[發(fā)明專利]一種具有隔離結(jié)構(gòu)的多相高介電常數(shù)復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611146125.0
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106589820B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬傳國;萬華妹;戴培邦;李玉婷;歐氣局
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L71/12;C08L39/06;C08L79/08;C08L25/06;C08L61/16;C08K13/04;C08K7/20;C08K3/04;C08K7/24
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 周雯

本發(fā)明公開了一種具有隔離結(jié)構(gòu)的高介電常數(shù)多元聚合物基復合材料及其制備方法，材料包括：0?10質(zhì)量份的導電填料、10?50質(zhì)量份的熱塑性樹脂、0?1質(zhì)量份的促進劑、0?20質(zhì)量份的改性劑、0?20質(zhì)量份的隔離球、50?100質(zhì)量份的固化劑和100質(zhì)量份的環(huán)氧樹脂；借助適當?shù)娜軇┎捎萌芤汗不旆ǎ瑢⒏男詣щ娞盍稀崴苄詷渲铜h(huán)氧樹脂混合均勻后，再加入固化劑混合均勻，澆注到模具和涂抹于電極板中加熱固化，即可制得具有隔離結(jié)構(gòu)的高介電常數(shù)多元聚合物基復合材料。該塊狀及薄膜狀復合材料在導電填料含量較低時便能具有較高的介電常數(shù)，同時保持較低的介電損耗，且制備工藝簡單，易成型加工，且成型周期短，在微電子領(lǐng)域、電機和電纜行業(yè)中都有非常廣泛的應用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電介質(zhì)材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有隔離結(jié)構(gòu)的多相高介電常數(shù)復合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

高介電常數(shù)的聚合物基復合材料因具有很好的儲存電能和均勻電場的性能，加上機械性能好，成本低，因而在微電子領(lǐng)域、電機和電纜行業(yè)中都有非常廣泛的應用前景。

目前，提高復合材料介電常數(shù)的途徑主要有兩種：一種是向聚合物基體中添加陶瓷填料；另一種是將聚合物基體與導電填料復合，利用導電顆粒在絕緣基體內(nèi)發(fā)生逾滲轉(zhuǎn)變時的滲流效應來提高聚合物基體的介電常數(shù)。通常陶瓷顆粒的填充量在60vol.%左右時才能使復合材料獲得較高的介電常數(shù)，而如此高的填充量會導致復合材料產(chǎn)生大量的孔洞和缺陷，機械性能降低，這限制了它們在嵌入式電容器電介質(zhì)材料中的實際應用。專利CN201210145040.6公布了一種含有改性石墨烯高介電常數(shù)三相復合材料及制備方法，該復合材料由聚偏氟乙烯、鈦酸鋇粒子和聚苯胺改性石墨烯粒子制備而成，但該復合材料的最高介電常數(shù)也小于200，且該制備方法制備周期長。

另外，通過調(diào)控復合材料的結(jié)構(gòu)以及各組分之間的界面特性也能有效降低導電逾滲閾值，提高復合材料的導電和介電常數(shù)。其中在復合材料中形成隔離結(jié)構(gòu)就是一種降低材料逾滲閾值的有效方法。在具有隔離結(jié)構(gòu)的復合材料中，導電填料主要分布在聚合物基體顆粒之間的界面上，而不是隨機分布于整個復合材料中。隔離導電網(wǎng)絡的形成機理依賴于聚合物基體排除的微結(jié)構(gòu)，其中導電填料分布在一個有限的體積中，實質(zhì)上是在一定量的填料含量下增加了導電通路的有效密度。通過設(shè)計材料的制備工藝流程或改變高分子基體的形態(tài)來控制復合材料中導電填料的分布，可以有效構(gòu)建隔離結(jié)構(gòu)，降低材料的逾滲閾值。專利CN201010614796.1公布了一種具有甚低逾滲閾值的環(huán)氧樹脂基多元導電復合材料及其制備方法，用導電填料、熱塑性樹脂、酸酐固化劑、促進劑和環(huán)氧樹脂制備得到了具有甚低逾滲閾值的環(huán)氧樹脂基多元導電復合材料，在此基礎(chǔ)上，改進復合材料配方及制備方法，并在復合材料中設(shè)計得到特殊的隔離結(jié)構(gòu)，致力于制備具有高介電常數(shù)的復合材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種具有隔離結(jié)構(gòu)的高介電常數(shù)多元聚合物基復合材料及其制備方法。該塊狀及薄膜狀復合材料在導電填料含量較低時便能具有較高的介電常數(shù)，同時保持較低的介電損耗，且具有制備工藝簡單，易成型加工及成型周期短的優(yōu)點。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種具有隔離結(jié)構(gòu)的多相高介電常數(shù)復合材料及其制備方法，由下述按質(zhì)量份配比的原料制備而成，包括：0-10質(zhì)量份導電填料、0-1質(zhì)量份促進劑、10-50質(zhì)量份熱塑性樹脂和100質(zhì)量份環(huán)氧樹脂；與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，還包括0-20質(zhì)量份的改性劑、0-20質(zhì)量份的隔離球和50-100質(zhì)量份固化劑。

所述的改性劑為聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙烯醇、聚氧化乙烯中的至少一種。

所述的改性劑和導電填料的質(zhì)量份配比為0.1-2:1。

所述的隔離球為玻璃微珠，玻璃微珠的粒徑為1～15μm。

所述的固化劑為胺類固化劑、酸酐固化劑中的至少一種。