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

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711378680.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN108059767A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石陽陽;周海;李飛;夏洋;李榮群;戴靜;王廣敬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 會(huì)通新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08L23/14;C08L51/06;C08L23/06;C08L53/00;C08K13/06;C08K9/02;C08K7/24;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/24;C08K5/134;C08K5/526
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發(fā)明公開一種高介電常數(shù)聚丙烯復(fù)合材料，有聚丙烯、羧基化碳納米管、改性鈦酸鋇、相容劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑、其他助劑按重量份組成；羧基化碳納米管是由碳納米管經(jīng)過濃硫酸、濃硝酸羧基化處理后制得；改性鈦酸鋇是由鈦酸鋇和偶聯(lián)劑加入無水乙醇中，反復(fù)研磨至混合均勻后，反復(fù)經(jīng)加入去離子水超聲分散、離心分離，分離產(chǎn)物經(jīng)真空干燥制得。本發(fā)明復(fù)合材料改性鈦酸鋇分散在羧基化碳納米管周圍，均勻的分散在基體中。羧基化碳納米管構(gòu)成被聚丙烯包覆三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的微觀電容器；改性鈦酸鋇與聚丙烯形成眾多的界面結(jié)合點(diǎn)的介電層。本發(fā)明材料介電常數(shù)高，機(jī)械性能優(yōu)異，制備方法簡(jiǎn)單，工業(yè)化程度高，在微電子高科技和航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高介電常數(shù)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。

技術(shù)背景：

高性能介電材料具有優(yōu)秀的儲(chǔ)能和均勻電場(chǎng)的特點(diǎn)，在電子、半導(dǎo)體、電氣工程等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。介電材料根據(jù)其介電常數(shù)的高低可以分為低介電和高介電材料，其中低介電常數(shù)一般指低于3.0的材料，高介電材料則是指介電常數(shù)大于SiO2(介電常數(shù)等于3.9)的電介質(zhì)材料的泛稱。聚丙烯是一種半結(jié)晶聚合物，作為五大通用塑料之一，具有優(yōu)異的機(jī)械性能，耐酸耐堿，良好的耐熱性，此次，具有很好的高頻絕緣性，在汽車、家電、包裝等領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。然而常規(guī)的聚丙烯介電常數(shù)在2.2-3.0左右，屬于低介電常數(shù)材料，當(dāng)高聚物在高頻干燥、塑料薄膜高頻焊接以及大型高聚物制件的高頻熱處理等情況下使用時(shí),對(duì)于其介電性能要求較高，常規(guī)的聚丙烯難以滿足其要求，制約著聚丙烯的應(yīng)用范圍，因此如何提高其介電常數(shù)成為行業(yè)內(nèi)迫切的需求。近年來，隨著電子設(shè)備的快速發(fā)展，要求介電材料具有良好的介電性能和較高的力學(xué)性能。碳納米管是新型的準(zhǔn)一維材料，具有高長(zhǎng)徑比，高導(dǎo)電性，及良好的力學(xué)性能，摻雜到聚丙烯中能賦予復(fù)合材料優(yōu)異的介電性能，同時(shí)能提高復(fù)合材料的機(jī)械性能。鈦酸鋇是一種強(qiáng)介電化合物材料，具有高介電常數(shù)和低介電損耗。碳納米管與鈦酸鋇雜化改性聚丙烯，可以起協(xié)同作用，極大地提高聚丙烯的介電常數(shù)，擴(kuò)寬聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域，在微電子高科技和航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，碳納米管、鈦酸鋇分別摻雜到聚丙烯中時(shí)，會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，影響聚合的介電常數(shù)及力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

為克服聚丙烯介電常數(shù)低，碳納米管、鈦酸鋇易在聚丙烯基體中團(tuán)聚的問題，本發(fā)明提供了一種高介電常數(shù)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，該方法制備所得的復(fù)合材料具有較高的介電常數(shù)，同時(shí)具有較好的機(jī)械性能。

一種高介電常數(shù)聚丙烯復(fù)合材料，有以下組分按重量份數(shù)組成：

聚丙烯69-86份；

羧基化碳納米管1-3份；

改性鈦酸鋇11-23份；

相容劑2-6份；

抗氧劑0.2-0.4份；

潤(rùn)滑劑0.5-1份；

其他助劑0-2份；

所述羧基化碳納米管是由碳納米管經(jīng)過濃硫酸、濃硝酸羧基化處理后制得；

所述改性鈦酸鋇是由鈦酸鋇10-20份和偶聯(lián)劑1-3份加入無水乙醇中，反復(fù)研磨至混合均勻后，加入去離子水經(jīng)超聲分散、離心分離反復(fù)3次，分離產(chǎn)物經(jīng)真空干燥制得。

進(jìn)一步的，所述聚丙烯為均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、無規(guī)共聚聚丙烯中的至少一種。

進(jìn)一步的，所述鈦酸鋇粒徑為顆粒尺寸在0.8-2.0μm。

進(jìn)一步的，所述相容劑為均聚聚丙烯接枝馬來酸酐，其接枝率為0.8-1.2％。

進(jìn)一步的，所述的偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙氧基二硬脂酸酰氧基鋁酸酯中的至少一種。