夹层结构P（VDF-HFP）/BN纳米复合材料的介电性能

发布时间：2021-10-10 15:04

　　含有纳米填料的聚合物复合材料常因填料团聚,出现泄漏电流增大和击穿强度降低等问题,不利于储能密度和储能效率的提升。为了克服这一系列问题,本文制备了改性氮化硼纳米片为夹层的P（VDF-HFP）复合膜,首先向液相剥离得到的氮化硼纳米片（BNNSs）表面引入高偶极矩的硫脲基团,然后用逐层溶液流延的工艺制备了夹层结构的P（VDF-HFP）复合膜,并对其表面形貌、介电性能、储能性能进行表征和测试。结果表明:当夹层的氮化硼纳米片浓度为0.8 mg/mL时,其电气强度从472.37 MV/m提升至529.13 MV/m,泄漏电流从1.16×10-6A/cm2降至3.7×10-8A/cm2,放电能量密度高达5.63 J/cm3,在350 MV/m下储能效率比纯P（VDF-HFP）提升了4.5%,介电储能性质明显改善。 

【文章来源】：绝缘材料. 2020,53(11)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

BNNSs-THU的合成示意图

化学改性前后BNNSs的红外光谱如图2所示。从图2可以看到，在3 424 cm-1处的伸缩振动宽峰是BNNSs-OH上羟基的特征峰，经过γ-APS改性后，BNNSs-NH2的红外光谱显示在2 925 cm-1处新出现亚甲基的伸缩振动峰，在1 135 cm-1和1 035 cm-1处新出现硅氧键的伸缩振动峰，说明烷偶联剂成功接枝在BNNSs表面[19-20]。C=S的伸缩振动峰出现在1 250～1 300 cm-1，但在BNNSs-THU的红外光谱中，此处的特征峰与其他基团伸缩振动峰重叠，因此需结合其他表征手段证明异丙基硫代异氰酸酯接枝到BNNSs表面。为了进一步分析BNNSs表面的基团接枝率，在N2氛围中分别对BNNSs、BNNSs-OH、BNNSs-NH2和BNNSs-THU进行了热失重分析，结果如图3所示。从图3可以看出，当温度达到800℃时，BNNSs-OH失重7.81%，对应的是BNNSs表面的羟基，根据BNNSs-OH的热失重质量分数和羟基相对原子质量可以计算得到BNNSs表面羟基的总数。对于BNNSs-NH2，热失重分析中相对损失的质量分数和对应基团的相对原子质量之比为参与反应的该基团数量，与BNNSs表面羟基总数之比即为接枝率，同理可以得到BNNSs-THU的接枝率。BNNSs-NH2失重12.29%，对应的是BNNSs-OH表面的羟基和聚硅氧烷层，则接枝率为10.3%;BNNSs-THU失重13.97%，高于上一步反应后的结果，说明硫代异氰酸酯已与BNNSs-NH2表面的氨基反应，根据失重率计算得到接枝率为43.7%。图3 N2氛围下BNNSs、BNNSs-OH、BNNSs-NH2和BNNSs-THU的热失重曲线

N2氛围下BNNSs、BNNSs-OH、BNNSs-NH2和BNNSs-THU的热失重曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]高储能密度低损耗介电高分子功能复合材料的研究进展[J]. 钟少龙,党智敏.  绝缘材料. 2016(12)
[2]聚合物绝缘与功能电介质材料的若干研究热点述评[J]. 黄兴溢,江平开.  绝缘材料. 2016(09)



本文编号：3428611