專利名稱：一種聚偏氟乙烯-三氟乙烯/鎳摻雜二氧化鈦復合薄膜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電介質材料，特別是涉及一種用于超級電容器的復合薄膜。
背景技術：
近年來，隨著科學的發展和技術的進步，高介電常數、高儲能密度的高分子材料吸引了廣大科研工作者的注意，這類材料主要應用于高儲能電容器、電致伸縮人工肌肉、傳感器等等領域。單一的無機 陶瓷材料，雖然具有較高的介電常數和較低的介電損耗，但是它們價格昂貴，易脆，難以加工，故難以大規模生產；傳統的有機高分子材料，如聚丙烯、聚偏氟乙烯，雖然具有較好的柔韌性和介電性能，但是它們的介電常數相對較低，難以滿足實際需要。
發明內容
本發明的目的是提供一種PVDF-TrFE/Ni-Ti02復合薄膜，該復合介電薄膜具有較高的介電常數，良好的柔韌性，且易于加工。本發明所述PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機無機復合薄膜，由以下幾種成分按質量百分比組成PVDF-TrFE 5-1 Iwt %, Ni-TiO2 0. 5-10wt %,交聯劑 0. 01-0. Iwt %,有機溶劑79-93wt%。PVDF-TrFE/Ni-Ti02 復合薄膜厚度為 IOO-I5O y m。所述交聯劑為聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、硅烷偶聯劑KH570、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或烷基酚聚氧乙烯醚(0P10)中的一種。所述有機溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、N，N- 二甲基乙酰胺或丙酮中的一種。納米Ni-TiO2粒徑大小為10_30nm，本發明是按照如下步驟制備PVDF-TrFE/Ni_Ti02復合薄膜a、將PVDF-TrFE溶解在有機溶劑中，攪拌、超聲Ih ；b、在攪拌條件下向上述溶液中滴加交聯劑，攪拌Ih ；C、在攪拌條件下加入納米Ni-TiO2粉末，超聲攪拌，使Ni-TiO2均勻的分散在溶液中；d、將上述溶液倒入特定模具中，放入烘箱，80°C烘干IOh ；e、取出模具，冷卻至室溫，取下薄膜；f、將制備得到的薄膜在120-140°C、下退火3h ;即得到PVDF-TrFE/Ni_Ti02復合薄膜。有益效果聚偏氟乙烯-三氟乙烯是一種介電性能優良的有機高分子材料，同時具有較好的柔韌性；二氧化鈦是一種很好的無機材料，無毒，廉價且制備簡單，另外它還具有較高的介電常數，可以應用于各個領域。通過摻雜金屬鎳，能夠提高二氧化鈦的介電性能。將摻雜后的納米二氧化鈦顆粒與聚偏氟乙烯-三氟乙烯通過共混的方法制備出薄膜具有較好的柔韌性和介電性能，能夠應用于高儲能材料領域中。I、本發明制備工藝簡單，易于用于工業化生產； 2、納米Ni-TiO2顆粒的加入，大大提高了復合薄膜的介電常數，在頻率為1000HZ時，當Ni-TiO2粉體質量分數從0%增加到2%，介電常數從13. 9增加到19. 2。
圖I為實施例1、2、3、4中制備的不同Ni-TiO2質量分數的復合薄膜的介電常數和介電損耗與頻率的關系圖。
具體實施例方式具體實施例I :對比試驗本實施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機無機復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成PVDF-TrFE 10wt%, Ni-TiO2 粉體0wt%，交聯劑 PVP :0. Iwt %，有機溶劑 DMF 89. 9wt % o具體實施例2 :本實施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機無機復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成PVDF-TrFE IOwt %，Ni-TiO2粉體0. 5wt %，，交聯劑PVP 0. Iwt %，有機溶劑 DMF 89. 4wt%0納米Ni-TiO2粉末制備工藝a、將5g鈦酸四丁酯溶解在無水乙醇中，攪拌30min ;鈦酸四丁酯添加量有何要求；b、在攪拌條件下將3. 8ml濃鹽酸和Ig交聯劑滴加到步驟a所述溶液中，滴加完畢，攪拌Ih;c、在攪拌條件下將0. 426g硝酸鎳和40ml無水乙醇混合溶液滴加到步驟b所述溶液，滴加完畢，攪拌2h ；d、用氨水調節步驟c所述溶液PH至7 ;e、將步驟d所得溶液沉降靜置24h，得到白色膠體；f、用乙醇、去離子水將步驟e所得膠體洗滌8次；g、將步驟f所得的膠體放置烘箱，80°C烘10h，用研缽研磨成粉體；h、將步驟g制備得到的粉體在馬弗爐中400°C —600°C煅燒；即得到納米Ni-TiO2粉末。具體實施例3 :本實施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機無機復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成=PVDF-TrFE :IOwt%，Ni-TiO2粉體2wt%，交聯劑PVP :0. 1 丨％，有機溶劑DMF 87. 9wt%。所述PVDF-TrFE中PVDF與TrFE的摩爾比為70 30。具體實施例4 :本實施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機無機復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成=PVDF-TrFE :IOwt%，Ni-TiO2粉體3wt%，交聯劑PVP :0. 1 丨％，有機溶劑 DMF 86. 9wt%。具體實施例5 :本實施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機無機復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成=PVDF-TrFE :IOwt%，Ni-TiO2粉體4wt%，交聯劑PVP :0. 1被％，有機溶劑 DMF 85. 9wt%。具體實施例6 :本實施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機無機復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成=PVDF-TrFE :IOwt%，Ni-TiO2粉體5wt%，交聯劑PVP :0. 1 丨％，有機溶劑 DMF 84. 9wt%。
具體實施例7 :本實施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機無機復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成=PVDF-TrFE :IOwt%，Ni-TiO2粉體6wt%，交聯劑PVP :0. 1 丨％，有機溶劑 DMF 83. 9wt%。具體實施例8 :本實施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機無機復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成PVDF-TrFE 10wt%, Ni-TiO2粉體IOwt %，交聯劑PVP :0. Iwt %,有機溶劑DMF 79. 9wt%。具體實施例9 :本實施方式的PVDF-TrFE/Ni-Ti02有機無機復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成=PVDF-TrFE 10wt%, Ni-TiO2粉體10wt%，硅烷偶聯劑KH570
0.05wt %，有機溶劑丙酮79. 95wt %。具體實施例10 :本實施方式的PVDF-TrFE/Ni_Ti02有機無機復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成PVDF-TrFE 10wt%, Ni-TiO2 粉體10wt%, CTAB :0. Olwt %，有機溶劑N，N-二甲基乙酰胺79. 99wt%0
權利要求
1.一種PVDF-TrFE/Ni_Ti02復合薄膜，由以下幾種成分按質量百分比組成 PVDF-TrFE 5-1 Iwt %, Ni-TiO2 0. 5-10wt %,交聯劑 0. 01-0. Iwt %，有機溶劑79-93wt%。
2.根據權利要求I所述PVDF-TrFE/Ni_Ti02復合薄膜，其特征在于，所述PVDF-TrFE/Ni-TiO2復合薄膜厚度為100-150 u m。
3.根據權利要求I所述PVDF-TrFE/Ni_Ti02復合薄膜，其特征在于，所述交聯劑為聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、硅烷偶聯劑KH570、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或烷基酚聚氧乙烯醚(0P10)中的一種。
4.根據權利要求I所述PVDF-TrFE/Ni_Ti02復合薄膜，其特征在于，所述有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或丙酮中的一種。
5.根據權利要求I所述PVDF-TrFE/Ni_Ti02復合薄膜，其特征在于，所述PVDF-TrFE中PVDF與TrFE的摩爾比為70 30。
6.根據權利要求I所述PVDF-TrFE/Ni_Ti02復合薄膜，其特征在于，所述PVDF-TrFE/Ni-TiO2復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成PVDF-TrFE 10wt%, Ni-TiO2粉體2wt %，交聯劑 PVP :0. Iwt %，有機溶劑 DMF 87. 9wt %。
7.根據權利要求I所述PVDF-TrFE/Ni_Ti02復合薄膜，其特征在于，所述PVDF-TrFE/Ni-TiO2復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成PVDF-TrFE 10wt%, Ni-TiO2粉體3wt %，交聯劑 PVP :0. Iwt %，有機溶劑 DMF 86. 9wt %。
全文摘要
本發明公開了一種用于超級電容器的聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)/鎳摻雜二氧化鈦(Ni-TiO2)復合薄膜。以PVDF-TrFE為基體，以Ni-TiO2為填充物，通過流延方法制備成復合薄膜，其特征在于所述復合薄膜由以下幾種成分按質量百分比組成PVDF-TrFE5-11wt％，Ni-TiO2粉體0.5-10wt％，交聯劑0.01-0.1wt％，有機溶劑79-93wt％。通過改變納米Ni-TiO2的質量分數，可以得到不同介電性能的復合薄膜。該方法制備得到的復合介電薄膜具有較高的介電常數，較低的介電損耗，良好的柔韌性，是一種新型無機有機復合介電材料。另外制備工藝操作簡單、且對環境友好，在高儲能材料領域中具有較好的應用前景。
文檔編號C08K13/02GK102617958SQ201210107200
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月12日 優先權日2012年4月12日
發明者匡錫文, 朱紅, 林爽, 王芳輝 申請人:北京化工大學