(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210778776.0 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 佛山科学技术学院 地址 528225 广东省佛山市南海区狮山 镇 广云路33号 (72)发明人 朱文博　陈新蕊　陈文骏　陈建文　 曹晴　陈赢曦　胡登砚　李振辉　 李浩林　 (74)专利代理 机构 深圳市创富知识产权代理有 限公司 4 4367 专利代理师 梁嘉朗 (51)Int.Cl. C08L 79/08(2006.01) C08K 7/24(2006.01) C08K 3/22(2006.01)C08J 5/18(2006.01) H01G 4/10(2006.01) H01G 4/18(2006.01) (54)发明名称 一种耐超高温聚合物基介电储能纳米复合 薄膜及其制备方法 (57)摘要 本发明属于介电复合材料技术领域， 尤其涉 及一种耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄 膜及其制备方法。 本发明利用溶液共混法将二氧 化钛纳米分散于聚酰亚胺(PI)溶液， 后将混合液 旋涂至基底得到复合薄膜， 制备方法简易可控性 强； 本发明制备得到纳米TiO2/PI薄膜， 利用二氧 化钛纳米颗粒的高介电常数、 宽温度范围及空心 结构的特性， 提高了PI 薄膜的储能密度和介电常 数， 且高温条件下介电性能稳定， 是一种耐超高 温聚合物基介电储能纳米复合薄膜， 可应用于高 温储能器件。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 115058117 A 2022.09.16 CN 115058117 A 1.一种耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄膜， 其特征在于， 所述纳米复合薄膜为 纳米二氧化 钛/聚酰亚胺复合薄膜。 2.根据权利要求1所述的耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄膜， 其特征在于， 所述 纳米二氧化 钛的质量百分比为1％～5％。 3.根据权利要求1所述的耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄膜， 其特征在于， 所述 聚酰亚胺还可以替换为聚醚 醚酮、 聚醚 亚胺、 聚苯硫醚中的任意 一种。 4.根据权利要求1所述的耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄膜， 其特征在于， 所述 二氧化钛纳米颗粒的粒径为20 0～500nm， 且为空心结构。 5.权利要求1至4任一所述的耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄膜的制备方法， 其 特征在于， 包括以下步骤： S1、 将聚酰 亚胺粉末加入酰胺溶剂中， 搅拌溶解得到聚酰 亚胺溶液； S2、 将二氧化钛纳米颗粒加入聚酰亚胺溶液中后混合分散均匀， 再往混合溶液加入聚 酰亚胺粉末， 再次混合分散均匀后得到二氧化 钛/聚酰亚胺溶液； S3、 将二氧化钛/聚酰亚胺溶液涂覆在基底上后干燥得到二氧化钛/聚酰亚胺复合薄 膜。 6.根据权利要求5所述的耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄膜的制备方法， 其特 征在于， 所述二氧化钛纳米颗粒的制备方法为： 将二维Ti3C2Tx纳米片浸入过氧化氢溶液氧 化得到二氧化 钛纳米颗粒。 7.根据权利要求5所述的耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄膜的制备方法， 其特 征在于， 所述聚酰亚胺粉末在步骤1与步骤2 中用量的质量比为1:(18～24)； 所述二氧化钛 纳米颗粒与所述聚酰 亚胺粉末的总用量的质量比(1～5):(95～ 99)。 8.根据权利要求5所述的耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄膜的制备方法， 其特 征在于， 以所述聚酰 亚胺粉末的总用量 为基准， 所述 酰胺溶剂的用量 为6～8ml/g。 9.根据权利要求5所述的耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄膜的制备方法， 其特 征在于， 步骤3中， 所述基底为载玻片或导电玻璃。 10.根据权利要求5所述的耐超高温聚合物基介电储能纳米复合薄膜的制备方法， 其特 征在于， 步骤3中， 所述涂覆的方式为以5 00～3500rad/min的速度旋 涂到基底上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115058117 A 2一种耐超高 温聚合物基介电储能纳米复合薄膜及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于介电复合材料技术领域， 尤其涉及一种耐超高温 聚合物基介电储能纳 米复合薄膜及其制备 方法。 背景技术 [0002]介电电容器具有快速的充放电速率和较高 的功率密度， 已广泛应用于先进的电子 系统和电力系统等领域。 随着技术的发展， 混合动力汽车(运行温度超过200℃)、 航空航天、 地下油气勘探(温度高达300℃)需要能够在高温下稳定运行的新一代介质电容器。 然而， 目 前常见的电容器储能材料使用的聚合物基纳米复合材料很难在高温(200℃以上)下稳定工 作。 [0003]聚酰亚胺(P I)是一种线性电介质， 因其具有高玻璃化转变温度(360℃)、 良好的热 稳定性(500℃)和介电性能、 低介电损耗的特性， 已成为最受欢迎的耐高温聚合物之一。 但 是聚酰亚胺作为高温聚合物， 其介电常数较低， 随着温度的升高， 焦耳热累积会导致击穿 强 度急剧下降， 储能密度也降低。 [0004]经研究发现， 在PI基体中引入高介电纳米填料形成PI基纳米复合材料， 可以提高 PI基体在高温下的介电性能和储能特性。 当前， 常用的PI基纳米复合材料制备方法主要有 以下两种： (1)制备含二氧化钛纳米纤维的聚酰亚胺复合材料： 该方法通过原 位聚合法制备 出二氧化钛纳米纤维/聚酰亚胺纳米复合材料， 在常温下1vol％的TiO2/PI的介电常数在 1kHz时为3.5， 介电损耗小于0.005； 在150℃时击穿强度为340MV/m， 储能密度为1.48J/cm3。 该PI基在低负载下介电常数略微增加， 由于纳米填料与PI基体的介电常数相差较大， 导致 局部电场畸变， 导致团聚， 从而击穿强度降低。 (2)制备含二氧化钛纳米纤维的聚酰亚胺复 合材料： 该方法通过熔盐法合成了钛酸铅(PbTiO3)纳米纤维， 并通过原位聚合制备了钛酸 铅纳米纤维/聚酰亚胺纳米复合材料。 常温下50vol％的PbTiO3/PI的介电常数在1kHz时为 46， 介电损耗tanδ约为0.02， 储能密度为16J/cm3； 在200℃时击穿强度为300MV/m， 储能密度 为14J/cm3。 该PI基的介电常数有较大提高， 但介电损 耗也较大， 高负载降低了填料之间的 间距， 导致 团聚， 降低了击穿强度， 不适用于小型器件的应用， 也不适用于高温储能设备 的 应用。 [0005]综上所述， 采用现有方法制 备的聚酰亚胺复合材料存在介电损耗大、 易团聚和击 穿强度小等问题， 因此， 需要开发在高温下有高击穿强度， 高储能密度， 且介电性能稳定的 聚酰亚胺复合材 料。 发明内容 [0006]为了克服上述现有技术的不足， 本发明的目的是提供一种耐超高温 聚合物基介电 储能纳米复合薄膜， 该薄膜为纳米二氧化钛/聚酰亚胺复合薄膜， 在高温下有高介电常数和 储能密度、 且介电性能稳定 。 [0007]为实现上述目的， 本发明是通过以下技 术方案来实现的：说　明　书 1/4 页 3 CN 115058117 A 3