[发明专利]一种改性五氟氧铌酸钾介电复合材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料这一技术领域，特别涉及到一种改性五氟氧铌酸钾介电复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

介电材料是指电介质，是电的绝缘材料。介电性能是指介电材料在电场作用下发生极化，由于电荷重新排布所表现出来的性质。常见的介电材料有无机介电材料和有机介电材料。

人们对介电材料的研究最初是从无机压电陶瓷材料开始的，无机压电陶瓷材料具有高介电常数和高热电稳定性，但其脆性大、加工温度较高。随着信息和微电子工业的飞速发展对半导体器件微型化、集成化、智能化、高频化和平面化的应用需求增加，越来越多的电子元件，如介质基板、介质天线、嵌入式薄膜电容等，既要介电材料具备优异的介电性能，又要其具备良好的力学性能和加工性能，因此，单一的无机介电材料已经不能满足上述要求。而具有高介电性能的复合功能电介质材料可用于制备高储能密度介质，在脉冲率及电子封装技术等军民用领域有着引人瞩目的实用前景。近年来，人们通过以聚合物为基体，引入高介电常数或易极化的纳米尺度的无机颗粒或者其它有机物形成聚合物基复合介电材料。然而，无机颗粒材料在聚合物体系中易发生团聚，在聚合物中分散不均匀，宏观上出现相分离现象等缺陷，严重影响了复合材料的加工性能和介电性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种改性五氟氧铌酸钾介电复合材料的制备方法，该方法采用将五氟氧铌酸钾与聚乙酰胺、偶联剂反应改性，随后与聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸纤维混合，高压反应釜中进行水热反应，再将反应产物加入N,N-二甲基甲酰胺中，超声处理后添加缩水甘油醚型环氧树脂，然后通入惰性气体，进行保温反应，离心后干燥沉淀，最后将混合物螺杆挤出造粒、热压，得到改性五氟氧铌酸钾介电复合材料。制备而成的改性五氟氧铌酸钾介电复合材料，其介电常数高、断裂伸长率高、拉伸强度大，具有较好的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种改性五氟氧铌酸钾介电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将五氟氧铌酸钾15份加入到其重量80倍的蒸馏水中，加热升温至80℃后搅拌溶解，加入聚乙酰胺3份，保温搅拌15-20分钟，随后滴加2 mol/L的盐酸使pH至4.5，再加入偶联剂2份，搅拌30分钟得到混合溶液，最后在烘箱中于110℃条件下干燥，至水分全部蒸发完毕，得改性五氟氧铌酸钾；

（2）将改性五氟氧铌酸钾与聚甲基丙烯酸甲酯6-8份、聚碳酸纤维4-5份混合，加入120份去离子水搅拌均匀，注入高压反应釜中进行水热反应，随后降温至常温，得到初级反应混合物；

（3）将初级反应混合物加入到其重量10-17倍的N,N-二甲基甲酰胺中，超声处理25分钟，随后加入缩水甘油醚型环氧树脂8份，然后通入惰性气体，在120℃的油浴中保温反应120-150分钟，趁热离心后将沉淀在60℃下真空干燥18小时，得次级反应混合物；

（4）将次级反应混合物投入到螺杆挤出机中，经熔融挤出后送入造粒机造粒，随后将得到的颗粒状材料放在压片机上，在温度为250-280℃，压力为10 Mpa的工艺条件下，热压30分钟，得介电复合材料。

优选地，所述步骤（1）中的偶联剂为硅烷偶联剂。

优选地，所述步骤（2）中的水热反应的温度为800-850℃，压力2-5MPa，反应时间为50分钟。

优选地，所述步骤（4）中的螺杆温度为320℃，螺杆转速为500转/分钟。

进一步的，本发明还公开了所述的改性五氟氧铌酸钾介电复合材料在电子器件产品中的应用。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

（1）本发明的改性五氟氧铌酸钾介电复合材料的制备方法采用将五氟氧铌酸钾与聚乙酰胺、偶联剂反应改性，随后与聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸纤维混合，高压反应釜中进行水热反应，再将反应产物加入N,N-二甲基甲酰胺中，超声处理后添加缩水甘油醚型环氧树脂，然后通入惰性气体，进行保温反应，离心后干燥沉淀，最后将混合物螺杆挤出造粒、热压，得到改性五氟氧铌酸钾介电复合材料。制备而成的改性五氟氧铌酸钾介电复合材料，其介电常数高、断裂伸长率高、拉伸强度大，具有较好的应用前景。

（2）本发明的改性五氟氧铌酸钾介电复合材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。

实施例1