肖研 宮蕾

摘 要：對鈦酸鋇采用表面官能團化處理得到表面羥基化鈦酸鋇與表面氨基化鈦酸鋇，并對表面改性的效果進行了表征。然后以各種改性的鈦酸鋇粒子作為PVDF的誘導成核物質，采用溶液澆鑄法制備改性BaTi03/PVDF復合膜。

關鍵詞：PVDF；鈦酸鋇；復合材料

有研究者對BaTiO3粒子進行了不同的表面官能團處理來進行比對，發(fā)現(xiàn)經過表面某些官能團化處理后的BaTiO3粒子在復合材料中分布的更加均勻良好[1]，并且在增強材料（BaTiO3粒子）和PVDF接觸的微小區(qū)域作用變得更強，其性能變的更加優(yōu)異。這些研究中的進展都對PVDF復合材料方面做出了許多貢獻，然而在這其中的具體機理還有待探究。先以化學反應方法處理BaTiO3粒子，制備表面接上了羥基與氨基的BaTiO3粒子，并對處理后的粒子進行XPS及紅外光譜檢測。

然后采用溶液澆鑄法，制備一系列含不同表面官能團的BaTiO3粒子制成的PVDF/BaTiO3復合膜，對這些粒子與制成的復合薄膜采用紅外光譜檢測、x射線衍射檢測等表征方法，研究表面官能團處理是否成功，表征對比不同復合膜中PVDF的結晶形態(tài)變化。

1 實驗部分

1.1 原料

聚偏二氟乙烯（PVDF）：太原市迎澤力之源銷售部，牌號為T30S；N-N-二甲基甲酰胺：天津大茂化學試劑廠，分析純；納米鈦酸鋇，上海麥克林化學試劑有限公司，99% metals basis；3-氨基丙基三甲氧基硅烷，成都化夏化學試劑有限公司，含量為97%。

1.2 材料制備

BT納米顆粒加入H2O2水溶液中。超聲處理，然后回流4小時。離心后用去離子水洗滌后真空干燥。羥基化的BT納米顆粒被命名為OH-BT。將OH-BT納米顆粒分散在乙醇中，加入烷氧基硅烷。超聲處理并回流后離心回收改性的BT納米顆粒并用乙醇洗滌。后真空干燥后稱為NH2-BT。PVDF倒入 DMF，處理后BaTiO3粉末溶解至10mL DMF中，高速攪拌分散均勻后超聲倒入玻璃板上冷卻風干成膜。

1.3 性能測試與表征

用紅外光譜儀（FTIR）分析復合薄膜的紅外譜圖；XRD儀器對薄膜進行X射線衍射測試；拉曼光譜儀分析薄膜的Raman光譜。

2 結果與討論

用X射線衍射儀對三組添加不同鈦酸鋇粒子的復合膜進行測試，通過對于峰的研究，對結晶性進行簡單的分析。由圖1可知，在2θ為19.4處出現(xiàn)α峰，對應著晶面，隨著不同鈦酸鋇粒子的加入，α峰逐漸減弱；而在20.4處，出現(xiàn)了β峰，對應著（110）和（200）晶面。β峰的面積越大說明β晶相含量越高。

分析添加了不同鈦酸鋇粒子的PVDF復合膜。由圖2可知，α峰有兩組，分別存在于750 cm-1和1010 cm-1處，β峰有一組處于840 cm-1處。對圖進行分析可知，β峰的面積比較的結果為0.3%、0.1%、0.6%，由此可得氨基化鈦酸鋇所引發(fā)的β晶型含量>羥基化引發(fā)的含量>鈦酸鋇引發(fā)的含量。

圖3及圖4為不同鈦酸鋇粒子/PVDF復合膜的介電常數(shù)及介電損耗。從圖中看出，純PVDF的介電常數(shù)非常低，而且隨著頻率的升高介電常數(shù)明顯有所下降。添加BT粒子后介電常數(shù)略微升高，這由于BT粒子是一種導電材料，能夠在PVDF中均勻分散成微小的電容器，這一個個微小的電容器在宏觀上就體現(xiàn)為介電常數(shù)的提高。而從另外兩條曲線可以看出，改性鈦酸鋇粒子對PVDF膜介電常數(shù)的提高有著顯著作用，并且隨著頻率的升高，介電常數(shù)會突然上一個臺階，這是由于改性鈦酸鋇粒子在PVDF中的分散接近于“滲流閾值”，所以此時介電常數(shù)突然增大。

3 結論

通過研究將PVDF與不同表面官能團改性的鈦酸鋇粒子進行混合制成復合膜，分析不同改性的鈦酸鋇粒子對復合膜的性能和其他方面的影響。表明鈦酸鋇粒子對PVDF中β晶相的形成有著正面影響，能夠使β晶相含量增高，并且加入表面官能團改性的鈦酸鋇粒子后發(fā)現(xiàn)這種正面影響效果更加明顯。通過對復合膜介電性能的表征，發(fā)現(xiàn)加入改性鈦酸鋇粒子的PVDF薄膜材料既擁有像鈦酸鋇粒子一樣優(yōu)良的介電性能，并且仍然保持了PVDF的各種優(yōu)良性質。

參考文獻

[1] 聚偏氟乙烯/鈦酸鋇高介電復合材料的制備與研究[J]. 朱永軍，羅筑，孫靜，黃安榮，馬艷紅，梁培志，何敏，韋良強. 塑料工業(yè). 2013（08）：80-84

通訊作者：宮蕾，主要從事聚合物復合材料高性能化、功能化、環(huán)境友好化的研究。