[发明专利]一种高分子压电材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种高分子压电材料的制备方法，属于电力材料技术领域。本发明首先利用沼气液与竹篾混合发酵，使竹纤维活化，再利用蒸汽爆破处理使竹纤维解纤，并初步降解，再经冷冻后使纤维内部产生冰晶，利用研磨压力使冰晶破裂，从而使竹纤维细化，再将其与磷酸混合球磨，制得纤维素晶须，利用纤维素晶须的多羟基特性吸附沉淀，再经煅烧使纤维炭化并吸附磁性四氧化三铁，最后将所得黑色粉末与聚偏氟乙烯颗粒混合球磨，再经热压成片后极化处理，得到高分子压电材料。本发明利用炭化纤维增强材料膜强度，纤维吸附的磁性四氧化三铁可均匀分散于薄膜中，提高了膜的重复性，使其结构可控，使用寿命得到大大提高，具有广阔的市场前景。

主权项

1.一种高分子压电材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）截取2～4根长度为6～8cm的竹子，经人工片成竹篾，并将竹篾置于沼气液中浸泡5～7天，取出竹篾，用去离子水洗涤2～4次，随后将竹篾转入高压反应釜中，再向反应釜内通入饱和水蒸汽，直至反应釜内压力达3.5～4.0MPa，保压15～20min，开启反应釜底部卸料阀，使反应釜内物料喷射进入接收釜，待自然冷却至室温，将物料转入冷冻研磨机，与温度为‑40～‑35℃条件下，研磨15～20min，得竹粉湿料；（2）依次取10～15g上述所得竹粉湿料，150～200mL质量分数为70～75%磷酸溶液，加入球磨机中，按球料比为8：1加入球磨珠，球磨处理30～45min，再将物料倒入盛有80～100mL去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合6～8min，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，再将滤饼转入盛有800～1000mL去离子水的烧杯中，于功率为250～300W条件下超声处理3～5min，得纤维素晶须悬浮液；（3）量取300～400mL上述所得纤维素晶须悬浮液，加入带搅拌器的三口烧瓶中，再加入8～10g氯化铁，4～6g氯化亚铁，启动搅拌器，设定转速至300～400r/min，在搅拌状态下，以3～5mL/min速率向烧瓶中通入氮气保护，随后通过滴液漏斗向烧瓶中滴加质量分数为10～15%氨水，直至沉淀完全为止，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，再将滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入管式电阻炉，以6～8mL/min速率向炉内通入氮气保护，随后以8～10℃/min速率升温至400～420℃，保温煅烧2～4h，得黑色粉末；（4）按重量份数计，依次称取15～20份上述所得黑色粉末，80～100份聚偏氟乙烯，20～30份无水乙醇，加入球磨机中，球磨处理30～45min，得湿料，再将湿料倒入热压机模具中，于温度为180～200℃，压力为15～18MPa条件下，压制成直径为15～20mm，厚度为0.6～0.8mm薄片，再将所得薄片于温度为95～100℃，极化电场为4.8～5KV/mm条件下，极化处理45～60min，即得高分子压电材料。