[发明专利]高介电常数的陶瓷‑聚合物复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

现有技术中，制作陶瓷-聚合物的方法一般是采用偶联剂与陶瓷粉直接结合后再加入聚合物材料的方式，但是将偶联剂与陶瓷粉直接结合具有明显缺陷，当偶联剂用量过大时，容易导致材料的介电损耗增大；偶联剂用量过少时，若直接与陶瓷粉混合，容易只与少量陶瓷粉结团，更不利于陶瓷粉末分散。另外，目前方法制成的陶瓷-聚合物，其微观结构并不均匀，导致介电常数较低，介电性能较差。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料的制备方法，本发明的另一目的是提供一种高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料的制备方法，包括：

步骤1、将硅烷偶联剂溶在第一溶剂中，制备成第一溶液；

步骤2、将陶瓷粉末与第一溶液混合后，制备成悬浮液；

步骤3、将聚合物材料溶在第二溶剂中，制备成第二溶液；

步骤4、将悬浮液与第二溶液混合后，制备成陶瓷-聚合物复合材料浆体；

步骤5、将陶瓷-聚合物复合材料浆体制备成固态薄膜后，采用热处理方法使固态薄膜改性；

步骤6、将两固态薄膜中聚合物密度较大的面压合在一起后，制成多层复合材料。

进一步，所述硅烷偶联剂选自乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷以及甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的至少一种，所述第一溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯以及丙酮中的至少一种。

进一步，所述陶瓷粉末选自钛酸钡、钛酸锶、钛酸锶钡、钛酸铜钙以及La、Ce、Nd、Eu和Fe多掺杂钛酸钡中的至少一种。

进一步，所述聚合物材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚乙烯-四氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯以及聚偏氟乙烯-三氟乙烯-二氟氯乙烯中的至少一种，所述第二溶剂选自氮氮二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、丙酮、甲苯、四氢呋喃以及氯仿中的至少一种。

进一步，所述悬浮液中，硅烷偶联剂占陶瓷粉末总质量的1%~10%或占陶瓷粉末总体积的5%~30%。

进一步，所述陶瓷-聚合物复合材料浆体中，陶瓷粉末与聚合物材料的体积比X的取值范围为：0<X≤50%。

进一步，所述步骤1，其具体为：

将硅烷偶联剂加入第一溶剂中使其水解获得水解溶液后，将水解溶液充分搅拌，制备成第一溶液。

进一步，所述步骤4，其具体为：

将悬浮液与第二溶液充分混合后进行超声分散，制备成陶瓷-聚合物复合材料浆体。

进一步，所述步骤5，其具体为：

将陶瓷-聚合物复合材料浆体通过溶液流延法在石英片上制备成固态薄膜后，采用热处理方法使固态薄膜改性。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料，该复合材料是采用所述的高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料的制备方法制成的。

本发明的有益效果是：本发明的高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料的制备方法，包括：步骤1、将硅烷偶联剂溶在第一溶剂中，制备成第一溶液；步骤2、将陶瓷粉末与第一溶液混合后，制备成悬浮液；步骤3、将聚合物材料溶在第二溶剂中，制备成第二溶液；步骤4、将悬浮液与第二溶液混合后，制备成陶瓷-聚合物复合材料浆体；步骤5、将陶瓷-聚合物复合材料浆体制备成固态薄膜后，采用热处理方法使固态薄膜改性；步骤6、将两固态薄膜中聚合物密度较大的面压合在一起后，制成多层复合材料。本方法制成的陶瓷-聚合物复合材料，聚合物材料与陶瓷粉末的结合度较好，避免了结团现象，而且微观结构更加均匀，其介电常数极大提高，介电损失降低，介电性能更优异。

本发明的另一有益效果是：本发明的高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料，是采用所述的高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料的制备方法制成的。本陶瓷-聚合物复合材料，聚合物材料与陶瓷粉末的结合度较好，避免了结团现象，而且微观结构更加均匀，其介电常数极大提高，介电损失降低，介电性能更优异。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料的制备方法的步骤5中获得的固态薄膜的内部结构示意图；

图2是采用传统方法对固态薄膜进行压合的示意图；