[发明专利]一种钛酸铜钙纳米线/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种钛酸铜钙纳米线/丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法，属于纳米复合材料技术领域。钛酸铜钙纳米线/丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物/聚偏氟乙烯复合材料，包括以下重量百分比的原料：为掺杂有钛酸铜钙纳米线的双组份聚合物；其中，所述双组份聚合物为丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物和聚偏氟乙烯混合而成；钛酸铜钙纳米线的掺杂量为10～70wt％。采用本发明的原料及制备方法，可以在提高复合材料介电常数与力学性能的同时降低成本，并且本发明制备得到的复合材料可以满足各类电子设备的小型化、集成化等需求，在高储能电容器、集成电路等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，特别是涉及一种钛酸铜钙纳米线 /丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法。

背景技术

传统化石能源的日渐枯竭引发了人类对新能源的持续探索和开发，风能、太阳能等可再生能源推动现代电力电气迅猛发展。大规模储能技术作为支撑可再生能源普及的战略性新兴技术，得到世界各国政府和企业的广泛关注与高度重视。

目前储能方式主要有可充电电池、超级电容器、电介质储能等。可充电电池因其能量密度高，使用寿命长等优点应用十分广泛，其中污染小、环境友好型锂离子电池是储能电池领域的领先技术。但是，锂离子电池成本高和安全性能差，限制了其大范围发展。超级电容器具有更高的功率密度、更短的充电时间和更长的循环寿命，是一种很有前途的储能设备，但由于其电介质耐压底，无法大范围使用。介质电容器由于其快速的充电/ 放电速度、超高的功率密度和较长的循环寿命而成为最有希望的选择之一。电介质材料对介质电容器性能有着直接的关系，研究表明，将无机纳米填料的高介电常数与聚合物基体的高击穿强度/低损耗结合起来，可用于更高能量密度的聚合物薄膜电容器，因此聚合物纳米复合电介质引起了人们的广泛关注。聚合物电介质具有质轻、优异的力学性能、较高的介电击穿强度、低介电损耗和良好的加工性能，在各个领域具有广泛的应用。但，现有技术中的聚合物基复合材料目前还存在很多的缺点，如材料工艺的稳定性差；材料性能的分散性大；长期耐温与耐环境老化性能不好；抗冲击性能低，横向强度和层间剪切强度不好等。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛酸铜钙纳米线/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法，以解决现有技术中存在的问题，本发明利用溶液法制备聚合物复合材料，采用双组分聚合物：具有优异力学性能的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和具有高介电常数的聚偏氟乙烯(PVDF)，利用其协同效应提高复合材料介电常数的同时，提高力学性能。

ABS是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。 ABS树脂是丙烯腈、1，3-丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。可以在-25℃～60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。而且可与多种树脂配混成共混物。因此保证了复合材料的力学性能。PVDF则是提高复合材料的介电性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一：一种钛酸铜钙纳米线/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚偏氟乙烯复合材料，包括以下重量百分比的原料：为掺杂有钛酸铜钙纳米线(CCTO)的双组份聚合物；其中，所述双组份聚合物为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚偏氟乙烯(PVDF)混合而成；钛酸铜钙纳米线的掺杂量为10～70wt％。

PVDF的含量增大，介电常数减小，介电损耗也减小。反之，介电常数增大，介电损耗也增大；ABS含量增大，力学性能提升，含量减少，力学性能下降；ABS含量增大，介电常数增大，介电损耗也会增大；随着CCTO含量增大，介电常数和介电损耗均增大。当CCTO增大到一定质量比例(70wt％)后，复合材料的介电常数会发生突变，此时也说明达到了三相体系的渗流阈值。

更进一步地，所述钛酸铜钙纳米线的掺杂量为70wt％。

更进一步地，所述ABS在双组份聚合物中的占比为10～50wt％。