[發(fā)明專利]一種高介電常數(shù)介電納米復(fù)合材料及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410570579.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN104327427A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付沖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州華沖精密機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): C08L27/16
• 分類號(hào): C08L27/16;C08K3/04
• 代理公司: 北京瑞思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11341
• 代理人: 袁紅紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電子材料，尤其涉及一種高介電常數(shù)介電納米復(fù)合材料及其制備方法，屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電子材料是現(xiàn)代電子工業(yè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要是指在電子技術(shù)和微電子技術(shù)中使用的材料，包括介電材料、半導(dǎo)體材料、壓電與鐵電材料、導(dǎo)電金屬及其合金材料、磁性材料、光電子材料以及其他相關(guān)材料。電子材料涵蓋范圍廣泛，其主要功能在于本身為光機(jī)能性，或會(huì)影響產(chǎn)品電氣性質(zhì)的材料。當(dāng)前，電子材料主要應(yīng)用于IC制造、平面顯示器、構(gòu)裝、印刷電路板、太陽電池等產(chǎn)業(yè)。

作為電子材料之一的介電材料，其性能要求越來越高，尤其是要求具有高介電系數(shù)和低損耗。復(fù)合材料以其高介電性能以及優(yōu)良的機(jī)械性能和絕緣性，?已成為應(yīng)用廣泛的主流介電材料。目前，復(fù)合介電材料主要分為兩種：1）向聚合物基體中添加高介電的陶瓷材料；2）向聚合物基體中添加導(dǎo)電材料。上述兩種方法都有一些缺陷，前者的問題是復(fù)合材料的介電常數(shù)隨著陶瓷材料填充量的增加增長(zhǎng)緩慢，而陶瓷材料的填充量過高時(shí)，易破壞復(fù)合材料的機(jī)械性能；后者的問題是復(fù)合材料的介電常數(shù)在導(dǎo)電材料的填充量接近滲流域值時(shí)，變化劇烈，難以控制準(zhǔn)確的添加量和介電常數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述需求，本發(fā)明提供了一種高介電常數(shù)介電納米復(fù)合材料及其制備方法，該介電納米復(fù)合材料采用超聲共混法和溶液澆鑄法進(jìn)行制備，其成本低、介電常數(shù)高、介質(zhì)損耗低，具有廣闊的潛在應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明是一種高介電常數(shù)介電納米復(fù)合材料及其制備方法，所述的介電納米復(fù)合材料由聚偏氟乙烯基體和石墨烯組成，所述的制備方法包括如下步驟：a）制備石墨烯，b）超聲處理混合液，c）澆鑄與成型。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的石墨烯用量占聚偏氟乙烯基體用量的0.25%。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的步驟?a）中，制備石墨烯包括如下步驟：1）用強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑氧化天然石墨并清洗氧化石墨；2）烘干氧化石墨并進(jìn)行高溫處理。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的強(qiáng)酸選用濃硫酸和濃硝酸，強(qiáng)氧化劑選用氯酸鉀。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的步驟b）中，超聲處理混合液包括如下步驟：1）將石墨烯分散到二甲基甲酰胺溶劑中超聲處理45min；2）加入聚偏氟乙烯加熱攪拌并繼續(xù)超聲處理30min。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的步驟c）中，澆鑄與成型包括如下步驟：1）將超聲處理的混合液澆鑄于玻璃基片上，置于烘箱內(nèi)完全干燥制得復(fù)合膜；2）將復(fù)合膜置于模具中，在130℃、17MPa條件下熱壓成型。

本發(fā)明揭示了一種高介電常數(shù)介電納米復(fù)合材料及其制備方法，該介電納米復(fù)合材料采用超聲共混法和溶液澆鑄法進(jìn)行制備，其成本低、介電常數(shù)高、介質(zhì)損耗低，具有廣闊的潛在應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例高介電常數(shù)介電納米復(fù)合材料制備方法的工序步驟圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例高介電常數(shù)介電納米復(fù)合材料制備方法的工序步驟圖；

該介電納米復(fù)合材料由聚偏氟乙烯基體和石墨烯組成，所述的制備方法包括如下步驟：a）制備石墨烯，b）超聲處理混合液，c）澆鑄與成型。

本發(fā)明提及的高介電常數(shù)介電納米復(fù)合材料采用超聲共混法和溶液澆鑄法進(jìn)行制備，制備時(shí)首先采用Staudenmaier?方法制備了純度較高的石墨烯，然后通過超聲方法將石墨烯添加到聚偏氟乙烯基體中，通過控制石墨烯的分散和用量，利用介電材料的滲流理論制備成石墨烯/聚偏氟乙烯納米復(fù)合材料。其中，石墨烯用量占聚偏氟乙烯基體用量的0.25%；由于石墨烯具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率、高比表面積，用其對(duì)聚合物介電材料進(jìn)行改性后可得到高介電性能的聚合物基復(fù)合材料。經(jīng)性能測(cè)試，該介電納米復(fù)合材料的介電常數(shù)達(dá)到25，介電損耗為0.11，是一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的聚合物基介電復(fù)合材料。

實(shí)施例

具體制備方法如下：

a）制備石墨烯，首先將天然膨脹石墨用強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑氧化96ｈ，其中，

強(qiáng)酸選用濃硫酸和濃硝酸，強(qiáng)氧化劑選用氯酸鉀；再用稀鹽酸和去子水將氧化后的石墨洗至中性；然后將氧化石墨放入65℃真空烘箱中烘干，烘干后在充滿氬氣的馬爐中于160℃高溫快速熱膨脹，即制得石墨烯。