[发明专利]力学性能良好的微机电系统结构电介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机电系统上使用的电介质及其制备方法，尤其是涉及一种应用与微机电系统的具有良好力学性能的液/固双相结构电介质及其制备方法。

背景技术

随着智能化系统的发展，人们对于电子设备的需求急剧增加，微机电系统作为电子设备中的一种，具有体积小、质量轻、能耗小等优点，因此引起人们广泛关注。而要使得微机电系统得到广泛应用，能量的供给是关键问题之一。在同样的体积情况下，为了获得重量轻和高储能密度的微机电系统，必须采用以密度小、介电常数高的电介质材料作为电荷储存的薄膜，按照有机薄膜电容器的制备工艺生产大电容值的电力电容器。

电介质是能量储存的关键问题，现有的电介质通常采用高介电常数的聚合物基电介质材料。而现有电介质力学性能较差，在实际应用中影响整体系统的统一性。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述缺陷，提供一种具有良好力学性能的的液/固双相结构电介质，该电介质由环氧树脂体系和碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯体系混合均匀后固化成型为薄膜状材料，具有较高的抗拉性能和介电性能，可以方便快捷的与其他器件进行组装。

本发明的技术方案如下，其原料配比为(按重量比)：

双酚A型环氧树脂70份

聚乙二醇二缩水甘油醚16份

环氧体系固化剂50份

双三氟甲基磺酰亚胺锂50份

碳酸丙烯酯50-100份

聚碳酸乙烯酯30份

所述的双酚A型环氧树脂为基于普通环氧树脂的改性产品，其结构式为：

所述的聚乙二醇二缩水甘油醚平均分子量为500，结构式为：

所述的环氧体系固化剂为特制聚醚胺体系，结构式为：

其中x＝6.1。

所述的双三氟甲基磺酰亚胺锂为普通锂盐的改性产品，其结构式为：

所述的碳酸丙烯酯结构式为：

所述的碳酸乙烯酯结构式为：

本发明的液/固双相结构电介质制备工艺如下：

1.环氧体系调配

烧杯中加入适量双酚A型环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚与 D400聚醚胺，搅拌均匀后由升温以2℃/min的升温速率升高至55℃预热5min，再以3℃/min的升温速率升高至76℃加热10min，自然冷却至室温，得到稳定均匀的溶液。

2.液体相体系调配

向烧杯中加入定量的碳酸丙烯酯和聚碳酸乙烯酯，搅拌均匀后加入适量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，放置于冰浴环境，在3000r/min的转速下采用高剪乳化处理20min，溶液呈现乳白色后，在5000r/min 的转速下继续采用高剪乳化处理30min，关闭高剪设备将溶液在冰浴中继续冷却10min。

3.固/液相结构制备

将上述环氧体系和液体相体系混合后搅拌均匀，在3000r/min的转速下采用高剪乳化处理20min，溶液呈现乳白色后，在5000r/min 的转速下继续采用高剪乳化处理30min，关闭高剪设备将溶液在冰浴中继续冷却10min；将溶液放置于真空烘箱内室温抽气泡20min，得到透明均匀的溶液，然后浇铸于预热的模具中，放入烘箱中从室温以 2℃/min的升温速率升高至75℃预固化2小时，以2℃/min的升温速率升高至110℃固化2小时，以2℃/min的升温速率升高至160℃后处理2小时，待冷却至室温后出料，取出制品。

本发明所得到的制品与现有产品相比，具有更为复杂的双相结构，两相几何尺寸均匀且贯穿性好；传统电介质并不具有力学性能，现有制品由于环氧相存在具有优良的力学性能，且液体相具有良好的介电性能，多功能的内在属性使得本制品在植入微机电系统中与电极材料的匹配性更好，提高了微机电系统的使用寿命。通过改变碳酸丙烯酯的用量可以调节产品的力学性能和介电性能，以满足用户需求，使得市场应用范围更为广泛。

为了使本发明工艺更加清楚完整，下面列举实施例做进一步说明：

实施例1

环氧体系调配：

将烧杯用丙酮清洗干净并烘干后，把双酚A型环氧树脂35g、聚乙二醇二缩水甘油醚8g与D400聚醚胺25g加入其中，开动精密增力电动搅拌机对体系进行搅拌20min，直至液体混合均匀呈现乳白色。将混合均匀的溶液放置于烘箱中以2℃/min的升温速率升高至55℃预热5min，再以3℃/min的升温速率升高至76℃加热10min，自然冷却至室温，得到稳定均匀的溶液。

液体相体系调配：