[发明专利]螯合物增容法提高陶瓷/聚合物复合材料介电性能的方法

说明书

本发明公开了螯合物增容法提高陶瓷/聚合物复合材料介电性能的方法，马来酸酐‑醋酸乙烯酯螯合聚合物（VM）的制备，马来酸酐‑丙烯酰胺‑丙烯酸三元螯合共聚物制备；陶瓷聚合物复合材料的制备，按照质量比例称取钛酸铅和PVDF粉末或BaTiO₃和PVDF粉末或CCTO和PVDF粉末，混合后研磨，加入二元共聚物，压片，取出制得的钛酸铅/PVDF样片或钛酸钡/PVDF或CCTO/PVDF的复合聚合物样片；合成马来酸酐‑丙烯酰胺‑丙烯酸三元螯合共聚物，并将其加入到以PVDF为聚合物基体组分和陶瓷为高介电填充组分的陶瓷/聚合物复合材料中，进行陶瓷/聚合物复合材料的界面改性来提高陶瓷/聚合物复合材料的介电性能。

技术领域

本发明涉及螯合物增容法提高陶瓷/聚合物复合材料介电性能的方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

随着微电子技术的迅速发展和应用，对电子元件提出大容量，小体积，长寿命，高可靠性等新要求。自日本的北山-中村试制了PVDF-BaTiO₃的柔性复合材料以来，介电复合材料的研究成为了一大热门领域。对于介电复合材料，不同的连接形式中，陶瓷相和聚合物相的空间分布状态不同，将会导致电场分布的差异，而最终影响复合材料的介电性能。人们选用不同的陶瓷和聚合物进行复合，并不断探索复合工艺，只是到目前为止陶瓷/聚合物复合材料的介电性能还没有达到令人满意的地步，本发明通过加入少量螯合物增容剂改善陶瓷和聚合物间的相容性，从而提高陶瓷/聚合物复合材料介电性能,制备出具有高介电常数低介电损耗的陶瓷/聚合物复合材料。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供螯合物增容法提高陶瓷/聚合物复合材料介电性能的方法，本发明制备的改性陶瓷/聚合物复合材料的介电性能相较于未改性的陶瓷/聚合物复合材料有明显的提高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：螯合物增容法提高陶瓷/聚合物复合材料介电性能的方法包含以下步骤：

步骤一、马来酸酐-醋酸乙烯酯螯合聚合物（VM）的制备，在三口烧瓶中加入50mL的甲苯和粉末状顺丁烯二酸酐8.825g，搅拌，加热，待顺丁烯二酸酐完全溶解后，加入乙酸乙烯酯7.748g，最后加入0.23g的偶氮二异丁氰引发剂，控制反应温度在75-85℃，反应2h，抽滤、真空干燥，得到马来酸酐白色粉末；

马来酸酐-丙烯酰胺-丙烯酸三元螯合共聚物的制备：称量1.0720克的马来酸酐加入到三口瓶，然后加入50毫升的乙醇，在加热的条件下启动搅拌使马来酸酐溶解在乙醇中，溶解完成后，再加入4.0022克的丙烯酸和6.0415克的丙烯酰胺单体，称量0.1785克的过硫酸铵加入三口瓶，混合均匀后开始恒温油浴加热，保持温度在75-80℃内，反应三个小时，在溶液变成乳白色溶液后继续反应半个小时停止反应，反应完成后用真空抽滤器将反应后的溶液进行抽滤，再用乙醇和甲苯洗涤抽滤两次，洗掉未反应的单体，将共聚物放在蒸发皿上在自然条件下晾干得到马来酸酐-丙烯酰胺-丙烯酸三元螯合共聚物；

步骤二、陶瓷聚合物复合材料的制备，在分析天平上按照70%：30%的质量比例称取钛酸铅和PVDF粉末或BaTiO₃和PVDF粉末或CCTO和PVDF粉末，将两者混合后置于研钵中充分研磨，并加入体积比5%的马来酸酐-丙烯酰胺-丙烯酸三元螯合共聚物，在150-160℃，10-12MPa条件下压片，保压25-30min后待模具冷却，取出制得的钛酸铅/PVDF样片或钛酸钡/PVDF的复合聚合物样片；对制得的样片进行介电性能的测试。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：选用乙酸乙烯酯和马来酸酐经自由基聚合生成马来酸酐-乙酸乙烯酯（马来酸酐-乙酸乙烯酯）二元共聚物以及以马来酸酐（MA）、丙烯酰胺（AM）和丙烯酸为单体（AA），在过硫酸铵为引发剂下，采用溶液聚合法合成马来酸酐-丙烯酰胺-丙烯酸三元螯合共聚物，并将其加入到以PVDF为聚合物基体组分和陶瓷为高介电填充组分的陶瓷/聚合物复合材料中，通过络合反应进行陶瓷/聚合物复合材料的界面改性来提高陶瓷/聚合物复合材料的介电性能。