[發明專利]一種高介電常數陶瓷/聚合物基復合介電材料及制備方法

無效

• 申請號: 201210094770.8
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102924852A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 宋洪松;楊程
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K3/24;B29C43/58
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 梁瑞林

技術領域

本發明屬于復合材料領域，涉及一種高介電常數陶瓷/聚合物基復合介電材料及制備方法。

背景技術

隨著微電子工業的飛速發展，對介電材料提出了越來越高的要求，其中，具有高介電常數、低介電損耗、易加工性的聚合物基復合介電材料受到了廣泛關注。目前，聚合物基復合介電材料主要分為兩種：

(一)向聚合物基體中添加高介電的陶瓷材料。如：北京化工大學的黨智敏等人向聚酰亞胺基體中填充鈦酸銅鈣(CCTO)粉末，當CCTO粉末的填充量達到40vol％時，在100Hz下，復合材料的介電常數接近50，參見中國專利申請《一種耐高溫高介電常數無機/聚合物復合薄膜》(申請號：200910089268.6)。這種高介電常數無機/聚合物復合薄膜較之CCTO本身的介電常數仍然很低，而且當CCTO填充量繼續增大時，會導致聚合物基體本身機械性能的急劇下降。

(二)向聚合物基體中添加導電材料。如，楊程等人通過向聚苯乙烯中填充單層石墨，在100Hz下，當石墨含量為0.1wt％時，復合材料的介電常數為50.3，當石墨含量為0.2wt％時，復合材料的介電常數高達613。參見《石墨/聚苯乙烯插層復合材料的介電性能研究》，楊程，劉大博，成波，南策文，功能材料，2010(41)11：1994-2002。其缺點是：因復合材料的介電常數在導電填料的填充量接近滲流閾值時，急劇變化，難以控制準確的添加量和介電常數，工程實用性差。

發明內容

本發明的目的是：提出一種便于控制填料填充量的高介電常數陶瓷/聚合物基復合介電材料及制備方法。

本發明的技術方案是：一種高介電常數陶瓷/聚合物基復合介電材料，其特征在于，它由聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷的混合粉末經熱壓形成；在混合粉末中，鈦酸銅鈣陶瓷粉末所占的體積百分比為10％～40％，余量為聚偏氟乙烯；鈦酸銅鈣陶瓷粉末的顆粒尺寸為10μm～500μm。

制備上面所述高介電常數陶瓷/聚合物基復合介電材料的方法，其特征在于，制備的步驟如下：

1、配料：按照比例量取聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷粉末；

2、混合研磨：將聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷粉末放入球磨機中混合研磨10min～30min，球料比為(1～3)∶1；

3、熱壓成形：將聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷混合粉末放入模具中熱壓成形，熱壓溫度為180℃～220℃，壓強15MPa～20MPa，保壓時間10min～20min。

本發明的優點是：所制備的陶瓷/聚合物基復合介電材料具有高介電常數，同時便于控制填料的填充量，具有工程實用性。

附圖說明

圖1是實施例2中制備的高介電常數陶瓷/聚合物基復合介電材料斷面的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。

圖2是實施例1、2、3、4、5中制備的高介電常數陶瓷/聚合物基復合介電材料與對比例制備的聚偏氟乙烯的介電常數與頻率的關系。

具體實施方式

下面對本發明做進一步詳細說明。一種高介電常數陶瓷/聚合物基復合介電材料，其特征在于，它由聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷的混合粉末經熱壓形成；在混合粉末中，鈦酸銅鈣陶瓷粉末所占的體積百分比為10％～40％，余量為聚偏氟乙烯；鈦酸銅鈣陶瓷粉末的顆粒尺寸為10μm～500μm。

制備上面所述高介電常數陶瓷/聚合物基復合材料的方法，其特征在于，制備的步驟如下：

1、配料：按照比例量取聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷粉末；

2、混合研磨：將聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷粉末放入球磨機中混合研磨10min～30min，球料比為(1～3)∶1；

3、熱壓成形：將聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷混合粉末放入模具中熱壓成形，熱壓溫度為180℃～220℃，壓強15MPa～20MPa，保壓時間10min～20min。

實施例1

按照體積比為9∶1的比例量取聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷粉末；將聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷粉末放入球磨機中混合研磨15min，球料比為1∶1；將聚偏氟乙烯和鈦酸銅鈣陶瓷混合粉末放入模具中熱壓成形，熱壓溫度為200℃，壓強15MPa，保壓時間15min，自然冷卻，取出樣品，得到鈦酸銅鈣陶瓷混合粉末體積分數為10％的復合材料。

實施例2