氢氧化钙溶解乙酸中，将其在50～70 ℃温度下搅拌至澄清溶液后冷却至室温；

（2）加入乙酰丙酮和乙酰丙酮锆，继续搅拌至澄清；

（3）滴加钛酸四丁酯，室温下搅拌，得到BZCT前驱体溶液，控制Ba:Ca:Zr:Ti的化学计量比为0.05~1.00:0.05~0.30:0.01~0.20:0.50~2.00；

（4）向BZCT前驱体溶液中加入PVP，控制PVP的加入量为0.1～4.5 g/5～100 mL；

（5）将步骤（4）所得溶液吸入注射器中进行静电纺丝；

（6）静电纺丝结束后，将纤维放置在马弗炉内进行烧结，最终获得BZCT NFs填充相。

4.根据权利要求3所述的梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质的制备方法，其特征在于低速静电纺丝过程中，注射器的推进速度设置为0.1～0.3 mm/min，接收器滚筒的转速设置为80～140 r/min，注射器至接收器滚筒距离为10～30 cm，针头和接收器滚筒同时施加V+=8～18 kV，V-=8～18 kV的电压，温度为10～40 ℃，相对湿度为10～50 %；所述烧结为梯度烧结：第一阶段100～400 ℃ 保温1～5 h；第二阶段600～900 ℃温度下烧结2～5 h；第三阶段炉冷至室温。

5.根据权利要求1所述的梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质的制备方法，其特征在于所述低速静电纺丝过程中，接收器滚筒的转速设置为60～140 r/min；所述烘干温度为50～90℃，时间为8～24 h。

6.根据权利要求1所述的梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质的制备方法，其特征在于所述热压处理为梯度热压处理：第一阶段热压温度90～150 ℃，在3～10 MPa下保压5～15min；第二阶段进行卸压排气泡处理，并在卸压后于150～180℃保温20～40 min以去除复合薄膜内部由于静电纺丝而引入的残留应力；第三阶段热压温度170～190 ℃，在14～19 MPa下保压15～30 min；最后通过水冷装置将复合薄膜的温度迅速降至0～20 ℃，在1～10 MPa下保压1～8 min。

7.根据权利要求1所述的梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质的制备方法，其特征在于所述梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质的厚度为10～40 μm。