[發明專利]一種介電聚合物復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110391222.0
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113234294B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 殷小春;成迪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L27/08
• 分類號: C08L27/08;C08L67/04;C08K3/04;C08K7/28
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種介電聚合物復合材料及其制備方法和應用。本發明的介電聚合物復合材料由以下質量百分比的組分在正應力作用下熔融共混得到：鐵電聚合物：76％～98.8％；二維層狀導電填料：0.2％～9％；空心玻璃微珠：1％～15％。本發明的介電聚合物復合材料的制備方法包括以下步驟：將鐵電聚合物、二維層狀導電填料和空心玻璃微珠預混合，再轉入葉片式混煉機進行熔融共混，擠出，即得介電聚合物復合材料。本發明的介電聚合物復合材料具有介電常數高、介電損耗低、輕量化、力學性能好等優點，且制備工藝簡單，易于產業化，在電子器件、柔性穿戴產品中具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及電介質材料技術領域，具體涉及一種介電聚合物復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著電子產品向著微型化、集成化和功能化發展，具有高介電常數、低介電損耗和高擊穿電壓的電介質材料受到廣泛關注。具有高擊穿電壓和低介電損耗的聚合物是一種應用前景很好的介電材料，在輕質高儲能密度電容器中應用廣泛，但由于其介電常數通常較低，限制了其進一步的應用。

目前，常通過在聚合物基體中添加陶瓷或導電填料來制備介電聚合物復合材料，但得到的介電聚合物復合材料均難以完全滿足實際應用需求，例如：陶瓷/聚合物復合材料中陶瓷的填充比例高，復合材料的介電損耗大，且陶瓷對復合材料的力學性能也會造成很大程度的損害；導電體/聚合物復合材料中的導電填料可以在聚合物基體中產生微電容效應，進而可以提升復合材料的介電性能，但也會帶來介電損耗的增大。

因此，有必要開發一種同時具備高介電常數、低介電損耗和輕量化等優點的介電聚合物復合材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種介電聚合物復合材料及其制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：

一種介電聚合物復合材料，其由以下質量百分比的組分在正應力作用下熔融共混得到：

鐵電聚合物：76％～98.8％；

二維層狀導電填料：0.2％～9％；

空心玻璃微珠：1％～15％。

優選的，一種介電聚合物復合材料，其由以下質量百分比的組分在正應力作用下熔融共混得到：

鐵電聚合物：87％～94％；

二維層狀導電填料：1％～3％；

空心玻璃微珠：4％～10％。

優選的，所述鐵電聚合物為聚偏氯乙烯(PVDF)、聚偏氯乙烯的共聚物、聚乳酸(PLA)中的至少一種。

進一步優選的，所述鐵電聚合物為聚偏氯乙烯。

優選的，所述二維層狀導電填料為石墨烯(RGO)、MXene中的至少一種。

進一步優選的，所述二維層狀導電填料為石墨烯。

再進一步優選的，所述二維層狀導電填料為層數小于10、片徑小于6μm、比表面積80m²/g～120m²/g、電導率大于1000S/m的石墨烯。

優選的，所述空心玻璃微珠的平均粒徑為15μm～25μm，抗壓強度為40MPa～200MPa。

上述介電聚合物復合材料的制備方法包括以下步驟：將鐵電聚合物、二維層狀導電填料和空心玻璃微珠預混合，再轉入葉片式混煉機進行熔融共混，擠出，即得介電聚合物復合材料。

優選的，所述預混合的時間為3min～30min。

優選的，所述熔融共混在180℃～220℃下進行。