[发明专利]一种聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法和应用，属于储能材料技术领域，包括如下步骤：将聚甲基丙烯酸甲酯溶胶A和聚偏氟乙烯溶胶B混合得到共混溶胶；涂膜后进行成膜处理，得到聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏氟乙烯复合材料。本发明采用聚甲基丙烯酸甲酯改性聚偏氟乙烯，大大降低了PVDF的介电损耗和剩余极化，提高了复合材料的击穿场强和最大电位移，综合提高了复合材料的储能特性。实施例的结果显示，本发明制备的复合材料的击穿场强达到850MV/m，释放能量密度达到27.64J/cm³，储能效率＞70％，介电损耗低至0.03，剩余极化＜1.6μC/cm²，最大电位移达到9.05μC/cm²。

技术领域

本发明涉及储能材料技术领域，尤其涉及一种聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

静电储能薄膜电容器具有超高功率密度、快速能量传输速度、长时充放电循环寿命等优点，被广泛应用在现代电子和电气领域，例如作为混合动力电动汽车、光伏系统、风力发电机、绝缘栅双极型晶体管等。

目前，常用的静电储能薄膜电容器研究用聚合物介质为聚偏氟乙烯，但是纯聚偏氟乙烯的储能性能较差，为了提高其储能性能，常将其与其他无机材料进行复合，如Yao等人合成核壳结构的BaTiO₃@TiO₂，与P(VDF-HFP)复合成复合材料，在340mV/m电场强度下获得12.2J/cm³的释放能量密度；Zhang等人用BZCT@SiO₂纳米纤维改性PVDF，复合材料在576mV/m电场强度下获得18.9J/cm³的释放能量密度和53％的储能效率；但是此种方法改性的复合材料的储能效率及能量密度仍然较低。

因此，如何进一步提高PVDF复合材料的储能性能成为现有技术的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法和应用。本发明制备方法制备的聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏氟乙烯复合材料具有优异的储能性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚甲基丙烯酸甲酯和有机溶剂混合，得到溶胶A；

(2)将聚偏氟乙烯和有机溶剂混合，得到溶胶B；

(3)将所述步骤(2)得到的溶胶B与所述步骤(1)得到的溶胶A混合，得到共混溶胶；

(4)将所述步骤(3)得到的共混溶胶涂膜后进行成膜处理，得到聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏氟乙烯复合材料；

所述步骤(1)和(2)没有先后顺序。

优选地，所述步骤(1)中聚甲基丙烯酸甲酯的质量和有机溶剂的体积比为1g:(6～8)mL。

优选地，所述步骤(2)中聚偏氟乙烯的质量和有机溶剂的体积比为1g:(4～6)mL。

优选地，所述步骤(3)共混溶胶中聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯的质量比为1:(1～19)。

优选地，所述步骤(4)中涂膜的速度为30～60cm/min。

优选地，所述步骤(4)中成膜处理包括低温干燥成膜或高温淬火干燥成膜。

优选地，所述低温干燥成膜的温度为100～110℃，所述低温干燥成膜的时间为4～8h。

优选地，所述高温淬火干燥成膜时，高温处理的温度为175～185℃，高温处理的时间为8～15min。