[發明專利]一種高介電性能聚偏氟乙烯碳化鈦納米片復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201711290938.1
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108003520B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 劉曉旭;李彥鵬;李娜;閆凱;岳東
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K7/00;C08J5/18;C01B32/921
• 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

一種高介電性能聚偏氟乙烯碳化鈦納米片復合材料的制備方法，它涉及一種聚偏氟乙烯復合材料的制備方法。本發明的目的是要解決現有聚偏氟乙烯的介電常數低的問題。方法：一、制備二維層狀TiC納米片；二、復合，得到碳化鈦納米片質量分數為5％～20％的高介電性能聚偏氟乙烯碳化鈦納米片復合材料。本發明制備的高介電性能聚偏氟乙烯碳化鈦納米片復合材料可應用于微電子加工、集成電路、高效率儲能元件領域；本發明制備的高介電性能聚偏氟乙烯碳化鈦納米片復合材料的介電常數為9.8～19.1。本發明可獲得一種高介電性能聚偏氟乙烯碳化鈦納米片復合材料。

技術領域

本發明涉及一種聚偏氟乙烯復合材料的制備方法。

背景技術

如今，電子產品的效率正呈指數式上升的趨勢。伴隨這種效率的快速提升，產生了具有高介電常數的新型材料。與低介電常數材料相比，高介電常數材料可以存儲更多的電能。因此，將它應用在電子設備中能夠提高效率。電子系統通常由主動原件，比如集成電路，和無源原件組成。人們對無源原件的興趣日漸增加，因為它們的使用量隨著電子行業向更高功能的發展而穩步增長。要減少高性能電子設備的體積，我們需要集成無源元件，如電阻、電容和電感，它們的使用數量超過有源集成電路原件并且占用基板的大部分面積。事實上，陶瓷和金屬具有較高的硬度和良好的熱穩定性以及高介電性能。然而，它們的高密度、脆性以及具有挑戰性的加工條件阻礙了它們作為高介電材料的使用。另一方面，聚合物具有是易加工、機械性靈活和低成本的優點。聚合物基復合材料的機械靈活性和可調性能讓它們變得很有吸引力。然而相比無機材料，有機高分子材料通常有著低介電常數，范圍在2～5。在特殊情況下，盡管它們有極好的物理屬性，純的聚合物的介電常數能夠超過10，但仍然很低，因此這些阻礙它們作為高介電材料使用。所以一個關鍵問題就是要大幅度提高聚合物介電常數，同時也要保留其優良的機械性能。

發明內容

本發明的目的是要解決現有聚偏氟乙烯的介電常數低的問題，而提供一種高介電性能聚偏氟乙烯碳化鈦納米片復合材料的制備方法。

一種高介電性能聚偏氟乙烯碳化鈦納米片復合材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、制備二維層狀TiC納米片：

①、將Ti₃AlC₂加入到混合酸溶液中，再在攪拌速度為100r/min～300r/min下攪拌反應0.5h～2h，再加入氟化鈉粉末，再在溫度為35℃～50℃下反應10h～14h，得到反應液；

步驟一①中所述的混合酸溶液為質量分數為98％的濃硫酸和質量分數為85％的濃磷酸的混合液，混合酸溶液中質量分數為98％的濃硫酸與質量分數為85％的濃磷酸的體積比為9:1；

步驟一①中所述的Ti₃AlC₂的質量與混合酸溶液的體積比為(2g～4g):30mL；

步驟一①中所述的氟化鈉粉末的質量與混合酸溶液的體積比為(0.5g～2g):30mL；

②、將反應液冷卻至室溫，再在離心速度為6000r/min～8000r/min下離心10min～20min，再去除上清液，得到固體物質；首先使用蒸餾水對固體物質清洗2次～4次，再使用無水乙醇清洗至清洗液的pH值為中性，得到清洗后的固體物質；

③、向清洗后的固體物質中加入N,N-二甲基甲酰胺，再在氬氣保護下和超聲功率為100W～500W下超聲3h～5h，再在離心速度為3000r/min～4000r/min下離心10min～20min，再取上清液，再在離心速度為10000r/min下離心10min，再取沉淀物質；

步驟一①中所述的Ti₃AlC₂的質量與步驟一③中所述的N,N-二甲基甲酰胺的體積比為(2g～4g):100mL；