[发明专利]一种含氟聚合物介电复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含氟聚合物介电复合材料及其制备方法，该复合材料是由含氟聚合物、聚合物相容剂与改性二硫化钼和改性空心玻璃微珠按照一定的比例进行熔融共混制备而成，同时利用该复合材料制备了复合薄膜。本发明所述二硫化钼和空心玻璃微珠都是经过功能化处理，显著增进与聚合物基体相容性。本发明的介电复合材料的介电强度和介电常数得到显著提高的同时，介电损耗并未增加，且该方法工艺简单可靠，成本低，环保性强，易于工业量化。

技术领域

本发明属于介电复合材料技术领域，具体为一种含氟聚合物介电复合材料及其制备方法。

背景技术

随着微电子和电源系统的不断发展，电子器件小型化、节约线路空间以及提供更好的电学性能成为主导发展趋势。电子系统中电容器占60～80％，因此高介电常数的新型介电材料的开发成为电子材料行业的重要发展领域。一般而言，单组分很难同时满足优良的介电性能和可加工性能。大多数聚合物是良好的绝缘体，弹性好且易加工可大面积成膜，但介电常数普遍偏低，介电损耗偏大，无机陶瓷虽然具有很高的介电常数，但存在脆性大，与目前印刷电路板加工技术不相容等缺点，因此聚合物和无机填料复合材料成为目前研究的热点。

聚偏氟乙烯具有良好压电性能、力学性能和高耐热性，已经在水声、超声、换能器以及传感器方面得到广泛应用，但介电常数偏低严重制约了其在高端电子科技领域的应用。研发人员通常采用无机陶瓷、导电填料或者金属粒子填充复合期望得到高介电、低损耗性能的复合材料。CN111892805A公布了一种耐高温和高介电聚合物基复合介电材料及制备方法和应用，提到了采用多巴胺对二硫化钼进行包覆改性后，再与聚醚酰亚胺溶液共混流延成膜，介电常数大大提升。现有技术提升聚合物基复合材料的介电常数仍然存在工艺复杂、成本高、难以连续化生产、填料易团聚所造成的介电损耗偏大、以及溶剂带来的环保问题等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氟聚合物介电复合材料及其制备方法，通过经过功能化处理二硫化钼和空心玻璃微珠，显著增进与聚合物基体相容性，介电复合材料的介电强度和介电常数得到显著提高的同时，介电损耗并未增加。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种含氟聚合物介电复合材料，其特征在于:所述复合材料是由含氟聚合物、聚合物相容剂与改性二硫化钼和改性空心玻璃微珠进行熔融共混制备而成。

进一步，含氟聚合物为聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)共聚物和聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物的任意一种或混合物。

进一步，改性二硫化钼经过γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂处理。

进一步，改性二硫化钼的质量分数范围为1～10％。

进一步，改性玻璃微珠经过马来酸酐接枝改性。

进一步，改性玻璃微珠的质量分数为0.6～3％。

进一步，聚合物相容剂为马来酸酐改性聚乙烯或马来酸酐改性聚丙烯的任意一种或几种。

一种含氟聚合物介电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1、改性二硫化钼制备：将二硫化钼加入一定浓度的双氧水溶液中处理后得到表面羟基化的二硫化钼，再加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂超声处理震荡8小时，100℃干燥得到改性过的二硫化钼；

2、改性空心玻璃微珠制备：将空心玻璃微珠加入马来酸酐水溶液中，以过硫酸铵为引发剂，于90℃进行接枝反应6～8小时后，取出超声处理1小时除去表面未接枝的马来酸酐单体或其自聚体，最后真空烘箱干燥100℃，时间为10小时，得到改性空心玻璃微珠；

3、母料制备：在密炼机内加入一部分聚合物相容剂和改性二硫化钼、改性空心玻璃微珠，190～210℃熔融共混10～20分钟，获得母料；