本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種具有高溫介電性的復合材料及其制備方法。
背景技術：
：隨著現代電子科技的快速發展，越來越多的應用對電子材料的介電性能及電子元件的小型化提出了更高的要求，人們迫切需要具有高介電常數、低損耗、同時具有較高力學性能和可加工性能的介電材料，這就使得高介電常數材料的重要性日益顯著。聚合物基復合介電材料由于具有較好的機械性能、加工性能和絕緣性能而受到了科研人員的關注。電容器是電子設備中大量使用的電子元器件之一，隨著市場要求不斷提高，電子信息產品設備應用的工作環境越來越苛刻(高溫，低溫等)，例如航空航天、石油鉆探等領域工作溫度范圍已經高于150℃，甚至有的工作環境溫度遠高于常規工作溫度，如載人航空航天，火箭衛星等，這些都要求介電材料在寬的溫度范圍內具有高的介電常數和低的容溫變化率。然而，通過簡單的混合而成的聚合物基復合介電材料在電化學性能上雖然有了一定的提高，也克服了部分缺陷，但仍然難以滿足電子行業對電子材料越來越高的性能要求，因此，深入研發更高性能的聚合物基復合介電材料依然是今后電子材料發展的方向。技術實現要素：本發明的目的在于克服現有高分子復合介電材料存在的工作溫度低的缺陷，提供一種具有高溫介電性的復合材料及其制備方法；本發明利用高分子的聚合、交聯和晶體析出原理，使其具有介電常數大，工作溫度高的優點，促進了聚合物介電材料在高溫環境中工作的電子器件上的應用。為了實現上述發明目的，本發明提供了一種具有高溫介電性的復合材料，包括以下重量份原材料制備而成：10-20份的環氧樹脂，10-20份的聚四氟乙烯，5-15份的聚醋酸丙酯，5-15份的聚乙酰胺，2-5份的聚吡咯，5-10份的四氯化硅，0.1-0.5份的納米鈦酸鋇，1-5份的交聯劑。一種具有高溫介電性的復合材料，利用多種有機物之間的相互聚合、交聯，形成結構穩定，耐高溫的高分子三維網絡結構，同時在三維網絡結構中含有利用成核劑形成的聚合物結晶，該聚合物結晶與電場的相互作用增強，介電常數增大；同時，三維網絡結構使聚合物熔點增加，其工作溫度更高；該復合介電材料使用范圍更大，有利于電子行業的發展。優選的，其中所述的環氧樹脂分子量為1000-20000。優選的，其中所述的聚醋酸丙酯聚合度為100-200。優選的，其中所述的聚四氟乙烯聚合度為200-500。優選的，其中所述的聚乙酰胺聚合度為100-200。優選的，其中所述的聚吡咯聚合度為100-200，聚合度太大，介電性能變差；聚合度太小，導電性高，不適合作介電材料。優選的，其中所述的納米鈦酸鋇的粒徑為5-20納米，粒徑太大，不利于高分子材料結晶成核；粒徑太小，分散困難，容易團聚。優選的，所述一種具有高溫介電性的復合材料，包括以下重量份原材料制備而成：10-20份的環氧樹脂，10-20份的聚四氟乙烯，5-10份的醋酸丙酯，10-15份的聚乙酰胺，2-3份的聚吡咯，5-8份的四氯化硅，0.1-0.3份的納米鈦酸鋇，2-3份的交聯劑。為了實現上述發明目的，進一步的，本發明提供了一種具有高溫介電性的復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）將醋酸丙酯用甘油溶解形成溶液，在溶液中加入納米鈦酸鈣，分散均勻后進行結晶析出，得到醋酸丙酯結晶材料；（2）將步驟1得到的醋酸丙酯結晶材料與環氧樹脂、聚四氟乙烯、四氯化硅、聚吡咯、聚乙酰胺、交聯劑混合后進行交聯反應，得具有高溫介電性的復合材料。一種具有高溫介電性的復合材料的制備方法，先將醋酸丙酯溶解形成溶液，再利用納米鈦酸鈣做成核劑，將醋酸丙酯結晶析出成為能與電場的相互作用更強的結晶材料，從而使聚合物材料的介電常數增大；最后與其它高分子材料的交聯，形成了具有三維網絡結構的具有高溫介電性的復合材料，使聚合物熔點增加，其工作溫度更高；該具有高溫介電性的復合材料的制備方法簡單、穩定、可靠，適合具有高溫介電性的復合材料的大規模、工業化生產。優選的，所述交聯反應溫度為240-280℃，交聯溫度過高，交聯過渡，形成的三維網絡結構不規則，產品性能降低，交聯溫度過低，反應時間太長，生產周期長。優選的，所述交聯反應的時間為1-3h，反應時間過長，生產周期長，效率低，反應時間過短，反應不完全，產品性能降低。與現有技術相比，本發明的有益效果：1、本發明具有高溫介電性的復合材料含有利用成核劑結晶析出的醋酸丙酯結晶材料，具有與電場的相互作用更強的特性，具有更高的介電常數。2、本發明具有高溫介電性的復合材料的制備方法先通過重結晶，再利用交聯，將結晶材料均勻分散在三維網絡結構體系中，從而增加了復合材料的熔點和介電常數。3、本發明具有高溫介電性的復合材料的制備方法簡單、穩定、可靠，適合具有高溫介電性的復合材料的大規模、工業化生產。具體實施方式下面結合試驗例及具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
發明內容所實現的技術均屬于本發明的范圍。實施例1（1）將10重量份聚合度為150的聚醋酸丙酯用甘油溶解形成溶液，在溶液中加入0.3重量份納米鈦酸鈣，分散均勻后進行結晶析出，得到聚醋酸丙酯結晶材料；（2）將步驟1得到的聚醋酸丙酯結晶材料與15重量份的分子量為5000的環氧樹脂、15重量份的聚合度為300的聚四氟乙烯、8重量份的四氯化硅、3重量份聚合度為150的聚吡咯、10重量份的聚合度為150的聚乙酰胺、3重量份的交聯劑混合后，在260℃的溫度下進行交聯反應3h，得具有高溫介電性的復合材料。實施例2（1）將15重量份聚合度為100的聚醋酸丙酯用甘油溶解形成溶液，在溶液中加入0.1重量份納米鈦酸鈣，分散均勻后進行結晶析出，得到聚醋酸丙酯結晶材料；（2）將步驟1得到的聚醋酸丙酯結晶材料與10重量份的分子量為1000的環氧樹脂、20重量份的聚合度為500的聚四氟乙烯、10重量份的四氯化硅、5重量份聚合度為200的聚吡咯、15重量份的聚合度為100的聚乙酰胺、5重量份的交聯劑混合后，在280℃的溫度下進行交聯反應1h，得具有高溫介電性的復合材料。實施例3（1）將5重量份聚合度為200的聚醋酸丙酯用甘油溶解形成溶液，在溶液中加入0.5重量份納米鈦酸鈣，分散均勻后進行結晶析出，得到聚醋酸丙酯結晶材料；（2）將步驟1得到的聚醋酸丙酯結晶材料與20重量份的分子量為20000的環氧樹脂、10重量份的聚合度為200的聚四氟乙烯、5重量份的四氯化硅、1重量份聚合度為100的聚吡咯、5重量份的聚合度為200的聚乙酰胺、2重量份的交聯劑混合后，在240℃的溫度下進行交聯反應3h，得具有高溫介電性的復合材料。實施例4（1）將10重量份聚合度為200的聚醋酸丙酯用甘油溶解形成溶液，在溶液中加入0.2重量份納米鈦酸鈣，分散均勻后進行結晶析出，得到聚醋酸丙酯結晶材料；（2）將步驟1得到的聚醋酸丙酯結晶材料與10重量份的分子量為20000的環氧樹脂、20重量份的聚合度為200的聚四氟乙烯、5重量份的四氯化硅、1重量份聚合度為100的聚吡咯、15重量份的聚合度為200的聚乙酰胺、1重量份的交聯劑混合后，在270℃的溫度下進行交聯反應1.5h，得具有高溫介電性的復合材料。對比例1（1）將10重量份聚合度為150的聚醋酸丙酯用甘油溶解形成溶液，進行結晶析出，得到聚醋酸丙酯結晶材料；（2）將步驟1得到的聚醋酸丙酯結晶材料與15重量份的分子量為5000的環氧樹脂、15重量份的聚合度為300的聚四氟乙烯、8重量份的四氯化硅、3重量份聚合度為150的聚吡咯、10重量份的聚合度為150的聚乙酰胺、3重量份的交聯劑混合后，在260℃的溫度下進行交聯反應3h，得具有高溫介電性的復合材料。對比例2（1）將10重量份聚合度為150的聚醋酸丙酯用甘油溶解形成溶液，在溶液中加入0.3重量份納米鈦酸鈣，分散均勻后進行結晶析出，得到聚醋酸丙酯結晶材料；（2）將步驟1得到的聚醋酸丙酯結晶材料與15重量份的分子量為5000的環氧樹脂、15重量份的聚合度為300的聚四氟乙烯、8重量份的四氯化硅、10重量份的聚合度為150的聚乙酰胺、3重量份的交聯劑混合后，在260℃的溫度下進行交聯反應3h，得具有高溫介電性的復合材料。對比例3將0.3重量份的納米鈦酸鋇與15重量份的分子量為5000的環氧樹脂、15重量份的聚合度為300的聚四氟乙烯、8重量份的四氯化硅、3重量份聚合度為150的聚吡咯、10重量份的聚合度為150的聚乙酰胺、3重量份的交聯劑混合后，在260℃的溫度下進行交聯反應3h，得具有高溫介電性的復合材料。將上述實施例1-4和對比例1-3中所制備得到的具有高溫介電性的復合材料進行性能檢測（25℃，10KHz），記錄實驗結果，記錄數據如下：編號介電常數最高使用溫度（℃）實施例132220實施例231210實施例329215實施例430205對比例120210對比例223170對比例319165對上述實驗數據分析可知，實施例1-4中采用本發明技術方案制備得到的具有高溫介電性的復合材料介電常數大、最大使用溫度高；同時，對比所有實施例1-4和對比例1-3可知，納米鈦酸鋇對復合材料的主要影響復合材料的介電常數，對比例1中沒有使用納米鈦酸鋇，不能形成鈦酸鋇-聚醋酸丙酯的結晶材料，得到的聚醋酸丙酯對電場相互作用弱，其介電常數顯著降低；對比例2中沒有使用聚吡咯，形成的三維網路結構存在結構缺陷，交聯形成的聚合物其介電常數和最高使用溫度均有顯著降低；對比例3中直接將納米鈦酸鋇與聚合物進行交聯聚合，不存在，鈦酸鋇-聚醋酸丙酯的結晶材料，對電場相互作用弱，介電常數低，同時，交聯形成的三維網路結構也具有一定缺陷，復合材料的使用溫度也顯著降低。當前第1頁1 2 3