[发明专利]一种含有纳米铜/聚酰亚胺的高介电复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工材料技术领域，具体涉及一种含有纳米铜/聚酰亚胺的高介电复合材料及其制备方法。

背景技术

介电材料又称电介质，是电的绝缘材料，主要用于制造电容器介电材料要求材料的电阻率高，介电常量大。介电材料种类很多，重要的有金红石瓷，含二氧化钛的复合氧化物陶瓷，如钛酸钙、钛酸镁、钛酸钡等。

随着近年来电子设备日新月异的发展，广泛使用的电容器向高储能、小型化以及有利于环保的方向发展。虽然现有的陶瓷介电材料具有非常优异的介电性能，但是多层陶瓷电容器在制造过程中需要丝网电极进行共烧，耗能大，工艺复杂，而且这种介质材料的柔韧性差，在经受机械撞击或者剧烈的温度变化时可能产生裂纹，影响了电容器的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有纳米铜/聚酰亚胺的高介电复合材料。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种含有纳米铜/聚酰亚胺的高介电复合材料，包含如下质量份数的原料制备：改性纳米铜粒子4-12份、聚酰亚胺90-110份、抗氧剂0.15-0.4份、偶联剂0.1-0.5份。

本方案中采用改性纳米铜粒子，该改性纳米铜粒子具有很好的抗氧化性和与聚合物基体的相容性，将改性纳米铜粒子作为填料，以聚酰亚胺为基体，聚酰亚胺耐高温达400℃以上，无明显熔点，具有高绝缘性能，介电损耗抵，制得的高介电复合材料性能更好。

进一步：包含如下质量份数的原料制备：改性纳米铜粒子5-10份、聚酰亚胺90-110份、抗氧剂0.2-0.35份、偶联剂0.2-0.4份。发明人通过试验发现，上述配比的原料制备的材料性能较佳。

进一步：包含如下质量份数的原料：改性纳米铜粒子5-10份、聚酰亚胺100份、抗氧剂0.2-0.35份、偶联剂0.2-0.4份。发明人通过试验发现，上述配比的原料制备的材料性能较佳。

进一步：所述改性纳米铜粒子的制备工艺如下：

(1)称取纳米铜粉180-220g，将其加入到40-60ml无水乙醇中超声分散，形成悬浊液；

(2)向悬浊液中加入7-9mL硅烷偶联剂，搅拌2-3h；

(3)将步骤(2)中的悬浮液中放在通风处使无水乙醇挥发；

(4)将步骤(3)中的物质烘干，制得块状改性纳米铜；

(5)将步骤(4)中的块状改性纳米铜粉碎，得粉末状改性纳米铜粒子。

采用上述工艺，可以将纳米铜粉表面修饰，增强纳米铜粉的抗氧化性以及与聚合物基体的相容性，聚合物共混合成的高介电复合材料性能更好。

进一步，所述改性纳米铜粒子的制备工艺中，纳米铜粉为200g，并将其加入到50ml无水乙醇中超声分散，形成悬浊液。发明人通过试验发现，上述配比的原料制备的材料性能较佳。

一种含有纳米铜/聚酰亚胺的高介电复合材料的制备方法，包含如下步骤：

(1)将制得的改性纳米铜粒子与聚酰亚胺、抗氧剂、偶联剂、放入混合机中混合均匀，混合机的转速为300-350r/min，制得混合物，其中改性纳米铜粒子、聚酰亚胺、抗氧剂、偶联剂之间的质量份数比为:4-12：90-110:0.15-0.4:0.1-0.5；

(2)将步骤(1)中的混合物经单螺杆挤出机挤出造粒。

通过上述工艺，将纳米铜粉表面修饰，以增强纳米铜粉的抗氧化性以及与聚合物基体的相容性，本发明根据渗流阈值模型原理，采用共混法制备了以纳米铜颗粒为填料，以聚酰亚胺为基体的高介电复合材料，该高介电复合材料介电损耗低、可控渗流阈值，具有良好的耐候性能。而且该制备方法介电损耗低。

进一步：步骤(7)中挤出造粒的温度为230-240℃。经发明人多次试验发现，该挤出造粒温度能够保持高介电复合材料的良好性能。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例1

一种含有纳米铜/聚酰亚胺的高介电复合材料的制备方法，包含如下步骤：

(1)称取纳米铜粉200g，将其加入到50ml无水乙醇中超声分散，形成悬浊液；

(2)向悬浊液中加入9mL硅烷偶联剂KH550，搅拌2-3h；

(3)将步骤(2)中的悬浮液中放在通风处使无水乙醇挥发；

(4)将步骤(3)中的物质烘干，制得块状改性纳米铜；

(5)将步骤(4)中的块状改性纳米铜粉碎，得粉末状改性纳米铜粒子。