[发明专利]一种介电聚合物复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种介电聚合物复合材料及其制备方法和应用。本发明的介电聚合物复合材料由以下质量百分比的组分在正应力作用下熔融共混得到：铁电聚合物：76％～98.8％；二维层状导电填料：0.2％～9％；空心玻璃微珠：1％～15％。本发明的介电聚合物复合材料的制备方法包括以下步骤：将铁电聚合物、二维层状导电填料和空心玻璃微珠预混合，再转入叶片式混炼机进行熔融共混，挤出，即得介电聚合物复合材料。本发明的介电聚合物复合材料具有介电常数高、介电损耗低、轻量化、力学性能好等优点，且制备工艺简单，易于产业化，在电子器件、柔性穿戴产品中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及电介质材料技术领域，具体涉及一种介电聚合物复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子产品向着微型化、集成化和功能化发展，具有高介电常数、低介电损耗和高击穿电压的电介质材料受到广泛关注。具有高击穿电压和低介电损耗的聚合物是一种应用前景很好的介电材料，在轻质高储能密度电容器中应用广泛，但由于其介电常数通常较低，限制了其进一步的应用。

目前，常通过在聚合物基体中添加陶瓷或导电填料来制备介电聚合物复合材料，但得到的介电聚合物复合材料均难以完全满足实际应用需求，例如：陶瓷/聚合物复合材料中陶瓷的填充比例高，复合材料的介电损耗大，且陶瓷对复合材料的力学性能也会造成很大程度的损害；导电体/聚合物复合材料中的导电填料可以在聚合物基体中产生微电容效应，进而可以提升复合材料的介电性能，但也会带来介电损耗的增大。

因此，有必要开发一种同时具备高介电常数、低介电损耗和轻量化等优点的介电聚合物复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种介电聚合物复合材料及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种介电聚合物复合材料，其由以下质量百分比的组分在正应力作用下熔融共混得到：

铁电聚合物：76％～98.8％；

二维层状导电填料：0.2％～9％；

空心玻璃微珠：1％～15％。

优选的，一种介电聚合物复合材料，其由以下质量百分比的组分在正应力作用下熔融共混得到：

铁电聚合物：87％～94％；

二维层状导电填料：1％～3％；

空心玻璃微珠：4％～10％。

优选的，所述铁电聚合物为聚偏氯乙烯(PVDF)、聚偏氯乙烯的共聚物、聚乳酸(PLA)中的至少一种。

进一步优选的，所述铁电聚合物为聚偏氯乙烯。

优选的，所述二维层状导电填料为石墨烯(RGO)、MXene中的至少一种。

进一步优选的，所述二维层状导电填料为石墨烯。

再进一步优选的，所述二维层状导电填料为层数小于10、片径小于6μm、比表面积80m²/g～120m²/g、电导率大于1000S/m的石墨烯。

优选的，所述空心玻璃微珠的平均粒径为15μm～25μm，抗压强度为40MPa～200MPa。

上述介电聚合物复合材料的制备方法包括以下步骤：将铁电聚合物、二维层状导电填料和空心玻璃微珠预混合，再转入叶片式混炼机进行熔融共混，挤出，即得介电聚合物复合材料。

优选的，所述预混合的时间为3min～30min。

优选的，所述熔融共混在180℃～220℃下进行。