CN112210203A - 钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料及制备方法和应用,属于高分子介电材料技术领域,解决现有技术中聚芳醚腈介电常数较低的缺点。本发明的钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料,以聚芳醚腈为基体,以表面包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线为填料,填料的质量比大于0小于等于20%。本发明的制备方法包括将聚苯胺包覆在钛酸钡纳米线表面,再将包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线的分散液滴入聚芳醚腈溶液中,分散,自然流延成膜,热处理,脱落,干燥。本发明还公开了该复合介电材料在制备有机薄膜电容器中的应用。本发明原料来源广泛、易得,工艺简便易实现;导电PANI价格便宜、性能稳定且具有颗粒形貌可控性、与其他高分子材料相容性好。
Description
技术领域
本发明属于高分子介电材料技术领域,具体涉及钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料及制备方法和应用。
背景技术
随着电子设备与元器件向小型化方向快速发展,有机薄膜电容器因优异的柔韧性和厚度可调性而得到广泛应用。聚合物基介电材料作为有机薄膜电容器的关键部位,以质轻、易加工等优点而备受关注。但是聚合物基介电材料易应力松弛、易蠕变,且介电常数相对较低,使薄膜电容器受其能量密度的抑制,成为了高储能电子设备小型化发展的主要阻碍。
目前,提高聚合物基介电材料介电常数的主要方法有以下两种:一种是在聚合物基体中加入高介电填料(如钛酸钡、氧化铝等),通过增强界面极化和偶极子极化以达到提高介电常数的目的;另一种是在聚合物基体中加入导电填料,通过使复合材料达到渗透阈值以大幅提升介电常数。如专利CN109626992A公布了一种钛酸铋钠-钛酸钡/聚酰亚胺基介电复合材料及其制备方法,其以钛酸铋钠-钛酸钡为填料,以聚酰亚胺为基体制备的复合材料表现出增幅明显的介电常数。专利CN109575595A公布了一种聚醚酰亚胺/钛酸钡/石墨烯介电复合材料的制备方法,采用物理分散将石墨烯和钛酸钡均匀分散在聚醚酰亚胺溶液中,经过固化得到相应复合材料,并获得较高介电常数。
但是上述两种方式仍然存在以下问题:陶瓷相/聚合物复合介电材料要获取高的介电常数,则添加的含量必须很高才能达到目的,这会牺牲复合材料的柔韧性同时会产生更多的针孔等缺陷;导电相/聚合物复合介电材料在渗透阈值附近可以获得急剧增长的介电常数,但是会因导电相的团聚而形成导电通路,使复合材料的介电损耗也急剧升高。
因此,如何在陶瓷掺杂相含量较低的情况下有效提高聚合物基复合介电材料的相对介电常数以避免过量掺杂所导致的力学性能和击穿性能下降的缺陷,使聚合物基介电复合材料在获得高介电常数的同时保持较低的介电损耗,使其能够更加满足于高储能、小型化电子设备的需求,成为了所属技术领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于,提供钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料,其具有高相对介电常数和低损耗,解决现有技术中聚芳醚腈(PEN)介电常数较低的缺点。
本发明的目的之二在于,提供该复合介电材料的制备方法。
本发明的目的之三在于,提供该复合介电材料的应用。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
本发明所述的一种钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料,以聚芳醚腈为基体,以表面包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线为填料,所述填料在复合介电材料中的质量比大于0,小于等于20%。
本发明中将钛酸钡纳米线表面包覆聚苯胺,既可以通过包覆聚苯胺增加钛酸钡纳米线的表面粗糙度,增强与聚合物基体的界面相容性,降低介电损耗;又可以将聚苯胺作为导电聚合物引起微电容效应,在渗流阈值附近实现介电常数的大幅提高,从而获得质轻、优异柔韧性、高介电常数和低介电损耗的钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料。
本发明所述的钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1.制备钛酸钡纳米线:先将纳米级二氧化钛与氢氧化钠溶液水热反应,生成三钛酸钠纳米线,再将三钛酸钠纳米线与八水和氢氧化钡溶液水反应制得钛酸钡纳米线BTNWs;
步骤2.制备包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线:以钛酸钡纳米线为原料,导电聚合物聚苯胺为包覆剂,利用溶剂蒸发法或旋蒸法,将聚苯胺包覆在钛酸钡纳米线表面,制得包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线PANI@BT NWs;
步骤3.分散:将PANI@BT NWs的分散液滴入聚芳醚腈溶液,分散,得到分散后的混合溶液;
步骤4.成膜:将所述分散后的混合液自然流延成膜,而后热处理,脱落,干燥,制得所述钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料PANI@BT NWs/PEN。
本发明的部分实施方案中,所述步骤1中,Ba与Ti元素的摩尔比为1-3:1,优选为2:1;
或/和所述二氧化钛与氢氧化钠的摩尔比为1:0.5-3,优选为1:1;
优选地,所述八水和氢氧化钡溶液的浓度为0.01-0.1M,更优选为0.05M;
优选地,所述氢氧化钠溶液的浓度为0.2-1M,更优选地为0.2-0.8M。
本发明的部分实施方案中,所述步骤1中,将纳米级二氧化钛和氧氧化钠溶液充分混合,在温度为40-60℃、搅拌速度为150-250r min-1条件下超声搅拌4-6h,然后倒入装有聚四氟乙烯内衬的反应釜中,于200-300℃下反应2-48小时,离心得到白色固体产物三钛酸钠纳米线;
优选为220-280℃反应8-24小时,更优选为240℃反应12小时;
优选地,还包括三钛酸钠纳米线的后处理步骤,更优选地,将离心得到白色固体产物三钛酸钠纳米线浸泡在盐酸溶液中4-6h,用去离子水洗涤,并通过有机系微孔滤膜进行抽滤,直至溶液PH呈现中性,烘干可得到三钛酸钠纳米线;
更优选地,所述盐酸溶液的浓度为0.2M。本发明的部分实施方案中,所述步骤1中,将三钛酸钠纳米线和八水和氢氧化钡溶液充分混合,超声处理后加入至反应釜中,于180-230℃下反应1-10h,离心收集固体产物;再分别用稀HCl、去离子水和乙醇多次清洗,离心可得钛酸钡纳米线BT NWs;
优选地,于210℃下反应5h。
本发明的部分实施方案中,所述步骤2中,将步骤1制得的钛酸钡纳米线分散在第一溶剂中后,加入聚苯胺溶液,超声作用下搅拌,然后去除溶剂,所得产物热处理后即得包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线PANI@BT NWs;
优选地,所述钛酸钡纳米线与聚苯胺的质量比为1-5:1;
优选地,将钛酸钡纳米线分散在第一溶剂中,形成浓度为5-10mg/ml均匀分散液;
优选地,所述第一溶剂包括沸点低于80℃易挥发的非质子有机溶剂,优选地,包括四氢呋喃、乙酸乙酯、氯仿中的任意一种或几种;
优选地,所述聚苯胺溶液为聚苯胺四氢呋喃溶液,其中聚苯胺的浓度为4-20mg/ml。
本发明的部分实施方案中,利用溶剂蒸发法去除溶剂,将粉末刮出并研磨,先于70-90℃处理24-48h,再升温至180-250℃热处理6-8h即可得到PANI@BT NWs;
优选地,先于80℃处理24-48h,再于200℃热处理6-8h。
本发明的部分实施方案中,所述步骤3中,将PANI@BT NWs分散于溶剂中,制得PANI@BT NWs分散液,然后缓慢滴入聚芳醚腈溶液中,于40-60℃机械搅拌6-8h,再于80-100℃搅拌4-6h,制备PANI-BT NWs/PEN混合液;优选地,PANI@BT NWs分散液的浓度为50-75mg/ml;
优选地,聚芳醚腈溶液的质量浓度为20-30mg/ml;
优选地,所述第二溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的任意一种或几种;
优选地,所述聚芳醚腈溶液为聚芳醚腈的N-甲基吡咯烷酮溶液。
本发明的部分实施方案中,将PANI-BT NWs/PEN混合液滴在水平而又干净的玻璃板上,使其自然流延成膜,而后烘干去除复合膜中的溶剂;自然降至室温,将复合膜从玻璃板上剥离,即可得到钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料PANI@BT NWs/PEN。
本发明的部分实施方案中,钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料的厚度为40-60μm。
优选地,烘干去除复合膜中的溶剂中的具体程序为:80℃加热2h,100℃加热2h,120℃加热2h,160℃加热3h以及200℃加热3h。
本发明所述的钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料在制备有机薄膜电容器中的应用。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明中所用原料来源广泛、易得,且工艺简便易实现;导电PANI价格便宜、性能稳定且具有颗粒形貌可控性以及与其他高分子材料相容性好等优势;
(2)本发明中引入的PANI既可以通过改变BT NWs的表面粗糙度,增强与聚合物基体的界面相容性,降低介电损耗;又可以作为导电聚合物引起微电容效应,在渗流阈值附近实现介电常数的大幅提高,从而获得质轻、优异柔韧性、高介电常数和低介电损耗的钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料。
(3)聚芳醚腈属于特种工程塑料的一种,自身具备优异的耐高温性,使聚芳醚腈复合介电材料在具备高介电性能的同时也兼具优异热稳定性,拓宽了其在微电子、航空航天和高温储能元件等领域的应用范围。
附图说明
图1为实施例1制得的BT NWs和PANI@BT NWs样品的傅里叶变换红外光谱图;图中a为BT NWs,b为PANI@BT NWs。
图2为实施例1制得的BT NWs和PANI@BT NWs样品的X射线光电子能谱;图中a为BTNWs,b为PANI@BT NWs。
图3为实施例1制得的BT NWs和PANI@BT NWs样品的透射电镜图,其中a为BT NWs,b为PANI-BT NWs。
图4是实施例2制备的不同质量分数的PANI@BT NWs/PEN复合材料的介电常数与频率关系图。
图5是对比例1制备的不同质量分数的BT NWs/PEN复合材料的介电常数与频率关系图。
图6为实施例2制备的不同质量分数的PANI@BT NWs/PEN柔韧性考察结果图,其中A、B、C、D依次代表填料质量含量为0%、5%、10%、20%的PANI@BT NWs/PEN复合介电材料。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明进行详细说明。
本发明实施例中所述的超声处理是指功率为100W,频率为40000Hz条件下超声。
实施例1
本实施例公开了本发明的钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料的制备方法,具体为:
S1.制备三钛酸钠(Na2Ti3O7)纳米线:
将1.3g纳米级TiO2和63ml浓度为0.26M的NaOH溶液充分混合,在温度为50℃、搅拌速度为200r min-1下超声处理搅拌5h,然后倒入装有聚四氟乙烯内衬的反应釜中,于240℃下反应12h,离心得到白色固体产物;将白色产物浸泡在浓度为0.2M盐酸溶液中5h,用去离子水洗涤,并通过有机系微孔滤膜进行抽滤,直至溶液PH呈现中性,烘干可得到Na2Ti3O7纳米线。
S2.制备钛酸钡纳米线BT NWs:
将0.15g Na2Ti3O7纳米线和70ml浓度为0.05M的Ba(OH)2 .8H2O溶液充分混合,超声处理后加入至反应釜中,于210℃下反应5h,离心收集固体产物;将产物分别用稀HCl、去离子水和乙醇多次清洗,离心可得BT NWs。
S3.制备包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线PANI@BT NWs:
在50ml四氢呋喃中加入一定量的BT NWs,在温度为70℃、搅拌速度为250r min-1下超声处理4h以形成浓度为10mg/ml均匀分散液;同时将一定量的聚苯胺加入四氢呋喃溶液中,加热回流直至形成质量浓度为10mg/ml均匀的透明溶液;将以上两者等体积充分混合,使钛酸钡纳米线与聚苯胺的质量比为1:1,将混合后的溶液在超声处理作用下充分搅拌,利用溶剂蒸发法使溶剂完全蒸发,将残余粉末刮出并研磨,80℃处理36h,升温至200℃热处理7h,即可得到PANI@BT NWs。
S4.分散:
将一定量的PEN溶于N-甲基吡咯烷酮中,加热回流,直至形成质量浓度为25mg/ml的溶液A;将PANI@BT NWs溶于一定量的N-甲基吡咯烷酮中,超声处理搅拌12h,得到溶液浓度为60mg/ml的均匀分散液B;将2ml分散液B缓慢地逐滴加入43.2ml溶液A中,在50℃下,以300r min-1的速率进行机械搅拌7h,90℃搅拌5h,制备出质量分数为10wt%的PANI@BT NWs/PEN混合液C;
S5.成膜:
将混合液C滴在水平而又干净的玻璃板上,使其自然流延成膜,并将烘箱按照如下程序设置:80℃2h,100℃2h,120℃2h,160℃3h以及200℃3h以充分去除复合膜中的溶剂;自然降至室温,将复合膜从玻璃板上剥离,即可得到厚度约为40-60μm、质量分数为10wt%的高介电PANI@BT NWs/PEN复合材料。
本实施例制得的BT NWs和PANI@BT NWs的傅里叶变换红外光谱图如附图1所示,图中a为BT NWs,b为PANI@BT NWs。从图1中发现,PANI-BT NWs在3250、1580、1475、1297和1213cm-1等处出现了BT NWs所未出现的峰值;其中,3250cm-1的特征吸收峰属于聚苯胺中-NH-的伸缩振动峰;1580和1475cm-1两处是聚苯胺中苯环的伸缩振动峰;1297m-1处的峰值是苯环中C-C的特征吸收的峰;1213cm-1处的吸收峰是Ar-N的特征振动峰。新出现的峰值都是来源于PANI,证明了BT NWs的表面已成功包裹了PANI。
本实施例制得的BT NWs和PANI@BT NWs的X射线光电子能谱图如附图2所示;图中a为BT NWs,b为PANI@BT NWs。从图2中发现,PANI-BT NWs中出现了BT NWs所没有的特征吸收峰,即400.3eV处的N1s峰,而其他的峰值完全相同,表明PANI包覆层成功引入至BT NWs表面。
本实施例制得的BT NWs和PANI@BT NWs的透射电镜图如附图3所示,其中a为BTNWs,b为PANI@BT NWs。从图3中可以看出,BT NWs呈现明显的线性结构且尺寸在纳米级,表明钛酸钡纳米线的成功制备;PANI@BT NWs也呈现出典型的线状结构,且表面比BT NWs更粗糙,这是由于导电聚合物PANI的成功引入。
实施例2
本实施例公开了对不同填料含量的PANI@BT NWs/PEN复合材料的考察。
本实施例各PANI@BT NWs/PEN复合材料的制备方法与实施例1相比,填料PANI@BTNWs的含量不同,即步骤S4中,滴入溶液A的分散液B的体积不同,其余条件均相同。
本实施例分别对填料质量含量分别为0%、5%、10%、15%、20%的PANI@BT NWs/PEN复合材料的介电常数与频率的关系进行考察。结果如图4所示:
利用PANI@BT NWs所填充的PANI@BT NWs/PEN复合材料能显著提高材料的介电常数,且介电常数随着填料含量的增加而增加。在1kHz频率下,填充20wt%的PEN基复合介电材料的介电常数为15.3,是PEN基体的3.64倍(此条件下PEN基体的介电常数为4.2),介电常数增加了264%。
如附图6所示,图中A、B、C、D依次代表填料质量含量为0%、5%、10%、20%的PANI@BT NWs/PEN复合介电材料。由附图6可知,本发明的复合介电材填料为20%的时候,依然可以随意卷曲成任何形状而不发生破坏,表现出良好的柔韧性。
对比例1
本对比例与实施例1相比,钛酸钡纳米线外层没有包覆聚苯胺,其余条件均相同。本对比例的复合材料的制备方法:
S1和S2同实施例1;
S3.与实施例1的S4相比,区别在于将PANI@BT NWs换为BT NWs;
S4.同实施例1的S5。对本对比例制得的复合材料进行测量,与实施例1的PANI@BTNWs/PEN复合材料相比,BT NWs/PEN复合材料具有较低的介电常数,且介电阈值不明显,结果如附图5所示。
实施例3-5
实施例3-5提供的钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料的制备方法与实施例1基本一致,区别在于物料的用量不同。
实施例3
本实施例与实施例1相比,S1中NaOH溶液的浓度为0.5M;
S2中Ba(OH)2 .8H2O溶液的浓度为0.02M;
S3中BT NWs溶液的浓度为5mg/ml,聚苯胺溶液的浓度为4mg/ml,将两者按一定体积比充分混合,使钛酸钡纳米线与聚苯胺的质量比为5:1;
S4中分散液A的浓度为20mg/ml,分散液B的浓度为50mg/ml,将2ml分散液B缓慢地逐滴加入45ml溶液A中。
实施例4
本实施例中,S1中NaOH溶液的浓度为0.15M;
S2中Ba(OH)2 .8H2O溶液的浓度为0.01M;
S3中BT NWs溶液的浓度为8mg/ml,聚苯胺溶液的浓度为20mg/ml,将两者按一定体积比充分混合,使钛酸钡纳米线与聚苯胺的质量比为3:1;
S4中分散液A的浓度为30mg/ml,分散液B的浓度为75mg/ml,将2ml分散液B缓慢地逐滴加入45ml溶液A中。
实施例5
本实施例中,S1中NaOH溶液的浓度为0.8M;
S2中Ba(OH)2 .8H2O溶液的浓度为0.07M;
S3中BT NWs溶液的浓度为10mg/ml,聚苯胺溶液的浓度为8mg/ml,将两者按一定体积比充分混合,使钛酸钡纳米线与聚苯胺的质量比为2:1;
S4中分散液A的浓度为24mg/ml,分散液B的浓度为58mg/ml,将2ml分散液B缓慢地逐滴加入43.2ml溶液A中。
实施例6-10
实施例6-10提供的钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料的制备方法与实施例1基本一致,区别在于操作条件不同。
实施例6
本实施例中,S1中,将TiO2和NaOH溶液充分混合后,在温度为40℃、搅拌速度为150r min-1下超声处理搅拌6h,然后倒入装有聚四氟乙烯内衬的反应釜中,于200℃下反应48h;
S2中,将三钛酸钠纳米线和八水和氢氧化钡溶液充分混合,超声处理后加入至反应釜中,于180℃下反应10h
S3中,将残余粉末刮出并研磨,70℃处理48h,升温至250℃热处理6h,即可得到PANI@BT NWs。
S4中,将分散液B缓慢地逐滴加入溶液A中,在40℃以250r min-1的速率机械搅拌8h,80℃搅拌6h。
实施例7
本实施例中,S1中,将TiO2和NaOH溶液充分混合后,在温度为60℃、搅拌速度为250r min-1下超声处理搅拌4h,然后倒入装有聚四氟乙烯内衬的反应釜中,于300℃下反应12h;
S2中,将三钛酸钠纳米线和八水和氢氧化钡溶液充分混合,超声处理后加入至反应釜中,于230℃下反应1h;
S3中,将残余粉末刮出并研磨,90℃处理24h,升温至180℃热处理8h,即可得到PANI@BT NWs。
S4中,将分散液B缓慢地逐滴加入溶液A中,在60℃以250r min-1的速率机械搅拌6h,100℃搅拌4h。
实施例8
本实施例中,S1中,将TiO2和NaOH溶液充分混合后,在温度为55℃、搅拌速度为200r min-1下超声处理搅拌5h,然后倒入装有聚四氟乙烯内衬的反应釜中,于220℃下反应24h。
最后应说明的是:以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,当然更不是限制本发明的专利范围;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围;也就是说,但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色,其所解决的技术问题仍然与本发明一致的,均应当包含在本发明的保护范围之内;另外,将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料,其特征在于,以聚芳醚腈为基体,以表面包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线为填料,所述填料在复合介电材料中的质量比大于0,小于等于20%。
2.根据权利要求1所述的钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1.制备钛酸钡纳米线:先将纳米级二氧化钛与氢氧化钠溶液水热反应,生成三钛酸钠纳米线,再将三钛酸钠纳米线与八水和氢氧化钡溶液水反应制得钛酸钡纳米线BTNWs;
步骤2.制备包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线:以钛酸钡纳米线为原料,导电聚合物聚苯胺为包覆剂,利用溶剂蒸发法或旋蒸法,将聚苯胺包覆在钛酸钡纳米线表面,制得包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线PANI@BT NWs;
步骤3.分散:将PANI@BT NWs的分散液滴入聚芳醚腈溶液,分散,得到分散后的混合溶液;
步骤4.成膜:将所述分散后的混合液自然流延成膜,而后热处理,脱落,干燥,制得所述钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料PANI@BT NWs/PEN。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,Ba与Ti元素的摩尔比为1-3:1,优选为2:1;
或/和所述二氧化钛与氢氧化钠的摩尔比为1:0.5-3,优选为1:1;
优选地,所述八水和氢氧化钡溶液的浓度为0.01-0.1M,更优选为0.05M。
优选地,所述氢氧化钠溶液的浓度为0.2-1M,更优选地为0.2-0.8M。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,将纳米级二氧化钛和氧氧化钠溶液充分混合,在温度为40-60℃、搅拌速度为150-250r min-1条件下超声搅拌4-6h,然后倒入装有聚四氟乙烯内衬的反应釜中,于200-300℃下反应2-48小时,离心得到白色固体产物三钛酸钠纳米线;
优选为220-280℃反应8-24小时,更优选为240℃反应12小时;
优选地,还包括三钛酸钠纳米线的后处理步骤,更优选地,将离心得到白色固体产物三钛酸钠纳米线浸泡在盐酸溶液中4-6h,用去离子水洗涤,并通过有机系微孔滤膜进行抽滤,直至溶液PH呈现中性,烘干可得到三钛酸钠纳米线;
更优选地,所述盐酸溶液的浓度为0.2M。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,将三钛酸钠纳米线和八水和氢氧化钡溶液充分混合,超声处理后加入至反应釜中,于180-230℃下反应1-10h,离心收集固体产物;再分别用稀HCl、去离子水和乙醇多次清洗,离心可得钛酸钡纳米线BT NWs;
优选地,于210℃下反应5h。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,将步骤1制得的钛酸钡纳米线分散在第一溶剂中后,加入聚苯胺溶液,超声作用下搅拌,然后去除溶剂,所得产物热处理后即得包覆了聚苯胺的钛酸钡纳米线PANI@BT NWs;
优选地,所述钛酸钡纳米线与聚苯胺的质量比为1-5:1;
优选地,将钛酸钡纳米线分散在第一溶剂中,形成浓度为5-10mg/ml均匀分散液;
优选地,所述第一溶剂包括沸点低于80℃易挥发的非质子有机溶剂,优选地,包括四氢呋喃、乙酸乙酯、氯仿中的任意一种或几种;
优选地,所述聚苯胺溶液为聚苯胺四氢呋喃溶液,其中聚苯胺的浓度为4-20mg/ml。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,利用溶剂蒸发法去除溶剂,将粉末刮出并研磨,先于70-90℃处理24-48h,再升温至180-250℃热处理6-8h即可得到PANI@BTNWs;
优选地,先于80℃处理24-48h,再于200℃热处理6-8h。
8.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,将PANI@BT NWs分散于第二溶剂中,制得PANI@BT NWs分散液,然后缓慢滴入聚芳醚腈溶液中,于40-60℃机械搅拌6-8h,再于80-100℃搅拌4-6h,制备PANI@BT NWs/PEN混合液;
优选地,PANI@BT NWs分散液的浓度为50-75mg/ml;
优选地,聚芳醚腈溶液的质量浓度为20-30mg/ml;
优选地,所述第二溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的任意一种或几种;
优选地,所述聚芳醚腈溶液为聚芳醚腈的N-甲基吡咯烷酮溶液。
9.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤4中,将PANI@BT NWs/PEN混合液滴在水平而又干净的玻璃板上,使其自然流延成膜,而后烘干去除复合膜中的溶剂;自然降至室温,将复合膜从玻璃板上剥离,即可得到钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料PANI@BT NWs/PEN;
优选地,烘干去除复合膜中的溶剂中的具体程序为:80℃加热2h,100℃加热2h,120℃加热2h,160℃加热3h以及200℃加热3h。
10.权利要求1所述的钛酸钡纳米线/聚芳醚腈复合介电材料在制备有机薄膜电容器中的应用。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210112 |