[发明专利]一种高介电铜/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高介电铜/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法。包括如下步骤：S1.将聚偏氟乙烯粉末与溶剂N,N‑二甲基甲酰胺混合均匀，得到粘稠液体；S2.对铜进行表面处理：将铜颗粒、偶联剂L‑半胱氨酸，混合与溶剂N,N‑二甲基甲酰胺中，超声处理10～30min；S3.将步骤S1得到的粘稠液体倒入步骤S2的混合物中，搅拌均匀得到混合溶胶；S4.将步骤S3得到的混合溶胶延流到载片上，并刮成薄膜，然后真空加热至140～150℃，保温0.5～1.5h，冷却至室温，得到高介电铜/聚偏氟乙烯复合材料。本发明通过引入新的环保偶联剂，提高了铜在聚偏氟乙烯基底中的分散性，不仅能有效解决细小导电粒子/聚合物复合材料体系存在的介电损耗高的问题，同时还有效提高了介电常数。

技术领域

本发明涉及聚合物复合材料的制造技术领域，更具体地，涉及一种高介电铜/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法。

背景技术

随着微电子技术的迅速发展，电子元器件逐渐代替传统元器件，其小型化、高储能、多功能化的要求是必然趋势。无源器件因需求持续增长受到广泛关注，特别是嵌入式无源电器，它能够有效节约电路板表面空间、缩小尺寸并减少重量和厚度，提高整体性能。而微电子技术的这种发展趋势对聚合物材料的介电性能提出了更高的要求。

单纯的聚合物的介电常数较低，通过掺杂形成的两相/三相复合材料，能够有效提升其介电常数。大部分的陶瓷都具有较高的介电常数，而陶瓷填充聚合物得到的复合材料也得到广泛研究。但要使陶瓷/聚合物达到理想的介电常数，一般要加入大量的陶磁颗粒，虽然能够提高符合材料的介电常数，但同时也导致了复合材料的介电损耗升高，且大大降低了其力学性能和加工性能。

金属填充的聚合物复合材料因其具有渗流现象，当导电粒子达到一定浓度时，由于电场极化作用，复合材料的介电常数会急速增大。其中，铜基复合材料因其优异的高介电性能而受到广泛关注。然而，在复合材料制备过程中，由于铜颗粒小、密度大、易发生团聚现象，特别是在含量接近渗流阈值的情况下，进而导致复合材料有较大的电介质损耗较大。

为了满足实际应用中对介电性能的要求，需要在维持其介电常数的同时减小其介电损耗，但目前制备的铜/聚偏氟乙烯复合材料的介电常数，仍存在提高的空间，因此有必要提供一种介电常数更高的铜/聚偏氟乙烯复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高介电铜/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法。本发明所述方法通过对铜的表面处理以及引入新的环保偶联剂，增加了铜和聚偏氟乙烯的界面作用，提高了铜在聚偏氟乙烯集体中的分散性，得到了高介电低损耗的铜/聚偏氟乙烯复合材料。

本发明的上述目的是通过以下方案予以实现的：

一种高介电铜/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将聚偏氟乙烯粉末与溶剂N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，得到粘稠液体；

S2.对铜进行表面处理：将铜颗粒、偶联剂L-半胱氨酸，混合与溶剂N,N-二甲基甲酰胺中，超声处理10～30min；

S3.将步骤S1得到的粘稠液体倒入步骤S2的混合物中，搅拌均匀得到混合溶胶；

S4.将步骤S3得到的混合溶胶延流到载片上，并刮成薄膜，然后真空加热至140～150℃，保温0.5～1.5h，冷却至室温，得到高介电铜/聚偏氟乙烯复合材料。

本发明在铜表面的前处理过程中，引入新的环保偶联剂，替代原有的商业化的硅烷偶联剂，提高了铜在聚偏氟乙烯集体中的分散性，不仅能有效解决细小导电粒子/聚合物复合材料体系存在的介电损耗高的问题，同时还有效提高了介电常数。

优选地，步骤S2中，L-半胱氨酸的用量为铜的摩尔数的0.3～2％。

更优选地，步骤S2中，L-半胱氨酸的用量为铜的摩尔数的1％。