[发明专利]一种氧化镁/聚苯乙烯复合介电材料的制备方法

说明书

本发明涉及纳米复合材料技术领域，旨在提供一种氧化镁/聚苯乙烯复合介电材料的制备方法。包括：向N，N‑二甲基甲酰胺中加入聚苯乙烯，搅拌后得到透明澄清溶液；将氧化镁分散于透明澄清溶液中，得到均匀的悬浊液；将悬浊液经流延成型后，在60℃温度下干燥，得到薄膜状的氧化镁/聚苯乙烯复合介电材料。本发明利用电场在氧化镁与聚苯乙烯中分布较为均匀的特性，在较低填充体积下，提高复合材料的综合介电性能；本发明制备工艺简单，可操作性强，且原料易得到，适宜工业化生产。可通过调节填入无机填料的体积分数，调节聚合物基复合材料介电性能。无机填料填充体积低，在填充分数仅8％下得到良好的介电性能的提升，可保持聚合物良好的韧性。

技术领域

本发明涉及一种氧化镁聚合物薄膜复合材料的制备方法，属于纳米复合材料技术领域。

背景技术

聚合物复合介电材料因其易加工、稳定性好、质量轻等优点，在集成电路、器件小型化、能源存储装备和电润湿、微流体等方面广泛应用。例如，聚合物复合材料可制备成埋入式电容器，有利于电子电工领域集成电路的制备；制备高介耐击穿聚合物复合材料，提高材料的电能储能密度，有利于能源存储装置的制备；制备高介疏水绝缘聚合物复合材料，可作为疏水绝缘层，用于电润湿、微流体设备中的制备。总体来说聚合物复合材料因其优异的性能和广泛的适用性，具有深入研究的意义与价值。

聚苯乙烯作为最早应用于工业生产的聚合物之一，具有稳定的物理和化学结构，抗吸水防潮性能优异，熔融时热稳定性和流动性良好，高频特性好，易于各种方式加工成型，适宜大规模生产。但聚苯乙烯自身的介电常数较低，大大限制了其在电容、储能、电润湿等介电领域的应用。

发明内容

本发明要解决的问题是，克服现有技术中的不足，提供一种氧化镁/聚苯乙烯复合介电材料的制备方法。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：

提供一种氧化镁/聚苯乙烯复合介电材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)向N，N-二甲基甲酰胺中加入聚苯乙烯，搅拌后得到透明澄清溶液；将氧化镁分散于透明澄清溶液中，得到均匀的悬浊液；

其中，N，N-二甲基甲酰胺与聚苯乙烯的质量比为5～10∶1；氧化镁与透明澄清溶液的质量比为2％～8％；

(2)将悬浊液经流延成型后，在60℃温度下干燥，得到薄膜状的氧化镁/聚苯乙烯复合介电材料。

本发明中，所述氧化镁通过下述方式制备获得：

a、将四水乙酸镁(Mg(Ac)₂)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入乙二醇中，四水乙酸镁与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1∶100；搅拌后移入接有冷凝回流装置的反应器中，控制反应温度在180～185℃之间；反应2小时后，自然冷却至室温；

在添加反应物时，控制四水乙酸镁与乙二醇的质量比为1∶29以制备片状氧化镁；或者，控制四水乙酸镁与乙二醇的质量比为1∶39，以制备颗粒状氧化镁；

b、离心分离反应得到的浑浊液体，先用去离子水再用乙醇交替洗涤沉淀产物至少两轮后，将沉淀产物在60℃的温度下干燥，得到前驱体氢氧化镁；

c、将前驱体氢氧化镁在500℃的空气中灼烧，得到氧化镁。

本发明中，步骤(1)中所述的搅拌是指：在室温下搅拌6h。

本发明中，在步骤(1)中添加氧化镁之前，先将氧化镁在细胞粉碎机中超声分散处理1h。

本发明中，步骤(1)中所述的分散是指：超声分散处理2h后再以磁力搅拌12h。

本发明中，将步骤(1)所得悬浊液移至抽真空装置中，抽真空1h以排除气泡。

本发明中，步骤(2)中所述的干燥时间为6h。