[发明专利]一种基于碳纳米管的介电复合材料

说明书

本发明公开了一种基于碳纳米管的介电复合材料；所述的介电复合材料是由甲氧基聚乙二醇修饰后的碳纳米管与聚偏氟乙烯树脂或聚偏氟乙烯共聚物树脂基体复合而成；得到了在低碳纳米管含量条件下，介电常数相对于纯聚合物基体得到了明显的增加，并且保持了非常低的介电损耗。本发明为开发高性能的介电复合材料提供了新的途径。

技术领域

本发明涉及一种基于碳纳米管的介电复合材料。

背景技术

高介电常数、低介电损耗的介电复合材料广泛应用于电子工业领域。一般地，无机物/聚合物复合材料是最有潜力的介电材料之一，因为该类复合材料可以同时结合无机物和聚合物各自不同的优点，形成优势互补。无机相一般包括铁电陶瓷材料(如钛酸钡、二氧化钛、钛酸锶钡和锆钛酸铅等)和导体材料(如银粉、碳粉、碳纳米管和石墨烯等)二大类。0-3型的陶瓷/聚合物复合材料的介电常数在低陶瓷固相含量的情况相对于纯聚合物基体增加不明显，其渗流阈值往往高达60vo％以上，在如此高的陶瓷含量下，复合物一方面基本上失去了柔性，另一方面其内部缺陷会越来越多，导致其介电损耗会明显增加。碳纳米管/聚合物复合材料是一类非常潜在的介电复合材料，因为其在很低碳纳米管含量下可以获得优异的介电性能(渗流阈值一般低于10％)。

然而这类材料也存在一些问题，碳纳米管由于其存在高的长径比，表面能大，与有机物混合后很难分散均匀，并且由于碳纳米管和聚合物基体的表面性质差异，复合后，二相的相容性也存在很大问题，因此解决碳纳米管在基体中的分散和结合性问题是制备高性能的碳纳米管/聚合物复合材料的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管介电复合材料，可有效提升介电材料的介电常数的同时，还具有低介电损耗。

本发明更进一步的目的还体现在，可以在低碳纳米管含量下实现了优异的介电性能，相比陶瓷材料大大节约了成本，适合工业化应用。

本发明的技术方案是：

该介电复合材料是由甲氧基聚乙二醇修饰的碳纳米管与聚偏氟乙烯树脂或聚偏氟乙烯共聚物树脂基体复合而成；所述的甲氧基聚乙二醇修饰的碳纳米管相对于所述的基体的质量分数为1％～18％。

所述的甲氧基聚乙二醇修饰碳纳米管是通过以下方式制得，将碳纳米管在浓HNO₃和浓H₂SO₄组成的强氧化剂中超声处理后，与甲氧基聚乙二醇发生酯化反应得到。

碳纳米管为单壁碳纳米管或者多壁碳纳米管中的一种或者几种。

本发明优选所述的甲氧基聚乙二醇修饰的碳纳米管相对于所述的基体的质量分数为3％～10％。

所述的甲氧基聚乙二醇的数均分子量大小为1000～20000。优选4000～10000。

甲氧基聚乙二醇的数均分子量为2000时，所述的甲氧基聚乙二醇修饰的碳纳米管相对于所述的基体的质量分数为1％～6％。

所述的在偏氟乙烯树脂或偏氟乙烯共聚物树脂中加入甲氧基聚乙二醇修饰后的碳纳米管，球磨分散，浇注成型，热压后得到介电复合材料。

本发明的有益效果