[发明专利]一种含芴含氟聚芳醚及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种含芴含氟聚芳醚及其制备方法和应用，属于摩擦电纳米发电机材料技术领域。本发明提供的含芴含氟聚芳醚中含有大量的氟及芳环结构，强电负性氟和大量芳环结构的存在有利于摩擦电荷的产生和摩擦电电荷的稳定，进而有利于提高摩擦电纳米发电机的输出性能。同时，芳环结构的存在使含芴含氟聚芳醚具有优异的热稳定性及输出性能稳定性。实施例的结果表明，利用本发明提供的含芴含氟聚芳醚制备得到的聚合物薄膜具有优异的热稳定性和摩擦电输出性能，适合作为摩擦电材料。

技术领域

本发明涉及摩擦电纳米发电机材料技术领域，尤其涉及一种含芴含氟聚芳醚及其制备方法和应用。

背景技术

目前，面对日益增长的能源需求，众多研究者将研究焦点转移到新能源及绿色能源上。2012年，王中林教授(Flexible triboelectric generator,Feng-Ru Fan,Zhong-QunTian,ZhongLin Wang,Nano Energy(2012)1,328-334.)创造性地提出了摩擦电纳米发电机(TENG)。借助摩擦起电的基本原理，TENG可以将环境中微弱的机械能转换成电能。经过多年的研究，TENG已经应用到风能收集、水能收集以及自驱动等众多领域，研究前景十分可观。但是，对于摩擦电材料的选择，大部分的研究还是依托于摩擦电序列，从化学角度主动设计并合成摩擦电材料的研究少之又少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含芴含氟聚芳醚及其制备方法和应用，所述含芴含氟聚芳醚可作为摩擦电材料。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含芴含氟聚芳醚，具有式I所示结构：

其中，n＝0～1且n不为0，所述“*”代表连接位点。

优选的，所述n为0.3、0.5、0.7或1。

本发明提供了上述技术方案所述含芴含氟聚芳醚的制备方法，包括以下步骤：

将六氟双酚A、双酚芴、十氟联苯、脱水剂、催化剂和有机溶剂混合，进行聚合反应，得到含芴含氟聚芳醚；

所述六氟双酚A、双酚芴和十氟联苯的摩尔比为(0.04～0.2)：(0.04～0.2)：(0.06～0.3)。

优选的，所述脱水剂为苯、甲苯、二甲苯和环己烷中的一种或几种；所述脱水剂与有机溶剂的体积比为(30～50)：100。

优选的，所述催化剂为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢化钙和氟化钾中的一种或几种；所述催化剂和十氟联苯的摩尔比为(0.9～1.2)：(0.9～1.2)。

优选的，所述有机溶剂为二氧六环、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、环丁砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

优选的，以质量百分含量计，所述六氟双酚A、双酚芴、十氟联苯、脱水剂、催化剂和有机溶剂混合所得混合液的固含量为15～25％。

优选的，所述聚合反应的温度为80～110℃，所述聚合反应的时间为20～35h。

本发明提供了上述技术方案所述含芴含氟聚芳醚或上述技术方案所述制备方法制备得到的含芴含氟聚芳醚在摩擦电纳米发电机领域的应用。

优选的，所述应用的方法包括以下步骤：将含芴含氟聚芳醚和有机溶剂混合，依次进行浇铸和固化，得到聚芳醚薄膜；

将所述聚芳醚薄膜与聚醚醚酮薄膜组装成摩擦电纳米发电机；

所述含芴含氟聚芳醚为上述技术方案所述所述含芴含氟聚芳醚或上述技术方案所述所述制备方法制备得到的含芴含氟聚芳醚。

本发明提供了一种含芴含氟聚芳醚，具有式I所示结构：