[发明专利]一种高电致形变介电弹性体复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高电致形变介电弹性体复合材料，其特征在于，包括：

弹性体基体：100质量份

硫化剂：1-5质量份

改性高介电常数陶瓷填料：10-50质量份；

所述复合材料在1kHz下的介电常数为3.4-21.5；杨氏模量为0.42-1.79MPa；电击穿电压为50-78kV/mm，电致形变为32％-50％。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述弹性体基体为丁腈橡胶，硅橡胶、天然橡胶或丙烯酸酯橡胶。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述硫化剂为硫磺体系或有机过氧化物体系；所述硫磺体系为硫磺、氧化锌和硬脂酸；所述有机过氧化物体系为二(4-甲基苯甲酰)过氧化物、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯(DCP)或2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述改性高介电常数陶瓷填料为：二氧化硅、二氧化钛或钛酸钡，且平均粒径为30-500nm，PCPA的平均厚度为2-5nm。

5.权利要求1所述高电致形变介电弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备三羟甲基氨基甲烷水溶液；

2)将邻苯二酚与多胺化合物加入步骤1)制备的水溶液；

3)将高介电常数陶瓷填料加入步骤2)所得溶液中；利用PCPA层表面的邻苯二酚基、氨基和硅烷偶联剂上的官能团反应，在所述填料表面自聚合形成聚(邻苯二酚/多胺)(PCPA)层，实现表面二次功能化，形成表面修饰的高介电常数陶瓷填料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多胺化合物为乙二胺、四乙二基五胺、季戊四胺和三乙四胺中的一种或多种；所述硅烷偶联剂为KH560、KH570和Si69中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

步骤1)中将适量三羟甲基氨基甲烷加入到100ml去离子水中，调节PH值为8-10，制备成溶液1；

步骤2)中将质量为0.5-3g的邻苯二酚和质量为0.25-1.5g的多胺加入到溶液1中，制备成溶液2；

步骤3)中将质量为10-40g的高介电常数陶瓷填料缓慢添加到溶液2内，同时将所制备的混合溶液放置于恒温磁力搅拌器内，设定水浴温度为25℃，设定搅拌速度为200-500r/min，恒温反应3-10h，制备成溶液3。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

4)将溶液3的温度升高至40-80℃，然后向其中添加质量分数1％-15％的硅烷偶联剂，恒温反应3-8h，制备成溶液4；

5)将溶液4进行过滤，所得物用去离子水洗涤3-5次，在烘箱内烘干，得到改性高介电常数陶瓷填料。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

6)将所得改性高介电常数填料与弹性体基体进行混炼；

7)使用程序控制压片机进行硫化。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

步骤6)在双辊开炼机上进行混炼，混炼温度为25-40℃，混炼均匀后放置7-24h；

步骤7)中控制模区温度为120-160℃，压片时间为0.5-2h，压力为15-25MPa，得到高电致形变的介电弹性体复合材料。