[发明专利]一种氰酸酯树脂基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氰酸酯树脂基复合材料，特别涉及一种渗流阈值极低的高介电常数的氰酸酯树脂基复合材料及其制备方法，属于高介电常数复合材料技术领域。

背景技术

具有轻质、易加工、低成本和良好机械性能等优点的高介电常数(高K值)材料在电子与电气工程领域受到广泛的关注。然而，单一组分材料自身单一的性能很难兼顾工艺性和使用性能的要求。设计、开发新型高介电常数复合材料不仅能实现单相材料的优势互补，还可能被赋予新的优异性能，实现复合材料性能的最优化。

近年来，关于高介电常数复合材料的研究很多，其中最常用的一种方法是制备陶瓷/聚合物复合材料，利用陶瓷本身的高介电特性提高复合材料的介电常数。然后，这种方法一般都需要较大的陶瓷填充量。文献“聚酰亚胺/钛酸钡复合膜介电性能及其影响因素的研究”(刘卫东等，[J]功能材料，2007，7(38)：1106-9)中，公开了一种将聚酰胺酸溶液与硅烷偶联剂处理的钛酸钡粒子进行溶液共混制备的复合材料，在钛酸钡体积分数达50％时，介电常数达35。大的陶瓷填充量会对复合材料的机械性能造成影响，使聚合物基体失去原有的柔韧性。为了改善这一现象，目前，设计和制备高K值聚合物基复合材料的一个重要而典型的方法是形成一类具有渗流行为的导体/聚合物复合材料，在渗流阈值处，复合材料的介电常数会出现非线性增强。但是一般的球形导体填料的渗流阈值为16vt％以上，如Qi等人(Qi L，Lee BI，Chen S，Samuels WD，Exarhos GJ.High-dielectric-constant silver-epoxycomposites as embedded dielectrics.Adv Mater 2005；17(14)：1777-81.)制备的银/环氧树脂复合材料，在填料含量为22vt％时，复合材料的介电常数达到最大值308(1kHz)。虽然导体/聚合物复合材料能以比陶瓷/聚合物复合材料相对低的填充量得到更高的介电常数，但是导体填料较高的渗流阈值仍然对复合材料的柔韧性有一定的影响。如何选择合适的导体填料使复合材料具有低的渗流阈值值得关注。

为了能更大程度地提高介电常数，人们开始关注导体/介电陶瓷/聚合物三元复合材料的研发。目前这类材料的复合效应研究是同时基于混合法则和渗流理论而展开的。而如何利用填料与填料间、填料与基体间的协同效应产生额外的性能优化效果尚未有深入的研究。近年来，一些研究者开始关注到陶瓷粒子对三元复合材料渗流阈值的影响。有文献(Yao SH，Dang ZM，JiangMJ，Bai JB.BaTiO₃-carbon nanotube/polyvinylidene fluoridethree-phase composites with high dielectric constant and lowdielectric loss.Appl Phys Lett 2008；93(18)：182905.)报道了在碳纳米管/钛酸钡/聚偏氟乙烯复合材料的研究中发现陶瓷粒子可以降低复合材料的渗流阈值，而在文献(Shri Prakash B，Varma KBR.Dielectric behaviorof CCTO/epoxy and Al-CCTO/epoxy composites.Compos Sci Technol2007；67(11-12)：2363-8.)中，对铝/钛酸铜钙/环氧树脂的研究却得出了相反的结论。如何选择和改性组分使复合材料的组分之间易于产生协同效应，并且利用其协同效应进一步降低复合材料的渗流阈值，使复合材料的介电性能得到1+1＞2的优化效果值得探讨。