CN113912886A - 一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法 - Google Patents
一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113912886A CN113912886A CN202111490564.4A CN202111490564A CN113912886A CN 113912886 A CN113912886 A CN 113912886A CN 202111490564 A CN202111490564 A CN 202111490564A CN 113912886 A CN113912886 A CN 113912886A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cellulose
- solution
- polyvinylidene fluoride
- regenerated cellulose
- hydrogel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 61
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 title claims abstract description 53
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 73
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 claims abstract description 66
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract description 43
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 36
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 claims abstract description 8
- PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N Cellulose, microcrystalline Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 11
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 4
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 claims description 2
- 229920002749 Bacterial cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims description 2
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 claims description 2
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 claims description 2
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 claims description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000005016 bacterial cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 claims description 2
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000011487 hemp Substances 0.000 claims description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000251555 Tunicata Species 0.000 claims 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 abstract 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 abstract 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 43
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 8
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 5
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 241000251557 Ascidiacea Species 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 239000011127 biaxially oriented polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08J2301/04—Oxycellulose; Hydrocellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
- C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08J2327/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C08J2327/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2401/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08J2401/02—Cellulose; Modified cellulose
- C08J2401/04—Oxycellulose; Hydrocellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2427/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
- C08J2427/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08J2427/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C08J2427/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，将氢氧化钠、尿素、水混合溶解后降温至‑14～‑10℃，加入纤维素搅拌得到纤维素溶液，0℃条件下离心除去气泡，采用流延法使溶液在玻璃板上铺展开，再将其在再生浴H2SO4、Na2SO4或者H2SO4/Na2SO4水溶液中浸泡，得到再生纤维素水凝胶；将所得再生纤维素水凝胶浸泡在N,N‑二甲基甲酰胺溶液中，置于恒温振荡器上进行溶液置换，将水凝胶内部的水溶液置换为N,N‑二甲基甲酰胺溶液；将置换后的再生纤维素凝胶浸泡于配置好的聚偏氟乙烯溶液中，于恒温振荡器上震荡40‑48h；取出后固定在玻璃板上于40‑65℃烘干除去多余溶剂，然后放在热压机上热压得到再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法。
背景技术
随着便携式和柔性电子在日常生活中的日益普及，质轻、柔性和高效的储能设备需求也随之而来。电介质电容器是电子电力系统中最常见的元件之一，其中的电介质材料是重要组成部分，直接影响电容器的使用性能。目前商业化生产的薄膜电容器就是以双向拉伸聚丙烯(BOPP)为电介质材料制备的，和无机陶瓷类电介质材料相比，这种聚合物基电介质材料因具有柔韧性好、质轻等特点而受到越来越多的关注。然而目前大部分聚合物电介质材料不可再生且不易降解，大量使用不仅会造成资源消耗，还会加速环境的恶化。因此，设计并制备生物质基新型绿色电介质材料，既可以为解决能源问题提供一种新的思路，又符合当今社会绿色发展的主题，具有很好的发展前景。
发明内容
本发明目的在于将聚偏氟乙烯和纤维素优点综合起来，提供一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，制备的可再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜不仅具备良好的储能密度和效率，而且采用聚偏氟乙烯(PVDF)来降低再生纤维素的亲水性，降低了由于吸水造成的介电损耗及介电性能的下降，使其在湿度环境下具有良好的介电使用性能。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氢氧化钠、尿素、水混合溶解后降温至-14～-10℃，加入纤维素搅拌得到纤维素溶液，0℃条件下离心除去气泡，采用流延法使溶液在玻璃板上铺展开，再将其在再生浴H2SO4、Na2SO4或者H2SO4/Na2SO4水溶液中浸泡，得到再生纤维素水凝胶。
(2)将所得再生纤维素水凝胶浸泡在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，置于恒温振荡器上进行溶液置换，将水凝胶内部的水溶液置换为N,N-二甲基甲酰胺溶液；将置换后的再生纤维素凝胶浸泡于配置好的聚偏氟乙烯溶液中，于恒温振荡器上震荡40-48h；取出后固定在玻璃板上于40-65℃烘干除去多余溶剂，然后放在热压机上热压得到再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜。
按上述方案，步骤(1)中氢氧化钠、尿素、水质量比为(4-12):(8-15):(73-88)。
按上述方案，步骤(1)中所用纤维素为棉花纤维素、木浆、麻纤维、甘蔗渣、椰子壳、玉米壳、麦秸、水稻秆、细菌纤维素、海鞘纤维素的一种或多种。
按上述方案，步骤(1)中的再生浴H2SO4、Na2SO4或者H2SO4/Na2SO4水溶液浓度2-15wt％。
按上述方案，步骤1还包括将再生纤维素水凝胶在不断流动的水中浸泡冲洗12-24h，再用去离子水漂洗置换。
按上述方案，步骤2中所述溶液置换具体为：浸泡在N,N-二甲基甲酰胺中1-14h后更换新N,N-二甲基甲酰胺溶液，继续置换1-14h。
按上述方案，步骤(2)中配置好的聚偏氟乙烯溶液浓度为1-5wt％。
按上述方案，步骤(2)固定在玻璃板上于40-65℃条件下在电热板上烘干3-6h。
按上述方案，步骤(2)热压条件为5-15MPa在100–130℃下热压5-20min。
本发明采用尿素/氢氧化钠水溶液溶解的纤维素通过再生之后，纤维素晶型从I变成II，力学性能和热稳定得到提高。通过向再生纤维素水凝胶中引入具有强疏水性的聚偏氟乙烯，形成三维再生纤维素/聚偏氟乙烯互穿网络，构建了互穿网络结构，在提高介电常数和击穿场强的同时有效改善了再生纤维素的吸水性，改善了其在湿度环境下的使用性能。
本发明的有益效果在于：
纤维素很难溶解；本发明以尿素/氢氧化钠溶解纤维素，纤维素能在低温下较好的分散溶解在该体系中，相比其他制备薄膜方法，该方法具有低污染、低能耗、操作方便高效等特点，整个工艺对设备要求不高，有利于工业化生产。
通过溶液置换，向再生纤维素水凝胶中引入具有强疏水性的聚偏氟乙烯，形成三维再生纤维素/聚偏氟乙烯互穿网络，构建了互穿网络结构，在提高介电常数和击穿场强的同时有效改善了再生纤维素的吸水性，改善了其在湿度环境下的使用性能，该复合膜是具有广阔应用前景的绿色环保介电薄膜。
附图说明
图1：对比例1制备的纯纤维素膜的SEM断面图；
图2：实施例1制备的纤维素/聚偏氟乙烯复合膜的SEM断面图。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
对比例1
一种纯再生纤维素膜的制备方法，其步骤如下：
1)制再生纤维素水凝胶：按照7:12:81的质量比称取氢氧化钠7g，尿素12g，去离子水81g配成透明溶液，之后置于恒温低温槽中降温至-10℃。再将4g的纤维素加入到其中，以1700rpm的速度搅拌5min，得到质量分数为4wt％的纤维素溶液。将混合溶液于0℃条件下以5000rpm的速度离心10min除去气泡。采用流延法使溶液在玻璃板上铺展开，再将其在再生浴5％H2SO4溶液中浸泡5min，得到再生纤维素水凝胶。
2)制膜：将制得的再生纤维素水凝胶固定在聚甲基丙烯酸甲酯板上，在室温下使之干燥，制得再生纤维素膜。
利用SEM扫描电子显微镜对得到的纤维素膜进行形貌测试。利用E4980A安捷伦仪和609B铁电仪对本对比例所得纤维素膜的介电性能进行测试，在百分之75％R.H.环境(R.H.全称relative humidity，意思是相对湿度；湿度值，指空气中的水汽含量)，以及电场频率10000Hz条件下测试，室温下，介电常数为25.0，击穿强度为40MVm-1，介电损耗为1.25。
如图1所示为本对比例制备的纯纤维素膜的SEM断面图，如图可见纯纤维素膜内部结构呈层状结构，且较为均匀，结构非常紧密，纤维素间仅存在极少的间隙。
实施例1
一种纤维素/聚偏氟乙烯复合材料制备方法，其步骤如下：
1)制备再生纤维素水凝胶：按照7:12:81的质量比称取氢氧化钠7g，尿素12g，去离子水81g配成透明溶液，之后置于恒温低温槽中降温至-10℃。再将4g的纤维素加入到其中，以1700rpm的速度搅拌5min，得到质量分数为4wt％的纤维素溶液。将混合溶液于0℃条件下以5000rpm的速度离心10min除去气泡。采用流延法使溶液在玻璃板上铺展开，再将其在再生浴5％H2SO4溶液中浸泡5min，得到再生纤维素水凝胶。将水凝胶在不断流动的水中浸泡冲洗12h，再用去离子水漂洗置换多次。
2)制备再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜：将上述得到的再生纤维素水凝胶浸泡在中，置于恒温振荡器上进行溶液置换，将水凝胶内部的水溶液置换为N,N-二甲基甲酰胺溶液，12h后更换新N,N-二甲基甲酰胺溶液，继续置换12h。再将置换后的再生纤维素凝胶浸泡于配置好的的1wt％聚偏氟乙烯溶液中，于恒温振荡器上震荡48h。之后将其取出并用透明胶带固定在玻璃板上，于60℃条件下于电热板上烘干3h，以除去多余溶剂。将得到的再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜放在热压机上，于10MPa，100℃下热压10min。即可得到再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜。
通过溶液置换，向再生纤维素水凝胶中引入具有强疏水性的聚偏氟乙烯，形成三维再生纤维素/聚偏氟乙烯互穿网络，构建了互穿网络结构，在提高介电常数和击穿场强的同时有效改善了再生纤维素的吸水性，改善了其在湿度环境下的使用性能。
利用E4980A安捷伦仪和609B铁电仪对本实施例所得复合膜的介电性能进行测试，与对比例1测试条件相同。测试结果表明，复合膜相比对比例1制备的纯纤维素膜介电性能得到了极大的提高，介电常数虽然相差不大，复合膜的介电常数为23，纯再生纤维素膜的介电常数为25，但介电损耗从1.25降至0.4，击穿场强从40MVm-1提高至90MVm-1。由此可以看出其高湿度环境下的介电性能相比纯膜的得到了很大改善。
如图2所示为本实施例制备的纤维素/聚偏氟乙烯复合膜的SEM断面图，从复合膜的断面形貌中可以看到，复合材料保持层状结构，且无明显缺陷，表明纤维素和聚偏氟乙烯的相容性很好，聚偏氟乙烯的加入并未破坏纤维素的结构。
实施例2
一种纤维素/聚偏氟乙烯复合材料制备方法，其步骤如下：
1)制备再生纤维素水凝胶：按照7:12:81的质量比称取氢氧化钠7g，尿素12g，去离子水81g配成透明溶液，之后置于恒温低温槽中降温至-12℃。再将4g的纤维素加入到其中，以1700rpm的速度搅拌5min，得到质量分数为4wt％的纤维素溶液。将混合溶液于0℃条件下以4000rpm的速度离心10min除去气泡。采用流延法使溶液在玻璃板上铺展开，再将其在再生浴5％H2SO4溶液中浸泡5min，得到再生纤维素水凝胶。将水凝胶在不断流动的水中浸泡冲洗12h，再用去离子水漂洗置换多次。
2)制备再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜：将上述得到的再生纤维素水凝胶浸泡N,N-二甲基甲酰胺溶液中，置于恒温振荡器上进行溶液置换，将水凝胶内部的水溶液置换为N,N-二甲基甲酰胺溶液，10h后更换新N,N-二甲基甲酰胺溶液，继续置换10h。再将置换后的再生纤维素凝胶浸泡于配置好的的2wt％聚偏氟乙烯溶液中，于恒温振荡器上震荡48h。之后将其取出并用透明胶带固定在玻璃板上，于55℃条件下于电热板上烘干3h，以除去多余溶剂。将得到的再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜放在热压机上，于10MPa，100℃下热压10min。即可得到再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜。
采用与对比例1相同的方法对本实施例制备的复合膜进行介电性能测试，测试结果表明，复合膜的相比纯纤维素膜的介电性能得到很大增强,击穿强度从从40MVm-1提高至100MVm-1，介电损耗从1.25降0.3，介电常数变化不大。
实施例3
一种纤维素/聚偏氟乙烯复合材料制备方法，其步骤如下：
1)制备再生纤维素水凝胶：按照7:12:81的质量比称取氢氧化钠7g，尿素12g，去离子水81g配成透明溶液，之后置于恒温低温槽中降温至-13℃。再将4g的纤维素加入到其中，以1700rpm的速度搅拌5min，得到质量分数为4wt％的纤维素溶液。将混合溶液于0℃条件下以3000rpm的速度离心10min除去气泡。采用流延法使溶液在玻璃板上铺展开，再将其在再生浴5％H2SO4溶液中浸泡5min，得到再生纤维素水凝胶。将水凝胶在不断流动的水中浸泡冲洗12h，再用去离子水漂洗置换多次。
2)制备再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜：将上述得到的再生纤维素水凝胶浸泡在N,N-二甲基甲酰胺中，置于恒温振荡器上进行溶液置换，将水凝胶内部的水溶液置换为N,N-二甲基甲酰胺溶液，14h后更换新DMF溶液，继续置换14h。再将置换后的再生纤维素凝胶浸泡于配置好的的4wt％聚偏氟乙烯溶液中，于恒温振荡器上震荡48h。之后将其取出并用透明胶带固定在玻璃板上，于65℃条件下于电热板上烘干3h，以除去多余溶剂。将得到的再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜放在热压机上，于12MPa，120℃下热压15min。即可得到再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜。
采用与对比例1相同的方法对本实施例制备的复合膜进行介电性能测试，测试结果表明，复合膜的相比纯纤维素膜的介电性能得到很大增强,击穿强度从从40MVm-1提高至110MVm-1，介电损耗从1.25降0.2,介电常数变化不大。
实施例4
一种纤维素/聚偏氟乙烯复合材料制备方法，其步骤如下：
1)制备再生纤维素水凝胶：按照7:12:81的质量比称取氢氧化钠7g，尿素12g，去离子水81g配成透明溶液，之后置于恒温低温槽中降温至-13℃。再将4g的纤维素加入到其中，以1700rpm的速度搅拌5min，得到质量分数为4wt％的纤维素溶液。将混合溶液于0℃条件下以3000rpm的速度离心10min除去气泡。采用流延法使溶液在玻璃板上铺展开，再将其在再生浴5％H2SO4溶液中浸泡5min，得到再生纤维素水凝胶。将水凝胶在不断流动的水中浸泡冲洗12h，再用去离子水漂洗置换多次。
2)制备再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜：将上述得到的再生纤维素水凝胶浸泡在N,N-二甲基甲酰胺中，置于恒温振荡器上进行溶液置换，将水凝胶内部的水溶液置换为N,N-二甲基甲酰胺溶液，14h后更换新N,N-二甲基甲酰胺溶液，继续置换14h。再将置换后的再生纤维素凝胶浸泡于配置好的的5wt％聚偏氟乙烯溶液中，于恒温振荡器上震荡48h。之后将其取出并用透明胶带固定在玻璃板上，于65℃条件下于电热板上烘干3h，以除去多余溶剂。将得到的再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜放在热压机上，于12MPa，120℃下热压15min。即可得到再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜。
采用与对比例1相同的方法对本实施例制备的复合膜进行介电性能测试，测试结果表明，复合膜的相比纯纤维素膜的介电性能得到很大增强,击穿强度从40MVm-1提高至125MVm-1，介电损耗从1.25降0.2,介电常数变化不大。
Claims (9)
1.一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将氢氧化钠、尿素、水混合溶解后降温至-14～-10℃，加入纤维素搅拌得到纤维素溶液，0℃条件下离心除去气泡，采用流延法使溶液在玻璃板上铺展开，再将其在再生浴H2SO4、Na2SO4或者H2SO4/Na2SO4水溶液中浸泡，得到再生纤维素水凝胶。
(2)将所得再生纤维素水凝胶浸泡在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，置于恒温振荡器上进行溶液置换，将水凝胶内部的水溶液置换为N,N-二甲基甲酰胺溶液；将置换后的再生纤维素凝胶浸泡于配置好的聚偏氟乙烯溶液中，于恒温振荡器上震荡40-48h；取出后固定在玻璃板上于40-65℃烘干除去多余溶剂，然后放在热压机上热压得到再生纤维素/聚偏氟乙烯复合膜。
2.如权利要求1所述纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，其特征在于步骤(1)中氢氧化钠、尿素、水质量比为(4-12):(8-15):(73-88)。
3.如权利要求1所述纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，其特征在于步骤(1)中所用纤维素为棉花纤维素、木浆、麻纤维、甘蔗渣、椰子壳、玉米壳、麦秸、水稻秆、细菌纤维素、海鞘纤维素的一种或多种。
4.如权利要求1所述纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，其特征在于步骤(1)中的再生浴H2SO4、Na2SO4或者H2SO4/Na2SO4水溶液浓度2-15wt％。
5.如权利要求1所述纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，其特征在于步骤(1)还包括将再生纤维素水凝胶在不断流动的水中浸泡冲洗12-24h，再用去离子水漂洗置换。
6.如权利要求1所述纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述溶液置换具体为：浸泡在N,N-二甲基甲酰胺中1-14h后更换新N,N-二甲基甲酰胺溶液，继续置换1-14h。
7.如权利要求1所述纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，其特征在于步骤(2)中配置好的聚偏氟乙烯溶液浓度为1-5wt％。
8.如权利要求1所述纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，其特征在于步骤(2)固定在玻璃板上于40-65℃条件下在电热板上烘干3-6h。
9.如权利要求1所述纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法，其特征在于步骤(2)热压条件为5-15MPa在100–130℃下热压5-20min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111490564.4A CN113912886A (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111490564.4A CN113912886A (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113912886A true CN113912886A (zh) | 2022-01-11 |
Family
ID=79248888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111490564.4A Pending CN113912886A (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113912886A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180154314A1 (en) * | 2015-09-21 | 2018-06-07 | Jiangsu Kaimi Membrane Technology Co., Ltd | Method for preparing the network-pore polyvinylidene fluoride membrane based on polyvinyl alcohol gel |
| CN108610512A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-02 | 武汉理工大学 | 一种纤维素/层状氮化硼高介电纳米复合膜及其制备方法 |
| WO2018187923A1 (zh) * | 2017-04-11 | 2018-10-18 | 深圳市佩成科技有限责任公司 | 石墨烯相关系列复合膜的制备方法 |
| CN112194819A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-01-08 | 西安理工大学 | 一种石墨烯纳米片/纤维素气凝胶复合材料的制备方法 |
-
2021
- 2021-12-08 CN CN202111490564.4A patent/CN113912886A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180154314A1 (en) * | 2015-09-21 | 2018-06-07 | Jiangsu Kaimi Membrane Technology Co., Ltd | Method for preparing the network-pore polyvinylidene fluoride membrane based on polyvinyl alcohol gel |
| WO2018187923A1 (zh) * | 2017-04-11 | 2018-10-18 | 深圳市佩成科技有限责任公司 | 石墨烯相关系列复合膜的制备方法 |
| CN108610512A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-02 | 武汉理工大学 | 一种纤维素/层状氮化硼高介电纳米复合膜及其制备方法 |
| CN112194819A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-01-08 | 西安理工大学 | 一种石墨烯纳米片/纤维素气凝胶复合材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108610512B (zh) | 一种纤维素/层状氮化硼高介电纳米复合膜及其制备方法 | |
| CN102212210B (zh) | 一种原位聚合制备聚苯胺包覆细菌纤维素纳米导电复合材料的方法 | |
| CN107556247B (zh) | 一种功能型交联剂、制备方法及由其制备的高磷酸掺杂交联型聚苯并咪唑薄膜 | |
| CN108417765B (zh) | 一种氧化石墨烯修饰聚氨酯-纤维素锂电池复合隔膜制备方法 | |
| CN109721750A (zh) | 一种低介电常数纳米芳纶/氮化硼导热薄膜及其制备方法 | |
| CN109295512B (zh) | 一种含氟封端结构的聚碳酸酯/聚酰亚胺复合纤维膜的制备方法 | |
| CN110041552A (zh) | 基于磺化芳醚型聚苯并咪唑与磺化聚倍半硅氧烷的复合型高温质子交换膜及其制备方法 | |
| Hou et al. | A semi-transparent polyurethane/porous wood composite gel polymer electrolyte for solid-state supercapacitor with high energy density and cycling stability | |
| CN108493459B (zh) | 一种纤维状空气电池 | |
| CN109786796A (zh) | 一种高温质子交换膜及其制备方法 | |
| Zhao et al. | A novel cellulose membrane from cattail fibers as separator for Li-ion batteries | |
| Ying et al. | A biomass-derived super-flexible hierarchically porous carbon film electrode prepared via environment-friendly ice-microcrystal pore-forming for supercapacitors | |
| CN113912886A (zh) | 一种纤维素/聚偏氟乙烯高介电复合膜的制备方法 | |
| CN113991246A (zh) | 一种高稳定性、高循环寿命电池隔膜的制备方法 | |
| CN110804268B (zh) | 一种六方氮化硼/聚乙烯醇/木质素纳米颗粒/纳米纤维素导热复合膜材料及其制备方法 | |
| CN107293799B (zh) | 氰乙基纤维素甘油醚膜、氰乙基纤维素甘油醚凝胶聚合物电解质及其制备方法 | |
| CN115819830A (zh) | 一种生物质基纳米纤维与MXene复合气凝胶的制备方法 | |
| CN105428709A (zh) | 制备改性pvb聚合物电解质膜的方法 | |
| Zhang et al. | Preparation of PVA/cellulose composite hydrogel electrolytes based on zinc chloride-dissolved cellulose for flexible solid-state capacitors | |
| CN111944259B (zh) | 一种导电薄膜材料及其制备方法 | |
| Nayem et al. | Biomass‐based separators for supercapacitor applications | |
| CN114006032A (zh) | 一种固态聚合物电解质膜及其制造方法 | |
| CN109355723B (zh) | 一种温敏性可变电阻导电纤维的制备方法 | |
| CN107452922A (zh) | 一种锂电池隔离膜及其制备方法和用途 | |
| Purwanti et al. | Polymer electrolyte membrane based on PVA/LiClO4 nanocomposite reinforced cellulose nanocrystalline from corncob for lithium‐ion battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220111 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |