[发明专利]一种高介电性能三元复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高介电性能三元复合材料及其制备方法，属于嵌入式电容器和半导体存储器件等的应用领域。本发明复合材料由聚偏氟乙烯和填料组成，填料为硅烷偶联剂KH550改性碳化硅纳米线和硅烷偶联剂KH570改性四针状氧化锌晶须；是按下述步骤进行的：将KH550‑SiCNWs和KH570‑T‑ZnOw溶于N,N二甲基甲酰胺中，室温超声震荡至少2h，加入PVDF粉末，在室温下超声溶解反应至少4h，得到掺杂改性填料溶胶；然后进行抽滤和抽气泡，然后铺膜，然后烘干，得到复合薄膜；积叠放后热压，得高介电性能三元复合材料。相较于SiCNWs/PVDF二元复合材料，本发明的三元复合材料具有更加优异的介电性能。

技术领域

本发明涉及一种高介电性能三元复合材料。属于嵌入式电容器和半导体存储器件等的应用领域。

背景技术

随着我国经济和科技的高速发展，电容器的微型化和嵌入式以及高容量存储器件的需求急剧增加。以聚合物为基体制备具有高介电常数和低接电损耗的杂化材料成为现代电介质材料的发展趋势。

聚偏氟乙烯较其他聚合物具有较高的介电常数、较低的介电损耗和良好的柔韧性，所以被广泛应用于嵌入式电容器和半导体存储器件中。但是，聚偏氟乙烯是一种热塑性聚合物，有限的介电常数满足不了现代嵌入式电容器和半导体存储器件对材料高介电性能的要求，碳化硅纳米线作为高介电常数的铁电陶瓷广泛应用于聚合物中改善聚合物的介电性能。

但是掺杂量较高时，随着复合材料的介电常数的提高时其介电损耗也急剧上升，达不到高容量电器元件对聚合物介电性能的要求。因此，开发一种高介电常数、低介电损耗性能的杂化材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高介电性能三元复合材料。

以质量百分比计，高介电性能三元复合材料由70％～80％的聚偏氟乙烯(PVDF)和20％～30％的填料组成，其中，填料为硅烷偶联剂KH550改性碳化硅纳米线和硅烷偶联剂KH570改性四针状氧化锌晶须；是按下述步骤进行的：

步骤a、用硅烷偶联剂KH550改性碳化硅纳米线(SiCNWs)，得到KH550-SiCNWs；

步骤b、用硅烷偶联剂KH570改性四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)，得到KH570-T-ZnOw；

步骤c、将KH550-SiCNWs和KH570-T-ZnOw溶于N,N二甲基甲酰胺中，室温超声震荡至少2h，加入PVDF粉末，在室温下超声溶解反应至少4h，得到掺杂改性填料溶胶。

步骤d、对步骤c获得的溶胶进行抽滤和抽气泡，然后铺膜，然后烘干，得到复合薄膜；

步骤e、将步骤d获得的复合薄膜堆积叠放后热压，得高介电性能三元复合材料。

进一地限定，硅烷偶联剂KH550与碳化硅纳米线(SiCNWs)的质量比为0.01:1～0.05:1。

进一地限定，硅烷偶联剂KH570与四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)的质量比为0.01:1～0.05:1。

进一地限定，碳化硅纳米线与四针状氧化锌晶须的质量之比为(1～5):1。

进一地限定，聚偏氟乙烯的分子量为500000～800000。

进一地限定，所述碳化硅纳米线的直径为0.5～1μm，长径比为100～120。

进一地限定，步骤a所述改性是将0.5g～1g碳化硅纳米线(SiCNWs)分散在100ml～200ml醇水溶液中，加入0.01g～0.05g硅烷偶联剂KH550，在50℃～100℃下恒温搅拌2h以上，置于80℃～100℃的烘箱中鼓风烘干6h～12h后，得到KH550-SiCNWs，所述醇水溶液为体积浓度为95％的乙醇的去离子水溶液。