[发明专利]具有高介电常数低介电损耗的热塑性硫化胶基复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及具有高介电常数低介电损耗的热塑性硫化胶基复合材料及制备方法，该复合材料由热塑性硫化胶和导电填料组成，该复合材料的微观结构为海‑岛结构，以热塑性硫化胶的塑料相为基体，以热塑性硫化胶的橡胶粒子为分散相，导电填料选择性分散于塑料相中。与现有技术相比，本发明中导电填料选择性分布于热塑性塑料基体中，可在引入填料时，仍维持复合材料良好的力学性能及其回弹性，另一方面，橡胶分散相的存在抑制了导电网络的构建，在热塑性硫化胶中的塑料基体中形成微电容结构，进一步提高热塑性硫化胶的介电性能，同时维持其低介电损耗性能；本发明可通过调控导电填料含量提高其介电常数，而保持介电损耗在较低水平，并兼具良好的回弹性。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体是指一种具有高介电常数低介电损耗的热塑性硫化胶基复合材料及制备方法。

背景技术

传统无机陶瓷介电材料虽具有介电常数高的优势，但由于其加工温度高，击穿强度低，柔韧性差等缺点，限制了其在嵌入式电容领域中的发展。近年来，伴随着科技信息技术的飞速发展，对介质材料的介电性能要求越来越高，高介电常数、低介电损耗、易加工等综合性能优良的介电材料一直是研究者关注的重点。在以上技术背景的驱动下，通过在聚合物共混物中引导导电粒子或者高介电填料实现高介电材料逐渐受到了关注。通常，控制填充的导电填料的含量能够获得具有高介电常数的复合材料，这主要归因于材料内部填料-弹性体-填料的微电容的形成，然而高含量的纳米粒子会增加复合材料内部的导电通路，导致复合材料介电损耗的升高。因此，为了获得绝缘性能良好的聚合物基高介电材料，纳米粒子选择性分布的设计成为了主要的调控方式；另一方面，如何在引入纳米填料的同时，仍维持复合材料良好的力学性能及其回弹性对于制备高介电常数低介电损耗的复合材料具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有高介电常数低介电损耗的热塑性硫化胶基复合材料及制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供一种具有高介电常数低介电损耗的热塑性硫化胶基复合材料，由热塑性硫化胶和导电填料组成，该复合材料的微观结构为海-岛结构，以热塑性硫化胶的塑料相为基体，以热塑性硫化胶的橡胶粒子为分散相，导电填料选择性分散于塑料相中。

优选地：

所述的热塑性硫化胶由聚合物主体、抗氧剂和硫化剂按照质量比100:0.01-0.2:1-4组成；

所述的聚合物主体由30-50wt.％的热塑性塑料和50-70wt.％的橡胶组成。

优选地，所述的导电填料包括炭黑、碳纳米管、石墨或石墨微片。

优选地，所述的导电填料占热塑性硫化胶的含量为1-40wt.％；当导电填料为碳纳米管时，碳纳米管占热塑性硫化胶的含量为2-10wt.％，当导电填料为炭黑时，炭黑占热塑性硫化胶的含量为8-40wt.％。

优选地，所述的热塑性塑料包括聚丙烯、尼龙6或聚乙烯；所述的橡胶包括可硫化的天然橡胶或合成橡胶。

进一步优选地，所述的橡胶为三元乙丙橡胶。

优选地，所述的硫化剂包括有机过氧化物、酚醛树脂类和硫磺的一种或其复配体系。

优选地，所述的抗氧剂包括四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)或双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)。

本发明第二方面提供所述的具有高介电常数低介电损耗的热塑性硫化胶基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A)熔融混合：将热塑性塑料、橡胶和抗氧剂进行熔融共混；