[发明专利]一种复合介电材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种复合介电材料、制备方法及应用，属于复合材料技术领域。一种复合介电材料，制备原料包括改性无机纳米颗粒和聚乙二醇酯；其中改性无机纳米颗粒，是以小分子改性的磷钨酸基纳米颗粒；小分子为至少带有一个碳碳双键的有机盐。由于磷钨酸基纳米颗粒本身带有负电荷，因此，静电排斥作用避免了上述磷钨酸基纳米颗粒的团聚，因此不会形成大颗粒沉淀，进而避免了相分离的发生。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种复合介电材料、制备方法及应用。

背景技术

由聚合物和无机纳米材料形成的复合材料(简称聚合物-无机纳米复合材料)，性能优异，已在介电材料技术领域和气体分离技术领域取得了广泛的应用。传统的聚合物-无机纳米复合材料中，聚合物和无机纳米材料间通过共价键连接，例如无机纳米材料表面的羟基和聚合物基体的羧基发生酯化反应，形成酯键。

上述方法虽可合成用于介电材料结束领域的聚合物-无机纳米复合材料，但是合成过程中，会出现无机纳米材料和聚合物之间的相分离等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种复合介电材料，其中无机纳米颗粒中包括磷钨酸基纳米颗粒，由于磷钨酸基纳米颗粒本身带有负电荷，因此，静电排斥作用避免了上述磷钨酸基纳米颗粒的团聚，因此不会形成大颗粒沉淀，进而避免了相分离的发生。

本发明还提出一种上述复合介电材料的制备方法。

本发明还提出一种上述复合介电材料在介电材料领域的应用。

根据本发明的一个方面，提出了一种复合介电材料，制备原料包括改性无机纳米颗粒和聚乙二醇酯；

所述改性无机纳米颗粒，是以小分子改性的磷钨酸基纳米颗粒；

所述小分子为至少带有一个碳碳双键的有机盐。

根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

(1)传统复合介电材料的合成过程中，常出现相分离的问题，若提升复合介电材料中无机纳米颗粒的添加量，则上述问题就会越发严重(无机纳米颗粒之间的团聚现象更严重)；相分离问题会影响复合介电材料的介电性能、气体透过性能、力学性能，甚至内部、表面结构的稳定性；本发明提供的复合介电材料中，无机部分为磷钨酸基纳米颗粒，其本身带有负电荷，因此纳米颗粒之间会产生静电斥力，进而维持胶体(磷钨酸基纳米颗粒为胶粒)分散的稳定；因此可提升所述磷钨酸基纳米颗粒的含量上限，同时解决了上述相分离的问题，进而提升了材料的综合性能。

(2)本发明采用的小分子为有机盐，因此小分子和磷钨酸基纳米颗粒反应后，两者之间通过离子键连接，机械性能更好，介电常数高，介电损耗低。

在本发明的一些实施方式中，所述复合介电材料，在≤90℃温度时下为透明固体。

在本发明的一些实施方式中，所述小分子为至少带有一个碳碳双键的季胺盐。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述小分子为以下所示结构式中的至少一种：

在本发明的一些实施方式中，所述磷钨酸基纳米颗粒，为磷钨酸和磷钨酸盐中的至少一种。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述磷钨酸基纳米颗粒，为磷钨酸。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述磷钨酸粒径约为1nm。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述磷钨酸，分子式为H₃(PW₁₂O₄₀)，即每个纳米颗粒包括一个磷钨酸分子，因此粒径较为统一，约为1nm。