[发明专利]一种聚合物基介电材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚合物基介电材料的制备方法，涉及介电材料技术领域，该制备方法以负载Ag的陶瓷粒子为填料，聚偏氟乙烯为聚合物基体，先采用物理球磨和化学表面活性剂相结合的方法对陶瓷粒子进行表面改性，然后采用超声辅助磁控溅射的方法对改性后的陶瓷粒子经负载金属Ag制备成复合填料，最后将聚偏氟乙烯和复合填料采用交替多层共挤挤出，本发明制备的聚合物基介电材料具有较高的击穿场强，储能密度，介电常数和低介电损耗，且制备方法功耗小，环保无污染。

技术领域

本发明属于介电材料技术领域，涉及聚合物基介电材料技术领域，具体涉及一种聚合物基介电材料的制备方法。

背景技术

介电材料以静电形式储存能量，在信息、电子和电力行业中都有非常重要的应用。随着电子行业的迅速发展，高介电常数、低介质损耗、低成本、易加工的聚合物基复合材料的研发与应用受到越来越多关注。在电气工程领域，此类聚合物基复合材料可作为介质材料用于高储能密度电容器；在微电子领域，通过选择合适的聚合物基体，可以大规模地制备高电容的嵌入式微电容器，从而保证集成电路的高速和安全运行。但聚合物介电材料存在介电常数比陶瓷材料的低、击穿强度低的不足，需要介电填料的配合制备成聚合物基复合介电材料，才能有更广泛的应用。

无机陶瓷材料具有高介电常数和高热稳定性，但其制备工艺复杂、易脆、介电损耗较大、与目前电路集成加工技术的相容性差等缺点限制了它的应用。但将陶瓷材料添加到聚合物介电材料中，利用陶瓷合和聚合物两相间的界面极化，可有效提高聚合物介电材料的介电常数。金属离子具有良好的导电性能，聚合物介电材料中添加少量的导电粒子可有效的提高其介电性能，碳材料粒子电导率较高，较低用量即可大幅度提高聚合物的介电常数，但是不管是无机陶瓷材料、金属粒子还是碳材料粒子都存在易在基体内团聚的缺点，因此改善填料和聚合物的相容性是目前聚合物基介电材料的研究重点。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种聚合物基介电材料的制备方法，为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种聚合物基介电材料的制备方法，具体步骤如下：

1)填料预处理：将纳米陶瓷粒子与表面活性剂置于高速球磨机中，进行球磨预处理8-15min，得预处理纳米陶瓷粒子；

2)复合填料制备：采用超声辅助磁控溅射方法，将金属Ag负载在预处理纳米陶瓷粒子表面，得复合填料；

3)聚合物基介电材料的制备：将复合填料与聚偏氟乙烯在70-80℃下真空干燥70-80min，干燥后将复合填料与聚偏氟乙烯进行挤压熔融预混，最后将预混料和聚偏氟乙烯进行交替多层共挤挤出，得聚合物基介电材料。

优选的，所述纳米陶瓷粒子为钛酸铜钙、钛酸钡或二氧化钛中任一种。

优选的，所述表面活性剂为非离子表面活性剂，添加方法采用雾化喷洒的方法，添加量为纳米陶瓷粒子质量的1-1.5％。

优选的，所述球磨的转速为5000-6000r/min。

优选的，所述超声的功率为1500-2000w,频率为10-15KHz。

优选的，所述磁控溅射的条件为真空度为7×10^-4-9×10^-4Pa，工作气体为99.99％的氩气，气体流量为10-20mL/min，工作压强为0.4-0.8Pa，溅射功率为30-50w，溅射时间为100-120s。

优选的，所述多层共挤挤出的条件为，一段温度为180-190℃，二段温度为190-210℃，三段、口模和层叠器的温度为200-220℃，螺杆转速为65-80r/min，挤出压力为0.4-0.8MPa。

优选的，所述聚合物基介电材料中复合填料与聚偏氟乙烯的质量比为0.15-0.25:1。