[发明专利]一种聚醚酰亚胺/钛酸钡/石墨烯介电复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚醚酰亚胺/钛酸钡/石墨烯介电复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：1）按一定比例，将乙醇与聚醚酰亚胺混合配制聚醚酰亚胺溶液，采用物理分散方法将石墨烯与钛酸钡（BaTiO3，BT）均匀分散在聚醚酰亚胺溶液，经超声波细胞粉碎处理20‑25min，得到聚醚酰亚胺/钛酸钡/石墨烯混合溶液；2）混合溶液经90‑100℃真空条件下热处理2‑2.5 h，以排除乙醇溶剂和水，然后加入固化剂，搅拌混合均匀，获得固化体系；3）固化体系在室温下真空除气30‑35min，而后在45‑55℃下热固化4‑5 h，90‑100℃下固化5‑6h，得到聚醚酰亚胺/钛酸钡/石墨烯复合材料。该方法工艺简单，制备周期短，制备得到的到复合材料介电常数高。

技术领域

本发明涉及介电复合材料制备技术领域，具体是一种聚醚酰亚胺/钛酸钡/石墨烯介电复合材料的制备方法。

背景技术

高分子材料有很多的优点，其性能非常优异，如强度高、质量轻、加工性能好、电气绝缘性能好、韧性好，以及价格便宜等，在很多领域里正在被广泛地应用。但是高分子材料的加工性能差、耐老化性能差，高温性能差，强度方面有一定的局限，易应力松弛和蠕变，介电常数低。21世纪以来科技的巨大发展带动着各行业的进步，使传统聚合物的材料使用受到了限制。这时高分子材料与金属材料、无机非金属材料的有效复合，可以改善高分子聚合物材料的一些性能，如易加工性、介电性能的大幅升高以及力学性能的升高，使高分子材料的应用得到了很大的拓宽。

高介电材料主要包括的有高介电性能的无机材料，比如陶瓷材料BaTiO3，还有高介电性能的高分子聚合物材料。当前制备高介电常数材料的主要方法就是，将介电陶瓷或导体填料等功能体加入到高分子聚合物基体中制成复合材料。然而介电陶瓷/聚合物复合材料和导体/聚合物复合材料都是各具特色的，前者想要获得高介电常数一般应加入高含量的介电陶瓷，不利于加工，烧结温度过高，同时还有可能导致材料的柔性和机械性能变差，使用寿命和材料稳定性都会下降，而后者的介电损耗相对较高。于是，大量的导体/介电陶瓷/聚合物三元复合材料开始被研制。将高介电陶瓷、导电粒子分别或者是同时加入到聚合物基体中, 可以获得具有较高的介电性能的材料。因此，将陶瓷颗粒（低损耗）与导电粒子（高介电）混合，再与高分子聚合物复合，这成为制备高介电、低损耗复合材料的一种较为合适的方法。

石墨烯在很多方面都具有很好的性能，石墨烯很小的填充量也能明显地改善复合材料的各方面性能。石墨烯同时具有纳米硅片和碳纳米管的优点，这样石墨烯在提髙聚合物材料力学性能的同时还可以提高聚合物材料的导电、导热性能。正是由于石墨烯优越的化学和物理性能，在新材料中的应用特别广泛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚醚酰亚胺/钛酸钡/石墨烯高介电复合材料的制备方法，该方法工艺简单，制备周期短，制备得到的到复合材料介电常数高。

实现本发明目的的技术方案是：

一种聚醚酰亚胺/钛酸钡/石墨烯介电复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：

1）按一定比例，将乙醇与聚醚酰亚胺混合配制聚醚酰亚胺溶液，采用物理分散方法将石墨烯与钛酸钡（BaTiO3，BT）均匀分散在聚醚酰亚胺溶液，经超声波细胞粉碎处理20 -25min，得到聚醚酰亚胺/钛酸钡/石墨烯混合溶液；

2）混合溶液经90-100℃真空条件下热处理2-2.5 h，以排除乙醇溶剂和水，然后加入固化剂，搅拌混合均匀，获得固化体系；

3）固化体系在室温下真空除气30-35min，而后在45-55℃下热固化4-5 h，90-100℃下固化5 -6h，得到聚醚酰亚胺/钛酸钡/石墨烯复合材料。

步骤1）中，所述的聚醚酰亚胺与乙醇的质量比为4:1。

步骤1）中，所述的聚醚酰亚胺、钛酸钡、石墨烯的质量比为100：10-15：0.5-2。