[發明專利]一種高介電常數的交聯PS@Cu/PVDF復合薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201611146193.7
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106751247B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 楊文龍;陳高汝;林家齊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K9/10;C08K9/06;C08K3/08;C08J5/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種高介電常數的交聯PS@Cu/PVDF復合薄膜的制備方法。本發明涉及電子功能材料技術領域，特別是涉及一種高介電常數的交聯PS@Cu/PVDF復合薄膜的制備方法。本發明是要解決現有方法銅納米顆粒在高介電聚合物基復合材料中具有差的分散性和相容性且易氧化的問題。方法：一、Cu@交聯PS納米顆粒的制備；二、高介電Cu@交聯PS/PVDF復合薄膜的制備。本發明用于制備高介電常數的Cu@交聯PS/PVDF復合薄膜。

技術領域

本發明涉及電子功能材料技術領域，特別是涉及一種高介電常數的交聯PS@Cu/PVDF復合薄膜的制備方法。

背景技術

近年來，高性能的柔性介電材料由于在電子工業和軍事領域的廣泛應用，而受到極大的關注。特別是在電容器儲能方面的應用，介電材料通常要求具有較好的可加工性、柔韌性，高的介電常數和低的介電損耗。聚合物材料具有很好的柔韌性，易加工性和高的擊穿場強，但是它的相對介電常數太低(ε_r＜10)以致無法得到廣泛的應用。因此，前人們付出大量的努力主要通過以下兩種方法制備聚合物基高介電復合材料。其一是通過引入高介電陶瓷填料來制備高介電陶瓷/聚合物復合材料，但通常需要高的摻雜濃度來獲得高介電常數，這樣會極度惡化復合材料的力學性能，難以實際應用。其二是通過引入導電填料來制備高介電導電填料/聚合物復合材料，且用來制備高介電復合材料的導電填料中，以金屬納米顆粒居多。少量的金屬納米顆粒的摻雜，就能使復合材料獲得很高的介電常數。但是由于金屬納米顆粒具有巨大的比表面積和表面能，使得它們極易團聚和氧化，因此限制了其應用。更重要的是，在導電填料/聚合物復合材料中，金屬納米顆粒的團聚會在復合材料中形成導電通道，使復合材料失去介電性能。

為了防止金屬納米顆粒的團聚和氧化，拓寬其應用，人們開始努力從事用絕緣材料包覆金屬納米顆粒的研究。Zhou等(Zhou Y.C，Wang L，et al.[J].Appl.Phys.Lett.2012，101:012903)制備了Ag@SiO₂核-殼納米顆粒，并且摻雜到聚酰亞胺基體中。他們發現摻雜Ag@SiO₂核-殼納米顆粒的復合材料相比于摻雜Ag納米顆粒的復合材料，介電常數有了顯著的下降。Liang等(Liang F，Zhang L，et al.[J].Appl.Phys.Lett.2016，108:072902)在Ag納米顆粒外面包覆一層大約8～10納米厚的TiO₂，制備了Ag@TiO₂核殼結構的納米顆粒。然后將核-殼結構的Ag@TiO₂作為填料摻雜到聚四氟乙烯基體中，發現在100Hz下，體積分數為70％的復合材料其相對介電常數高達240，是聚四氟乙烯相對介電常數的100倍。但是SiO₂和TiO₂都屬于無機物，與聚合物基體的相容性差，容易出現相分離；而且摻雜金屬@無機核殼結構的復合材料，相比于直接摻雜金屬的復合材料，其介電常數會有很大程度的下降。Bi等(Bi J Y，Gu Y Z，et al.[J].Mater.Design.2016,89:933-940.)制備了具有SiC@SiO₂的核殼填料，然后將其添加到PVDF基體中。發現絕緣的SiO₂殼體能夠有效的阻止SiC團聚在一起而在復合材料中形成導電通道。此外，還能保持高的介電常數，在100Hz的頻率下，介電常數依然能夠達到2230.3。Zhu等(Zhu H，Liu Z，et al.[J].RSC Adv.2016,6:64634-64639.)制備了殼層大約為5-20nm的Ag@SiO₂核殼結構的納米填料。研究發現Ag@SiO₂納米填料的摻雜，能夠顯著提高PVDF-TrFE基體的介電性能。目前的大多數研究都是集中在無機包覆金屬納米粒子，雖然無機殼體也能起到防止金屬納米顆粒的團聚和氧化，但是無機殼體與聚合物基體的相容性差，容易出現相分離，而且具有原料昂貴，生產工藝復雜等問題。因此，目前研究面臨的主要問題是獲得一種能夠防止金屬納米顆粒氧化，并且采用在聚合物基體中具有很好的分散性和相容性的聚合物包覆金屬納米顆粒核殼結構作為填料，來制備高性能的聚合物基介電復合材料。

發明內容