[发明专利]有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于内嵌式电容器用耐热型高介电有机/无机复合材料，采用的是有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料的制备方法和应用，属功能电介质复合材料领域。

背景技术：

随着微电子工业的不断发展，各类型电子器件的尺寸越来越小，集成度越来越高，这对电子材料的介电性能提出了更高的要求。高介电常数材料的发展已成为制约电子器件微型化、高速化的关键因素之一。

聚酰亚胺是分子主链中含有酰亚胺环状结构的环链高分子化合物，是半梯形结构的杂环化合物。因聚酰亚胺分子中有十分稳定的芳杂环结构单元，这使它具有其它高聚物无法比拟的优异的热性能、机械性能和电性能，因此在微电子工业领域获得广泛的应用。然而随着科学技术的发展，对材料要求的提高也暴露出聚酰亚胺材料自身存在的低介电常数和较高的介电损耗，这限制了其更广泛的应用。碳化钛填料具有良好的导电性、导热性及化学稳定性，且与聚合物基体的相容性较好，非常适合于作为导电相填充于聚合物基体中。

为了适应更高要求，需要不断发展和改进其合成方法，更希望能够通过结构改性达到改变或控制聚酰亚胺性质的目的。而新型高介电性能聚酰亚胺材料的合成比较困难，因此改进这一点的常用方法是向聚酰亚胺中引进无机填料。近年来，无机填料/聚酰亚胺复合材料得到了广泛研究，一些铁电陶瓷填料、金属导电填料等纳米无机填料的加入提高了常规有机/无机复合电介质材料的介电性能。但是，这些无机填料的引入带来了一个不可忽视的问题，即无机填料的有效分散。大量试验结果证实，若无法实现纳米填料在聚合物基体中的有效分散，则往往会在微观结构上向基体材料中引入大量的结构性缺陷，从而导致复合材料的介电损耗大幅提高。同时，这些结构性缺陷的存在还极大地降低了复合薄膜的力学性能。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料。

本发明的目的是这样实现的：

一种有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料，按以下配比制成：聚酰亚胺与无机填料体积比为100：（5-50），有机小分子修饰剂占无机填料质量的1%-10%。

所述的有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料，所述的无机填料为纳米碳化钛。

所述的有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料，所述的有机分子修饰剂为油酸（OA）。

所述的有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料，所述的有机分子修饰剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。

所述的有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料，所述的有机分子修饰剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)。

所述的有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料，所述的有机分子修饰剂为十二烷基硫酸钠(SDS)。

一种有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料的制作方法，取重量为所述的无机填料含量的1%-10%有机小分子修饰剂，对所述的无机填料进行修饰反应，将修饰后的无机填料，将加入到溶剂中进行超声分散，再分别加入摩尔比为1:0.8-1:1.02的反应单体4，4`-二氨基二苯醚(ODA)与1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(PMDA)，即聚酰亚胺的固含量为10%，采用水冷条件下，搅拌器高速搅拌的方法进行反应，将制备出的含无机纳米粉体的聚酰胺酸混合溶液铺膜加热亚胺化。

所述的有机小分子修饰的纳米碳化钛/聚酰亚胺复合材料的制作方法，所述的修饰反应温度为30-100℃，所述的超声搅拌时间为0.5-5小时，所述的反应单体为摩尔比为1:0.8-1:1.02的4，4`-二氨基二苯醚(ODA)和1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(PMDA)，所述的溶剂为N-N二甲基乙酰胺(DMAc)，复合材料前驱体的反应温度为0-50℃，反应时间为0.5-30小时，所述的热亚胺化反应中，反应温度为10-350℃，反应时间为1-20小时。

有益效果：