AgNWs@PANI/PVDF柔性复合材料的研制

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:quguangming
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聚合物基介电复合材料在微电子和介电储能等领域具有广泛的应用前景。聚偏氟乙烯(PVDF)具有优良介电性能、高击穿、低成本等优点,提高其介电性能可以扩展其应用领域范围。通常向PVDF基体中添加导电材料来提高其介电常数,由于PVDF基体与导电材料间相容性较好,所制的复合材料也具有很好的柔韧性,常用作高性能的柔性电子器件和柔性储能材料。导电材料银纳米线(Ag NWs)常被用作提高聚合物基复合材料介电常数的填充材料,并将Ag NWs设计成核壳结构的Ag NWs@PANI,制备了不同工艺条件下Ag NWs@PANI/PVDF柔性复合材料。本文选取聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,采用多元醇还原法制备Ag NWs,通过原位聚合法完成聚苯胺对Ag NWs的表面包覆,制备出核壳结构的Ag NWs@PANI。将Ag NWs@PANI和PVDF制成复合胶液,通过静电纺丝技术制备Ag NWs@PANI/PVDF电纺膜,将电纺膜热压制得Ag NWs@PANI/PVDF柔性复合材料,并制得不同氧化剂含量和不同酸浓度掺杂条件下的Ag NWs@PANI/PVDF柔性复合材料。通过x射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对Ag NWs、Ag NWs@PANI和Ag NWs@PANI/PVDF电纺膜进行表征,并对柔性复合材料的介电常数、介电损耗、电导率进行测试分析。研究结果显示:成功制备出长约30um、直径大约为15 nm、长径比平均在200左右纯度较高的Ag NWs。在Ag NWs表面成功包覆上厚度均匀的PANI,包覆效果明显。Ag NWs@PANI/PVDF电纺纤维丝的直径约为400nm,Ag NWs@PANI均匀分散到复合材料内部。在填料质量分数为5%,氧化剂过硫酸铵和苯胺摩尔比为1(APS/An=1)时,其介电常数和介电损耗分别为29.1和0.095,电导率为7.28×10-12S/cm。在填料质量分数为5%,盐酸浓度为1mol/L,添加十二烷基苯磺酸(DBSA)时,其介电常数和介电损耗分别为31和0.14,电导率为2.84×10-11S/cm。在制备Ag NWs@PANI过程中,添加DBSA后可以提高包覆层PANI的电性能,柔性复合材料电性能得到提升。在不同填料的质量分数都是5%时,Ag NWs@PANI/PVDF柔性复合材料相比较于Ag NWs/PVDF和PANI/PVDF复合材料的介电性能更佳。随着填料含量的增加,Ag NWs@PANI/PVDF柔性复合材料的介电常数和介电损耗均呈现逐渐增加的趋势。当填料质量分数为20%,柔性复合材料的介电常数和介电损耗分别为43.1和0.21,电导率为1.63×10-10S/cm。
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