[发明专利]改性纳米铁酸钴/聚芳醚腈介电复合材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种改性纳米铁酸钴/聚芳醚腈介电复合材料，以聚芳醚腈为基体，以改性纳米铁酸钴为填料；改性纳米铁酸钴为以纳米铁酸钴为内核，以改性剂的高聚物或分解物为外壳的核壳结构。本发明还公开了一种改性纳米铁酸钴/聚芳醚腈介电复合材料的制备工艺，该工艺将改性纳米铁酸钴加入到DMSO中并加入酚酞啉、2,6‑二氯苯腈、无水K₂CO₃和甲苯进行反应，经稀释、沉降、纯化和干燥后热压成型得到产物。本发明介电复合材料的核壳结构提高了改性纳米铁酸钴和聚芳醚腈的相容性，从而提高了材料的介电常数；本发明的方法提高了改性纳米铁酸钴在聚芳醚腈中的分散性，进一步提高了材料的介电常数，同时增强了材料的机械性能。

技术领域

本发明属于高分子介电材料技术领域，具体涉及一种改性纳米铁酸钴/聚芳醚腈介电复合材料及其制备工艺。

背景技术

电子科技行业的发展日新月异，高介电常数材料在电容器、能量储存等微电子领域的应用受到了广泛关注。材料的介电常数往往决定着器件的小型化水平。

聚芳醚腈是一类分子主链上含有大量苯环和醚键，侧链带有氰基的半结晶性聚合物。其结构中大量的苯环赋予材料优异的耐高温性，以及高强度、高模量和优良的耐化学药品性，而强极性的氰基增强了分子链之间的偶极-偶极作用，也提高了聚合物的耐热性能和机械强度。柔性的醚键使其具备较好的加工性能且成型效率高。这些优异的性能使得聚芳醚腈在航空航天、医疗、食品等领域应用广泛，但是其较低的介电常数限制了其更广泛的应用。铁酸钴具有良好的电磁性能，将其与聚合物基体结合能大大提高材料的介电常数。

近年来，人们对无机填料/有机聚合物复合材料进行了大量的研究工作。传统的无机填料/有机聚合物复合材料的制备方法为熔融共混法，将无极纳米粒子直接引入有机聚合物基体中。但由于纳米粒子具有较大的比表面积，很容易团聚，在有机聚合物中分散程度低，甚至直接形成孔洞或者导电通路，导致复合材料的介电损耗大幅度增加，同时大大削弱了复合材料的机械性能。因此，如何实现纳米粒子在聚合物基体中的均匀分散，提高无机填料与有机聚合物基体的相容性，制备出具有高介电、低损耗和优良机械性能的复合材料成为研究的焦点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种改性纳米铁酸钴/聚芳醚腈介电复合材料，该材料以聚芳醚腈为基体，以改性纳米铁酸钴为填料，且改性纳米铁酸钴为以纳米铁酸钴为内核，以改性剂的高聚物或分解物为外壳的核壳结构，该核壳结构极大地提高了改性纳米铁酸钴和聚芳醚腈的相容性，避免了改性纳米铁酸钴的团聚，提高了改性纳米铁酸钴/聚芳醚腈介电复合材料的介电常数，降低了介电耗损。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：改性纳米铁酸钴/聚芳醚腈介电复合材料，其特征在于，以聚芳醚腈为基体，以改性纳米铁酸钴为填料；所述聚芳醚腈与改性纳米铁酸钴的质量之比为100:(1～20)；所述改性纳米铁酸钴为以纳米铁酸钴为内核，以改性剂的高聚物或分解物为外壳的核壳结构。

上述的改性纳米铁酸钴/聚芳醚腈介电复合材料，其特征在于，所述改性剂为正硅酸乙酯、盐酸多巴胺或苯乙烯，所述改性剂的分解物为二氧化硅，改性剂的高聚物为聚多巴胺或聚苯乙烯。

另外，本发明还提供了一种改性纳米铁酸钴/聚芳醚腈介电复合材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采用改性剂对纳米铁酸钴进行改性，得到改性纳米铁酸钴；所述改性剂的质量为纳米铁酸钴质量的1％～22％；