[發明專利]一種耐高溫高介電常數無機/聚合物復合薄膜

無效

• 申請號: 200910089268.6
• 申請日: 2009-07-15
• 公開（公告）號: CN101955667A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 黨智敏;周濤
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K3/24;C08J5/18
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明屬于復合材料領域，具體涉及一種耐高溫高介電常數無機/聚合物復合薄膜。

背景技術

隨著對材料介電常數要求的不斷提高，很多科研人員開始致力于高介電復合材料的研究。其中，聚合物基復合介電材料由于具有較好的機械性能、加工性能和絕緣性能而受到了科研人員的關注。目前，聚合物基復合介電材料主要分為兩種：(一)向聚合物機體中添加高介電的陶瓷材料，如：浙江大學的劉衛東等人向聚酰亞胺基體中填充鈦酸鋇粉末，當鈦酸鋇粉末的填充量達到50vol％時，在100Hz下，復合材料的介電常數達到50(聚酰亞胺/鈦酸鋇復合膜介電性能及其影響因素的研究(II).功能材料[J]2008，2(39)pp.264-267)。但該方法的缺陷是，復合材料的介電常數隨著陶瓷材料填充量的增加增長緩慢，而陶瓷材料的填充量過高時，易破壞復合材料的機械性能。并且許多高介電陶瓷，如Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃含有鉛，污染環境。

(二)向聚合物基體中添加導電材料，如，Dang等人通過向PVDF中添加碳纖維，當碳纖維含量達到6.6％時，復合材料的介電常數在1000Hz下，只有25；當碳纖維含量達到7.4％時，復合材料的介電常數在1000Hz下，高達80，但隨著頻率的上升介電常數迅速下降，在10⁶Hz下不到30(Dielectric?properties?of?upright?carbon?fiber?filled?poly(vinylidene?fluoride)composite?with?low?percolation?threshold?and?weak?temperature?dependence，Applied?Physics?Letters[J]2007，91(7)072912/1-072912/3)。該方法的優點是能夠在低填充量的條件下快速提高復合材料的介電常數，因此不影響復合材料的機械性能，但因復合材料的介電常數在導電材料的填充量接近滲流域值時，變化劇烈，難以控制準確的添加量和介電常數。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的問題，而提供一種耐高溫高介電常數無機/聚合物復合薄膜。

本發明所提供的耐高溫高介電常數無機/聚合物復合薄膜由基體聚酰亞胺和填料鈦酸銅鈣(CCTO)陶瓷粉末組成；復合薄膜中，基體聚酰亞胺所占的體積百分比為60～90％，填料CCTO陶瓷粉末所占的體積百分比為10～40％。

本發明所提供的耐高溫高介電常數無機/聚合物復合薄膜的制備方法，如下：

1)將鈦酸銅鈣(CCTO)陶瓷粒子、4，4’-二氨基二苯醚(ODA)和溶劑N’N-二甲基乙酰胺(DMAC)混合后，超聲15±5min，而后加入均苯四甲酸酐(PMDA)，常溫攪拌反應4±1h，得到鈦酸銅鈣/聚酰胺酸的混合溶液；其中，CCTO與ODA的質量比為(0.8～5)∶1，CCTO與DMAC的體積比為1∶(20～120)，CCTO與PMDA的質量比為(0.7～4)∶1。

2)將步驟1)中制備的鈦酸銅鈣/聚酰胺酸的混合溶液涂膜，抽真空后，升溫酰亞胺化，得到耐高溫高介電常數無機/聚合物復合薄膜。

本發明具有以下有益效果：

本發明所提供的復合薄膜具有優異的介電性能，在填料含量為10vol％，復合薄膜的介電常數較純聚酰亞胺薄膜提高60％，且隨著填料含量的增加，出現滲流現象，當填料的含量達到40vol％時，復合薄膜的介電常數較純聚酰亞胺薄膜提高14倍，既可以克服現有介電陶瓷填充的聚合物基復合材料的介電常數隨填充量的增加，而增加緩慢的問題；又可以克服導電材料田充的聚合物基復合材料的介電常數在滲流域值附近變化劇烈，不易控制填充量和介電常數的問題。

附圖說明

圖1、實施例4中制備的復合薄膜的表面(a)和斷面(b)的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。

圖2、實施例4中制備的復合薄膜的介電常數和電導率與溫度的關系。

圖3、實施例1、2、3、4中制備的復合薄膜的介電常數和電導率與復合薄膜中CCTO含量(f_CCT0)的關系。

圖4、實施例1、2、3、4中制備的復合薄膜的介電常數與頻率的關系。

圖5、對比例中制備的純聚酰亞胺薄膜和實施例4中制備的復合薄膜的熱失重圖。

以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。

具體實施方式

實施例1