[发明专利]环氧树脂复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种环氧树脂复合材料，以质量百分数计，包括如下原料：60％～80％的环氧树脂、5％～20％的介电填料与5％～20％的固化剂；环氧树脂为双酚A型环氧树脂；介电填料为二氧化钛、碳纳米管与壳聚糖以氢键偶联的复合物。混杂介电填料能够在双酚A型环氧树脂中进行良好地分散、复合，最终有效地提高复合材料的介电常数，并且减低复合材料的介电损耗，避免其发热现象。进一步地，环氧树脂复合材料中所包含的介电填料比例较小，避免了填料本身对环氧树脂的其他性能带来不利影响。

技术领域

本发明涉及树脂领域，特别是涉及一种环氧树脂复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着近年来通信技术的快速发展和5G时代的加速到来，各种电子器件向着小型化、多功能化、轻量化发展，例如具有滤波、储能等作用的储能器件。由于高介电常数的电介质材料可应用范围较广，如直流电容器、电应力控制产品、介电弹性体驱动器、薄膜晶体管等，与此同时良好的电介质材料还具有较小的介电损耗以保证电介质材料处于电场中时损失的电能更少，因此具有高介电常数、低介电损耗的电介质材料成为了电子行业研究的热点。

传统的高介电材料采用的是陶瓷材料，虽然介电常数满足要求，但陶瓷材料柔韧性低，不利于微型化设计和加工，同时陶瓷材料的成本也较高。

聚合物电介质材料成本低、介电损耗低、加工性好、韧性好，弥补了传统电介质材料的不足，丰富了电介质材料的种类，有利于提高电介质材料的综合性能、拓宽电介质材料的应用领域。其中，环氧树脂具有力学性能优异、固化收缩率低、耐腐蚀、吸水率低的特点，是一种重要的高分子材料，在航空航天、军事、机械、电子、能源、化工等众多国防科技及国民建设领域都有广泛的应用。但是，通常纯的环氧树脂介电常数值较低：电场频率为60Hz时环氧树脂的介电常数为3.5～5.0，因此在其用作电介质材料的基体材料时，需要加入大量的电介质材料满足材料对低介电常数的要求。

将环氧树脂与具有高介电常数的无机粒子复合是常用的制备高介电常数环氧树脂复合材料的方法。传统方法公开了一种高介电常数环氧树脂组合物，该高介电常数环氧树脂包括环氧树脂、固化剂、固化剂促进剂、高介电填料、应力吸收剂和气相白炭黑，环氧树脂的重量占组合物总重量的3％～25％，高介电填料使用钛酸钡或氧化铝，占组合物的绝大部分。但是，这样的方法往往使填料在树脂基体中容易团聚难于分散，从而影响材料的其它性能，并且环氧树脂较脆，加入大量填料之后对环氧树脂的力学性能有不利的影响。

发明内容

基于此，本发明提供了一种环氧树脂复合材料，其具有较高的介电常数与较低的介电损耗，同时所包含的介电填料质量比例较低，保证环氧树脂良好的力学性能。

本发明通过如下技术方案实现。

一种环氧树脂复合材料，以质量百分数计，包括如下原料：60％～80％的环氧树脂、5％～20％的介电填料与5％～20％的固化剂；

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂；

所述介电填料为二氧化钛、碳纳米管与壳聚糖以氢键偶联的复合物。

在其中一个实施例中，所述固化剂为固化剂593。

在其中一个实施例中，所述双酚A型环氧树脂选自E42、E44或E51。

在其中一个实施例中，二氧化钛、碳纳米管与壳聚糖以氢键偶联的复合物的制备包括如下步骤：

将所述壳聚糖与酸混合，进行水解反应，然后将水解反应结束后的物料与所述二氧化钛以及所述碳纳米管混合，制备悬浮液；

将所述悬浮液与碱混合，分层，取固体，洗涤，干燥。

在其中一个实施例中，所述壳聚糖、所述二氧化钛、所述碳纳米管与所述酸的质量比为(0.001～0.01):(0.01～0.1):(0.005～0.05):1。