聚偏氟乙烯复合材料表面的溴化处理方法与流程

本发明涉及复合材料表面处理技术领域，尤其是涉及一种聚偏氟乙烯复合材料表面的溴化处理方法。

背景技术

高储能密度聚偏氟乙烯复合材料具有放电功率大、利用效率高、充放电速度快、性能稳定等优点，在电力系统、电子器件、脉冲功率电源方面扮演着重要的角色。但现在制备出的聚偏氟乙烯复合材料的表面粗糙度过大导致复合材料存在诸如：耐击穿场强低、寿命短等不利因素，严重制约了聚偏氟乙烯复合材料的广泛应用。

表面粗糙程度对复合薄膜的耐击穿场强有着重要的影响，改善聚偏氟乙烯复合薄膜表面粗糙程度的方法有两种：（一）在聚偏氟乙烯复合材料中加入减摩剂等特殊材料，但这种减摩剂材料会使复合材料的耐击穿性能、储能性能大幅降低；（二）是在聚偏氟乙烯复合材料表面包覆其他的润滑涂层聚合材料，这种方法的缺陷是工艺复杂，不适用于温度剧烈变化的工作环境。因此很有必要研究新的改善聚偏氟乙烯复合薄膜表面粗糙的方法。

文献报道了采用溴气对橡胶表面进行化学处理，可以明显改善橡胶表面的性质，降低橡胶表面的凹凸不平，改善橡胶表面的粗糙程度。但溴气是一种对粘膜有强烈刺激性和腐蚀性的物质，组织损害程度一般较氯明显。吸入低浓度溴后可引起咳嗽、胸闷、粘膜分泌物增加，并有头痛、头晕、全身不适等，部分人可引起胃肠道症状；吸入较高浓度后，鼻咽部和口腔粘膜可被染色，口中呼气有特殊的臭味，有流泪、怕光、剧咳、嘶哑、声门水肿甚至产生窒息；部分患者可发生过敏性皮炎，接触高浓度溴可造成皮肤重度灼伤。长期吸入溴，可有蓄积性，除表现粘膜刺激症状外，还伴有神经衰弱综合征等，避免了与溴气的接触。

技术实现要素：

本发明提出了一种聚偏氟乙烯复合材料表面的溴化处理方法，采用溴化氢溶液对聚偏氟乙烯复合材料表面晶型处理，采用液相法结合气相法对聚偏氟乙烯复合材料表面进行溴化处理，溴化处理后大幅度改善聚偏氟乙烯复合材料的表面粗糙度，通过溴化氢浓度、及溴化处理时间可以控制复合材料表面的粗糙程度，同时通过气相法溴化处理可以促使聚偏氟乙烯复合材料接枝上溴键，促使聚偏氟乙烯链发生环化，提高复合材料的绝缘性，从而提高复合材料的耐击穿场强。

实现本发明的技术方案是：聚偏氟乙烯复合材料表面的溴化处理方法，将聚偏氟乙烯复合材料采用液相法结合气相法进行溴化处理。

所述液相法为：将聚偏氟乙烯复合材料置于氢溴酸溶液中处理。

所述气相法为：将经过液相法处理的复合材料置于聚四氟乙烯容器中加热进行溴化处理，溴化处理次数为1-10次，然后清洗，氮气气氛下干燥，得到表面溴化处理的聚偏氟乙烯复合材料。

所述的聚偏氟乙烯复合材料表面的溴化处理方法，具骤如下：

（1）采用液相法处理聚偏氟乙烯复合材料：将聚偏氟乙烯复合材料置于氢溴酸溶液处理10-30min；

（2）采用气相法处理聚偏氟乙烯复合材料：将液相法处理的聚偏氟乙烯复合材料置于密闭的聚四氟乙烯容器中，加热溴化处理次数为1-10次，然后通过去离子水、酒精清洗，氮气气氛下干燥，得到表面溴化处理的聚偏氟乙烯复合材料。

所述步骤（1）中聚偏氟乙烯复合材料与氢溴酸溶液的质量比为1：（3-5）。

所述步骤（1）中氢溴酸溶液的浓度为10-20%。

所述步骤（2）中加热温度为40-100℃，复合材料反应5-20min；在40-100℃下反应5-20min，将至室温，为一次溴化处理，重复操作该步骤，溴化处理1-10次。

所述步骤（2）中氮气气氛下60-80℃条件干燥1-3h。

表面溴化处理的聚偏氟乙烯复合材料在电容器储能领域的应用。

本发明的有益效果是：本发明提供了本发明提供了聚偏氟乙烯复合材料表面的溴化处理的方法，溴化处理可以改善复合材料表面的粗糙程度，同时通过气相法溴化处理可以促使聚偏氟乙烯复合材料接枝上溴键，促使聚偏氟乙烯链发生环化，提高复合材料的绝缘性，从而提高复合材料的耐击穿场强，同时该方法具有简单易行、成本低、方便快速等优点，可规模化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1复合材料溴化处理前后样品的原子力显微镜测试结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

聚偏氟乙烯复合材料表面的溴化处理的方法：

（1）采用液相法处理聚偏氟乙烯复合材料，将聚偏氟乙烯复合材料置于盛有20ml的氢溴酸溶液聚四氟乙烯密闭容器之中，其中氢溴酸溶液的浓度范围为10%，处理时间10min；

（2）采用气相法处理聚偏氟乙烯复合材料，之后将液相法处理聚偏氟乙烯复合材料置于密闭的聚四氟乙烯容器中，将此容器加热到40℃，复合材料在其中反应20min，将至室温，重新加热到40℃反应20min，溴化处理次数为10次，然后通过去离子水、酒精清洗，氮气气氛下，在60℃条件干燥3h，得到表面溴化处理的聚偏氟乙烯复合材料。

图1为复合材料溴化处理前后样品的原子力显微镜测试结果，结果发现图a为溴化处理前样品表面比较粗糙，平均粗糙程度为57nm，而经过实例1溴化处理后，图b样品的表面粗糙程度明显改善，样品的平均粗糙程度仅为15nm。

实施例2

聚偏氟乙烯复合材料表面的溴化处理的方法

（1）采用液相法处理聚偏氟乙烯复合材料，将聚偏氟乙烯复合材料置于盛有50ml的氢溴酸溶液聚四氟乙烯密闭容器之中，其中氢溴酸溶液的浓度范围为20%，处理时间30min；

（2）采用气相法处理聚偏氟乙烯复合材料，之后将液相法处理聚偏氟乙烯复合材料置于密闭的聚四氟乙烯容器中，将此容器加热到100℃，复合材料在其中反应5min，溴化处理次数为1次，然后通过去离子水、酒精清洗，氮气气氛下，在80℃条件干燥1h，得到表面溴化处理的聚偏氟乙烯复合材料。

实施例3

聚偏氟乙烯复合材料表面的溴化处理的方法：

（1）采用液相法处理聚偏氟乙烯复合材料，将聚偏氟乙烯复合材料置于盛有30ml的氢溴酸溶液聚四氟乙烯密闭容器之中，其中氢溴酸溶液的浓度范围为15%，处理时间20min；

（2）采用气相法处理聚偏氟乙烯复合材料，之后将液相法处理聚偏氟乙烯复合材料置于密闭的聚四氟乙烯容器中，将此容器加热到50℃，复合材料在其中反应10min，溴化处理次数为3次，然后通过去离子水、酒精清洗，氮气气氛下，在70℃条件干燥2h，得到表面溴化处理的聚偏氟乙烯复合材料。

实施例4

聚偏氟乙烯复合材料表面的溴化处理的方法：

（1）采用液相法处理聚偏氟乙烯复合材料，将聚偏氟乙烯复合材料置于盛有40ml的氢溴酸溶液聚四氟乙烯密闭容器之中，其中氢溴酸溶液的浓度范围为18%，处理时间18min；

（2）采用气相法处理聚偏氟乙烯复合材料，之后将液相法处理聚偏氟乙烯复合材料置于密闭的聚四氟乙烯容器中，将此容器加热到90℃，复合材料在其中反应15min，溴化处理次数为7次，然后通过去离子水、酒精清洗，氮气气氛下，在75℃条件干燥2.5h，得到表面溴化处理的聚偏氟乙烯复合材料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。