[发明专利]一种高介电常数聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种高介电常数聚丙烯复合材料，有聚丙烯、羧基化碳纳米管、改性钛酸钡、相容剂、抗氧剂、润滑剂、其他助剂按重量份组成；羧基化碳纳米管是由碳纳米管经过浓硫酸、浓硝酸羧基化处理后制得；改性钛酸钡是由钛酸钡和偶联剂加入无水乙醇中，反复研磨至混合均匀后，反复经加入去离子水超声分散、离心分离，分离产物经真空干燥制得。本发明复合材料改性钛酸钡分散在羧基化碳纳米管周围，均匀的分散在基体中。羧基化碳纳米管构成被聚丙烯包覆三维导电网络的微观电容器；改性钛酸钡与聚丙烯形成众多的界面结合点的介电层。本发明材料介电常数高，机械性能优异，制备方法简单，工业化程度高，在微电子高科技和航空航天领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种高介电常数聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术背景：

高性能介电材料具有优秀的储能和均匀电场的特点，在电子、半导体、电气工程等领域具有非常广阔的应用前景。介电材料根据其介电常数的高低可以分为低介电和高介电材料，其中低介电常数一般指低于3.0的材料，高介电材料则是指介电常数大于SiO2(介电常数等于3.9)的电介质材料的泛称。聚丙烯是一种半结晶聚合物，作为五大通用塑料之一，具有优异的机械性能，耐酸耐碱，良好的耐热性，此次，具有很好的高频绝缘性，在汽车、家电、包装等领域被广泛的应用。然而常规的聚丙烯介电常数在2.2-3.0左右，属于低介电常数材料，当高聚物在高频干燥、塑料薄膜高频焊接以及大型高聚物制件的高频热处理等情况下使用时,对于其介电性能要求较高，常规的聚丙烯难以满足其要求，制约着聚丙烯的应用范围，因此如何提高其介电常数成为行业内迫切的需求。近年来，随着电子设备的快速发展，要求介电材料具有良好的介电性能和较高的力学性能。碳纳米管是新型的准一维材料，具有高长径比，高导电性，及良好的力学性能，掺杂到聚丙烯中能赋予复合材料优异的介电性能，同时能提高复合材料的机械性能。钛酸钡是一种强介电化合物材料，具有高介电常数和低介电损耗。碳纳米管与钛酸钡杂化改性聚丙烯，可以起协同作用，极大地提高聚丙烯的介电常数，扩宽聚丙烯的应用领域，在微电子高科技和航空航天领域具有广泛的应用前景。但是，碳纳米管、钛酸钡分别掺杂到聚丙烯中时，会出现团聚现象，影响聚合的介电常数及力学性能。

发明内容

为克服聚丙烯介电常数低，碳纳米管、钛酸钡易在聚丙烯基体中团聚的问题，本发明提供了一种高介电常数聚丙烯复合材料及其制备方法，该方法制备所得的复合材料具有较高的介电常数，同时具有较好的机械性能。

一种高介电常数聚丙烯复合材料，有以下组分按重量份数组成：

聚丙烯69-86份；

羧基化碳纳米管1-3份；

改性钛酸钡11-23份；

相容剂2-6份；

抗氧剂0.2-0.4份；

润滑剂0.5-1份；

其他助剂0-2份；

所述羧基化碳纳米管是由碳纳米管经过浓硫酸、浓硝酸羧基化处理后制得；

所述改性钛酸钡是由钛酸钡10-20份和偶联剂1-3份加入无水乙醇中，反复研磨至混合均匀后，加入去离子水经超声分散、离心分离反复3次，分离产物经真空干燥制得。

进一步的，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的至少一种。

进一步的，所述钛酸钡粒径为颗粒尺寸在0.8-2.0μm。

进一步的，所述相容剂为均聚聚丙烯接枝马来酸酐，其接枝率为0.8-1.2％。

进一步的，所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯中的至少一种。