一种抗氧化的杂化颗粒及其聚合物基复合材料制造技术

本发明专利技术提供了一种抗氧化的杂化颗粒及其聚合物基复合材料。以该抗氧化的杂化颗粒的总重量为100重量份计，该抗氧化的杂化颗粒包括20重量份-90重量份的铁电陶瓷颗粒、10重量份-80重量份的贱金属颗粒和0.15重量份-0.5重量份的抗氧化层；金属颗粒的尺寸小于铁电陶瓷颗粒的尺寸；贱金属颗粒沉积在铁电陶瓷颗粒表面，形成铁电陶瓷-金属杂化颗粒，抗氧化层包覆在所述铁电陶瓷-金属杂化颗粒表面，形成抗氧化的杂化颗粒。本发明专利技术提供的聚合物基复合材料包括20wt％-80wt％的聚合物和20wt％-80wt％的上述抗氧化的杂化颗粒。本发明专利技术的抗氧化的杂化颗粒和聚合物基复合材料具有高介电常数、低损耗因子、良好的抗氧化性和机械性能。

Antioxidant hybrid particle and polymer based composite material thereof

The present invention provides an antioxidant hybrid particle and a polymer based composite material thereof. 100 parts by weight of the total weight of the hybrid particles as antioxidant, the antioxidant of the hybrid particles including 20 weight -90 weight portions of ferroelectric ceramic particles, 10 weight -80 weight portions of base metal particles and 0.15 weight portions of -0.5 weight portions of the oxidation layer; the metal particle size of small particle size in ferroelectric ceramics; base metal particles deposited on the surface of ferroelectric ceramic particles, the formation of ferroelectric ceramic metal hybrid particles, the antioxidation layer coated on the ferroelectric ceramic metal hybrid particle surface, the formation of hybrid particles antioxidant. The polymer matrix composite provided by the invention comprises a 20wt%-80wt% polymer and the above antioxidant hybrid particles of 20wt%-80wt%. The antioxidant hybrid particles and polymer matrix composites of the present invention have high dielectric constant, low loss factor, good oxidation resistance and mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种抗氧化的杂化颗粒及其聚合物基复合材料
本专利技术涉及一种杂化颗粒及其聚合物基复合材料，尤其涉及一种抗氧化的杂化颗粒及其聚合物基复合材料，属于杂化颗粒

技术介绍
具有高介电常数以及低介电损耗的新材料在整个电子产业领域占有很重要的地位，特别是在较高频率下使用的高介电材料，已经成为一种减小器件体积，进一步微型化的关键手段。当今，在传统的电子系统中，被动元器件、无源电子器件的数量逐渐超过了有源集成电路，数量已经是后者的几倍之多，在固定电路基板上占有率已经超过了70％。被动元器件已经成为电子系统在微型化过程中的主要障碍。为了提高被动元件效能，减少被动元件数量，降低电路板面积，被动元件技术的发展将会由传统式独立式被动元件，逐渐变成埋入式被动元件的功能化设计。在芯片封装中，被动元件的集成技术有以下几点优势，更好的电性能，更高的可靠性，更低的成本以及更多可供选择的设计方案。目前适用于于埋入式电容器件的高介电，低损耗介质的材料主要包括铁电陶瓷/聚合物复合材料、导电填料/聚合物材料、全有机高介电复合材料、导电颗粒@绝缘层/聚合物复合材料以及陶瓷-导电颗粒/聚合物复合材料，上述各类介质材料各有优缺点，但不能完全满足埋入式电容对介质材料的需求。其中，铁电陶瓷/聚合物复合材料将大量的铁电陶瓷颗粒引入到聚合物中，包括钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铜钙(CCTO)、钛酸锶钡(BaSrTiO3)等具有很高的介电常数的铁电陶瓷，但是为了满足相应的机械性能，必须引入聚合物基底，这就导致介电常数的急剧下降，为了提高介电常数，这类材料只能是进一步增加陶瓷的含量，如此又会降低复合材料的机械性能；导电填料/聚合物材料将各种导电颗粒或纤维如碳纳米管(CNT)、不锈钢纤维(SSF)、银、铝等引入到高聚物基体中来提高介电常数，由于存在渗流效应，当填料体积分数到达一定值时，导电填料彼此接触，形成导电通路，导电率和介电损耗也因此急剧上升，导致满足不了低损耗的要求；全有机介电复合材料具有优良的机械性能，但引入的导电高分子材料如聚苯胺(PANI)等容易团聚，在基体中分散的不均匀而导致不均匀损耗，也不能满足埋容材料的要求；导电颗粒@绝缘层/聚合物材料是研究得较为完善的一类电介质材料，这种绝缘层包覆导电颗粒的核-壳结构不仅能阻止导电通路的形成，而且极化率较高，在一定程度上提高的介电常数又能将损耗抑制在较低水平，但是随着埋容(在电源层第一表面和地层第一表面之间添加介质材料，对印刷电路板进行压合处理)的发展，对储能密度的要求进一步提高，使得对材料的介电常数要求越来越高；陶瓷-导电颗粒/聚合物复合材料是将导电颗粒通过一定的方法分散沉积在陶瓷颗粒表面的高杂化颗粒，然后引入至高聚物基体中，这类材料利用了铁电陶瓷具有高介电的性质，控制导电颗粒在其表面分布状况来得到具有高介电常数、低损耗因子的介质材料，但是分散在铁电陶瓷表面的金属颗粒存在易被氧化的问题(尤其是当金属颗粒为价格较低、适于大规模应用的贱金属时)，从而导致极化率下降，介电常数随之下降，从而限制了这类材料的使用。基于此，有必要提供一种具有高介电常数、低损耗因子、良好的抗氧化性能及机械性能的复合材料。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种抗氧化的铁电陶瓷-金属杂化颗粒及其聚合物基的复合材料。含有上述铁电陶瓷-金属杂化颗粒的聚合物基复合材料具有良好的介电性能及抗氧化性能。为了实现上述技术目的，本专利技术通过在陶瓷-贱金属杂化颗粒表面包覆一层抗氧化层的手段，解决了贱金属在成型过程中易被氧化的问题，赋予了复合材料具有良好的介电性能及抗氧化性能。本专利技术提供了一种抗氧化的杂化颗粒，以该抗氧化的杂化颗粒的总重量为100重量份计，该抗氧化的杂化颗粒包括20重量份-90重量份的铁电陶瓷颗粒、10重量份-80重量份的贱金属颗粒和0.15重量份-0.5重量份的抗氧化层；其中，贱金属颗粒的尺寸小于铁电陶瓷颗粒的尺寸；贱金属颗粒沉积在铁电陶瓷颗粒表面，形成铁电陶瓷-金属杂化颗粒，抗氧化层包覆在铁电陶瓷-金属杂化颗粒表面，形成抗氧化的杂化颗粒。在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒中，优选地，采用的贱金属颗粒的粒径为15nm-35nm，采用的铁电陶瓷颗粒的粒径为50nm-500nm。在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒中，优选地，贱金属颗粒是通过异质成核生长沉积在铁电陶瓷颗粒表面。在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒中，根据要求不同，贱金属颗粒以不同的沉积率沉积在铁电陶瓷颗粒表面，优选地，贱金属颗粒在铁电陶瓷颗粒表面的沉积率为5％-85％。在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒中，优选地，采用的贱金属颗粒包括铝纳米颗粒、铁纳米颗粒、锌纳米颗粒、铜纳米颗粒、镍纳米颗粒、锡纳米颗粒和钨纳米颗粒中的一种或几种的组合。在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒中，优选地，采用的铁电陶瓷颗粒包括钛酸铜钙陶瓷颗粒、钛酸钡陶瓷颗粒、钛酸铅陶瓷颗粒、钛酸锶钡陶瓷颗粒和锆钛酸铅陶瓷颗粒中的一种或几种的组合。在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒中，优选地，采用的抗氧化层的原料组成包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、油胺和高级脂肪酸中的一种或几种的组合；在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒中，优选地，采用的高级脂肪酸包括棕榈酸、硬酯酸、油酸、亚麻酸和花生酸中的一种或几种的组合。在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒中，采用的贱金属颗粒可以是圆形颗粒，也可以是不规则形状的颗粒。本专利技术提供了上述抗氧化的杂化颗粒的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将贱金属的盐溶液溶于还原剂，加入所述抗氧化层的原料组成和铁电陶瓷颗粒；室温下以200r/min-1600r/min的速度搅拌10min-60min，超声10min-120min，得到悬浊液；将所述悬浊液在120℃-250℃下油浴10min-240min，油浴过程通入保护气体，反应完成后继续搅拌10min-60min并持续通入保护气体；经清洗、离心、分离、清洗处理后，在真空条件下干燥1h-12h，得到所述抗氧化的杂化颗粒。根据本专利技术的具体实施方式，采用本领域中常用的保护气体即可，一般为氮气、氩气。在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒的制备方法中，优选地，抗氧化层的原料组成的添加量为铁电陶瓷颗粒和贱金属颗粒总质量的0.15％-0.5％。在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒的制备方法中，优选地，采用的贱金属的盐溶液包括贱金属的有机盐溶液、贱金属的无机盐溶液和贱金属的氢氧化溶液中的至少一种。在本专利技术提供的抗氧化的杂化颗粒的制备方法中，优选地，采用的还原剂包括葡萄糖、多元醇和抗坏血酸中的至少一种。本专利技术还提供了一种聚合物基复合材料，以该聚合物基复合材料的总质量为100wt％计，该聚合物基复合材料包括20wt％-80wt％的聚合物和20wt％-80wt％的抗氧化的杂化颗粒；其中，采用的抗氧化的杂化颗粒为上述的抗氧化的杂化颗粒。在本专利技术提供的聚合物基复合材料中，优选地，采用的聚合物包括聚偏二氟乙烯、环氧树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚酯树脂、橡胶和双马来亚酰胺树脂中的至少一种。在本专利技术提供的聚合物基复合材料中，优选地，该聚合物基复合材料在频率为1kHz、室温下的介电常数为20-250。在本专利技术提供的聚合物基复合材料中，优选地，该聚合物基复合材料在频率为1kHz、室温下的介电常数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗氧化的杂化颗粒，其特征在于，以该抗氧化的杂化颗粒的总重量为100重量份计，该抗氧化的杂化颗粒包括20重量份‑90重量份的铁电陶瓷颗粒、10重量份‑80重量份的贱金属颗粒和0.15重量份‑0.5重量份的抗氧化层；其中，所述贱金属颗粒的尺寸小于所述铁电陶瓷颗粒的尺寸；所述贱金属颗粒沉积在所述铁电陶瓷颗粒表面，形成铁电陶瓷‑金属杂化颗粒，所述抗氧化层包覆在所述铁电陶瓷‑金属杂化颗粒表面，形成所述抗氧化的杂化颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种抗氧化的杂化颗粒，其特征在于，以该抗氧化的杂化颗粒的总重量为100重量份计，该抗氧化的杂化颗粒包括20重量份-90重量份的铁电陶瓷颗粒、10重量份-80重量份的贱金属颗粒和0.15重量份-0.5重量份的抗氧化层；其中，所述贱金属颗粒的尺寸小于所述铁电陶瓷颗粒的尺寸；所述贱金属颗粒沉积在所述铁电陶瓷颗粒表面，形成铁电陶瓷-金属杂化颗粒，所述抗氧化层包覆在所述铁电陶瓷-金属杂化颗粒表面，形成所述抗氧化的杂化颗粒。2.根据权利要求1所述的抗氧化的杂化颗粒，其特征在于，所述贱金属颗粒的粒径为15nm-35nm，所述铁电陶瓷颗粒的粒径为50nm-500nm。3.根据权利要求1或2所述的抗氧化的杂化颗粒，其特征在于，所述贱金属颗粒是通过异质成核生长沉积在所述铁电陶瓷颗粒表面；优选地，所述贱金属颗粒在所述铁电陶瓷颗粒表面的沉积率为5％-85％。4.根据权利要求1-3任一项所述的抗氧化的杂化颗粒，其特征在于，所述贱金属颗粒包括铝纳米颗粒、铁纳米颗粒、锌纳米颗粒、铜纳米颗粒、镍纳米颗粒、锡纳米颗粒和钨纳米颗粒中的一种或几种的组合；优选地，所述铁电陶瓷颗粒包括钛酸铜钙陶瓷颗粒、钛酸钡陶瓷颗粒、钛酸铅陶瓷颗粒、钛酸锶钡陶瓷颗粒和锆钛酸铅陶瓷颗粒中的一种或几种的组合。5.根据权利要求1所述的抗氧化的杂化颗粒，其特征在于，所述抗氧化层的原料组成包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、油胺和高级脂肪酸中的一种或几种的组合；优选地，所述高级脂肪酸包括棕榈酸、硬酯酸、油酸、亚麻酸和花生酸中的一种或几种的组合。6.权利要求1-5任一项所述的抗氧化的杂化颗粒的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：将贱金属的盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙蓉，李成良，罗遂斌，于淑会，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44