[发明专利]一种具有低介电损耗的聚氟苯酯聚合物的制备方法

说明书

本发明提供一种具有低介电损耗的聚氟苯酯聚合物的制备方法，通过高饱和电子定域结构和低可极化电子云结构，减小极化损耗，从而降低聚合物的介电损耗。本发明低介电损耗的聚氟苯酯聚合物的原料来源广泛，材料成本低廉，可用于聚合物薄膜电容器。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种具有低介电损耗的聚氟苯酯聚合物的制备方法。

背景技术

由于具有极高的充放电速度、功率密度、工作电压和充放电效率，聚合物薄膜电容器在智能配网大功率快速调控和新能源汽车交直流变换的被广泛应用。目前主流的有机薄膜电容材料是双轴拉伸聚丙烯(BOPP)。虽然其介电常数小，在标准工作场强下(200MV/m)储能密度低，，但其介电损耗极小(介质损耗因子小于0.0005)，特别适用于在电网配网和新能源汽车等快速充放电场景。因此，开发新型薄膜电容电介质，实现对BOPP的替代的关键不仅是提高其储能密度，更重要的是保障低介电损耗这个前提。

一些公开的资料报道了基于高介电聚合物材料，尤其是基于铁电聚合物。典型的例子包括聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)基储能薄膜等。这些薄膜在200MV/m工作场强下储能密度可以达到BOPP的3倍以上(IEEE Tms.Dielectr.Electr.Insul.2017,24,697；Polymer 2009,50,707)，但是介质损耗因子往往超过10^-2数量级，导致在快速充放电应用场景下损耗产热极大，严重影响器件整体可靠性。

有机无机复合主要是通过引入无机非金属物质提高介电常数和击穿强度(NanoEnergy 2017,31,49)，但是复合后薄膜的介电损耗主要还是由聚合物基体决定。且目前很难在双轴拉伸工艺下控制无机填料分散与分布。

叠层结构的主要目的是提高聚合物的击穿强度(Adv.Mater.2015,27,6658)，其介电损耗则受到叠层结构包含的多种聚合物的共同影响。而开发出介电损耗与BOPP相当的高储能密度薄膜是发展低介电损耗高储能密度叠层结构薄膜的前提。

一些公开已知的非铁电聚合物如通用塑料和工程塑料中的聚酰胺、聚酯等虽然介电常数在BOPP的2倍以上，但是介质损耗因子普遍在0.05以上，聚苯乙烯、聚碳酸酯等介质损耗因子虽然与BOPP相当，但是介电常数并不高，且击穿强度远小于BOPP，导致实际运行的工作场强低，储能密度反而更小。

另一些公开的资料报道了非铁电聚合物如聚酰亚胺、聚醚酰亚胺等介质损耗因子较低(0.006),但因为介电常数并不高，相对BOPP优势主要在高温储能领域(Macro.Mater.Eng.2019,304,1800709)。且目前国内溶液成膜工艺的技术成熟度并不高。

还有一些公开的资料研究了聚脲、聚硫脲等虽然兼具突出的介电常数(4.5)和较好的介质损耗因子(部分材料0.005)(Adv.Energy Mater.2013,3,1051；J.Mater.Sci.2017,52,10321；J.Electron.Mater.2020,137,48469)，但是普遍存在成膜困难，薄膜脆性大等问题。

因此，需要开发一种适用于现有薄膜成型加工工艺的具有低介电损耗的聚氟苯酯聚合物。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种具有低介电损耗的聚氟苯酯聚合物的制备方法，通过高饱和电子定域结构和低可极化电子云结构，减小极化损耗，从而降低聚合物的介电损耗。该聚合物原料来源广泛，材料成本低廉，可用于聚合物薄膜电容器。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种具有低介电损耗的聚氟苯酯聚合物的制备方法，该制备方法包括以下原料：

反应物I为含高饱和基团的二缩水甘油基的化合物；

反应物II为含氟的伯胺化合物；

反应物III为含高饱和基团的二酚化合物；