[发明专利]一种提高电介质复合材料击穿强度和储能密度的方法

摘要

本发明提供一种提高电介质复合材料击穿强度和储能密度的方法，属于介电储能材料技术领域。该方法通过将填料预处理、用表面改性剂包覆纳米填料，从而制备复合电介质薄膜，该电介复合材料由改性的无机纳米填料和聚合物基体组成，通过表面改性剂包覆在无机纳米填料外形成有机壳层，提高了无机纳米填料和聚合物基体的界面相容性，减少了填料与聚合物基体之间的界面缺陷，有效改善了复合薄膜的电击穿性能随填料增加而恶化的问题，相应地提升了储能密度。

主权项

1.一种提高电介质复合材料击穿强度和储能密度的方法，其特征在于：该电介质复合材料由无机纳米填料和聚合物基体复合而成，该方法通过将无机纳米填料进行预处理，然后用表面改性剂包覆无机纳米填料，最后制得复合电介质薄膜，具体包括如下步骤：(1)无机纳米填料的预处理：①将无机纳米填料在50～100℃保温10～24h进行烘干；②称取1～5g上述烘干的无机纳米填料加入三孔圆底烧瓶，加入50～200ml双氧水，超声分散0.5～2h；③将超声分散后的无机纳米填料在102～120℃油浴下磁力搅拌，加热回流2～12h；④最后，将磁力搅拌后的无机纳米填料冷却至室温，用去离子水离心洗涤，产物在50～100℃下烘干12～24h；(2)表面改性剂包覆无机纳米填料：①称取1～3g步骤(1)中所得的预处理产物，置于三口圆底烧瓶，加入50～200ml异丙醇；边超声边搅拌30～60min；②向上述超声后的产物中滴加0.1ml～1.2ml钛酸酯偶联剂，磁力搅拌在50～80℃水浴下回流2～6h；③上述磁力搅拌反应后降至室温，以去离子和无水乙醇离心洗涤，在60～80℃下烘干12～24h；(3)复合电介质薄膜制备：①称取经步骤(2)处理后的改性无机纳米填料置于有机溶剂中，采用超声波振荡分散及磁力搅拌至改性无机纳米填料在溶剂内形成稳定悬浮液；②向上述悬浮液内加入聚合物基体粉末，磁力搅拌使其完全溶解，得到混合液，其中聚合物基体粉末与改性无机纳米填料的体积比为1～20vol％；③取上述混合液于流延机中流延至基板上，将其置于40～70℃下烘干12～24h，使溶剂完全挥发；④将烘干后的薄膜从基板上揭下，得到复合电介质薄膜；所述改性无机纳米填料表面包覆了1～10nm的有机壳层，形成一种无机‑有机核壳结构；所述复合电介质薄膜中无机纳米填料的含量为体积比1～20％，复合电介质薄膜的总厚度为5～30μm。