【編號】2024-70

【題名】BT@PANI核殼粒子的綠色制備及PVDF基復(fù)合材料的介電性能

【作者】王海燕，咸龍帝，尚天蓉等

【機構(gòu)】蘭州理工大學(xué)；蘭州理工大學(xué)

【刊名】材料導(dǎo)報（2024年13期）

【文摘】聚合物薄膜介電電容器在新能源汽車、太陽能和風(fēng)力并網(wǎng)發(fā)電與儲能等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用和廣闊的發(fā)展前景。鈦酸鋇/聚合物復(fù)合材料具有介電損耗低、擊穿場強高的特點，是電容器中核心部分高介電有機薄膜材料極具潛力的選擇之一。目前，迫切需要解決高極化特性與低損耗難以協(xié)同改善的問題。本工作提出以蘋果酸同時作為鈦酸鋇(BT)表面修飾劑和聚苯胺(PANI)摻雜劑，采用原位聚合法制備了 BT@PANI核殼粒子，并以此為填料制備了聚偏氟乙烯(PVDF)基復(fù)合材料。結(jié)果顯示，通過蘋果酸與鹽酸的兩步表面改性法，可獲得鈦酸鋇-苯胺陽離子(BT-An+)粒子，為此不同苯胺(An)與BT-An+質(zhì)量比條件下填料產(chǎn)物的核殼結(jié)構(gòu)特征明顯。當(dāng)An與BT-An+的質(zhì)量比為0.5∶1時產(chǎn)物平均粒徑最小，約為450 nm，粒徑分布最窄，且電導(dǎo)率為1.46×10^-3S/cm。以此為填料，30％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))填充量的PVDF基復(fù)合材料在103～106Hz范圍內(nèi)介電常數(shù)保持在高值水平，由31僅下降到15，介電損耗在寬的頻率范圍內(nèi)低于0.3，不僅表現(xiàn)出優(yōu)良的頻率穩(wěn)定性，而且在獲得較高的介電常數(shù)情況下，實現(xiàn)了介電損耗的有效抑制.此外，這項工作極大地降低了無機氧化性酸與有機試劑的使用率，為實現(xiàn)高性能介電復(fù)合材料的綠色制備提供了實驗指導(dǎo)。