一种聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料及其制备方法、复合介电材料及其制备方法技术

一种聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料及其制备方法、复合介电材料及其制备方法。制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法，包括：将钛酸钡在N，N‑二甲基乙酰胺溶液中进行超声分散，在惰性气体的保护下，将分散后的钛酸钡悬浮液与4,4’‑二氨基二苯醚混合，然后加入均苯四甲酸酐反应。该方法制得的复合填料中聚酰亚胺能较好地包裹到钛酸钡表面形成以钛酸钡为核、聚酰亚胺为壳的核壳结构，该结构可提高复合填料的电导率。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料及其制备方法、复合介电材料及其制备方法
本专利技术涉及介电材料
，且特别涉及一种聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料及其制备方法、复合介电材料及其制备方法。
技术介绍
在外加电场作用下能够能产生极化的一类材料称之为介电材料。聚合物在外电场作用下也会产生极化现象，这种现象会进一步引起聚合物对电荷的存储和损耗，这种性能就叫做聚合物的介电性能。但是，聚合物材料的介电常数一般都比较低，难以满足先进电子元器件以及电气技术日益增长的要求，单一组分的介电材料很难在获得较好介电性能的同时兼顾优良的机械性能。随着高分子材料的发展，人们对于具有优良介电性能的高分子复合材料的研究逐渐深入，制备具有良好的介电性能、机械性能的聚合物基介电复合材料有着重要的科学研究价值以及工业应用意义。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法，该方法制得的复合填料中聚酰亚胺能较好地包裹到钛酸钡表面。本专利技术的第二目的在于提供一种复合填料，该复合填料由上述的制备方法制得。本专利技术的第三目的在于提供一种复合介电材料，其具有较高的电导率。本专利技术的第四目的在于提供一种复合介电材料的制备方法，该方法简单，易操作。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法，包括：将钛酸钡在N，N-二甲基乙酰胺溶液中进行超声分散，在惰性气体的保护下，将分散后的钛酸钡悬浮液与4,4’-二氨基二苯醚混合，然后加入均苯四甲酸酐反应。一种复合填料，其由上述的制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法制得，复合填料为以钛酸钡为核、聚酰亚胺为壳的核壳结构。一种复合介电材料，复合介电材料由上述的复合填料与聚四氟乙烯制得。一种制备复合介电材料的方法，包括：将上述的复合填料与聚四氟乙烯混合在50-60℃的水浴条件下熔融。本专利技术实施例的有益效果是：将钛酸钡在N，N-二甲基乙酰胺溶液进行超声分散，可保证钛酸钡充分分散在N，N-二甲基乙酰胺溶液中。在惰性气体的保护下，将分散后的钛酸钡悬浮液与4,4’-二氨基二苯醚混合，可使得4,4’-二氨基二苯醚充分溶解在钛酸钡悬浮液中，加入均苯四甲酸酐后，均苯四甲酸酐与充分溶解的4,4’-二氨基二苯醚反应，反应生成聚酰亚胺。由于在反应过程中，4,4’-二氨基二苯醚和钛酸钡均充分分散在N，N-二甲基乙酰胺溶液中，则有利于将聚酰亚胺较好地包覆于钛酸钡表面形成以钛酸钡为核、聚酰亚胺为壳的核壳结构，该结构可提高复合填料的电导率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1的复合填料的热重分析图谱；图2为本专利技术实施例1的复合填料的红外线光谱测试图；图3为本专利技术实施例2和对比例2的复合填料SEM图谱；图4为本专利技术实施例1和对比例1的复合填料SEM图谱；图5为本专利技术实施例1-3和对比例1-3的复合介电材料的电导率的测试图；图6为本专利技术实施例1-3和对比例1-3的复合介电材料的介电常数和介电损耗的测试图；图7为本专利技术实施例1和对比例1的复合介电材料在1KHz频率下的介电常数和介电损耗的测试图；图8为本专利技术实施例1-3的复合介电材料的击穿强度的测试图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料及其制备方法、复合介电材料及其制备方法进行具体说明。复合材料的介电性能与填料的结构有关，在制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料时，在对钛酸钡表面进行直接包覆聚酰亚胺的过程中，覆聚酰亚胺容易在溶剂中团聚成块，不易分散，使得聚酰亚胺包覆到钛酸钡表面上的程度较低，效果不太好。且由于聚酰亚胺分子链较长，不易粘附在钛酸钡表面，从而导致复合材料的电性能较差。基于此，本申请提出一种制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法，包括：将钛酸钡在N，N-二甲基乙酰胺溶液中进行超声分散，在惰性气体的保护下，将分散后的钛酸钡悬浮液与4,4’-二氨基二苯醚混合，然后加入均苯四甲酸酐反应。其中，均苯四甲酸酐与4,4’-二氨基二苯醚的重量比为1-1.1:1。将钛酸钡(BT)在N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶液进行超声分散，可保证钛酸钡充分分散在N，N-二甲基乙酰胺溶液中(ODA)。在惰性气体的保护下，将分散后的钛酸钡悬浮液与4,4’-二氨基二苯醚(PMDA)混合，可使得4,4’-二氨基二苯醚充分溶解在钛酸钡悬浮液中，加入均苯四甲酸酐(PMDA)后，均苯四甲酸酐与充分溶解的4,4’-二氨基二苯醚反应，反应生成聚酰亚胺(PI)。由于在反应过程中，4,4’-二氨基二苯醚和钛酸钡均充分分散在N，N-二甲基乙酰胺溶液中，则有利于将聚酰亚胺较好地包覆于钛酸钡表面。其中，惰性气体包括氮气或氩气。为了使得4,4’-二氨基二苯醚充分溶解在钛酸钡悬浮液中，在本实施方式中，在加入4,4’-二氨基二苯醚后，搅拌1-2h以使得4,4’-二氨基二苯醚完全溶解。另外，为了使得均苯四甲酸酐与4,4’-二氨基二苯醚充分反应，均苯四甲酸酐分多次间隔进行加入。其中，每次加入苯四甲酸酐的时间间隔为1-1.2h，在一些实施方式中，均苯四甲酸酐分4次加入，每次加入的量为均苯四甲酸酐总量的1/4。少量的均苯四甲酸酐在1-1.2h能够与4,4’-二氨基二苯醚充分接触反应，待反应完全后再加入均苯四甲酸酐继续反应，有利于反应完全，且生成的聚酰亚胺能够较好地包覆于钛酸钡表面。一种复合填料，其由上述的制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法制得，复合填料为以钛酸钡为核、聚酰亚胺为壳的核壳结构。这种结构可以有效防止钛酸钡在进一步加工过程中的二次团聚，防止钛酸钡之间相互搭接形成漏电通路。经试验证明，该结构能够有效提高复合填料的电导率，提高复合介电材料的电性能。一种复合介电材料，复合介电材料由上述的复合填料与聚四氟乙烯制得。该复合介电材料的制备方法包括：将上述的复合填料与聚四氟乙烯混合在50-60℃的水浴条件下熔融。复合填料与聚四氟乙烯在50-60℃的水浴条件下充分熔融后，将得到的熔体浇注于洁净的玻璃片上成型，待复合材料成型后置于180-220℃的条件下进行退火30min得到复合介电材料。需要说明的是，为了使得复合填料与聚四氟乙烯充分混合，将复合填料与聚四氟乙烯50-60℃的水浴条件进行搅拌1-2h。该复合介电材料中的复合填料得到了充分分散，形成了以钛酸钡为核、聚酰亚胺为壳的核壳结构，聚酰亚胺可改善钛酸钡在聚四氟乙烯基体中的分散性，复合填料与聚四氟乙烯之间形成的界面更多，界面极化作用增强，介电常数得到了有效的提升。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1取1.3636g的钛酸钡置于17.5mL的N，N-二甲基乙酰胺溶液中进行超声分散1h，将分散后的钛酸钡悬液转移至三颈烧瓶中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法，其特征在于，包括：将钛酸钡在N，N‑二甲基乙酰胺溶液中进行超声分散，在惰性气体的保护下，将分散后的钛酸钡悬浮液与4,4’‑二氨基二苯醚混合，然后加入均苯四甲酸酐反应。

【技术特征摘要】
1.一种制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法，其特征在于，包括：将钛酸钡在N，N-二甲基乙酰胺溶液中进行超声分散，在惰性气体的保护下，将分散后的钛酸钡悬浮液与4,4’-二氨基二苯醚混合，然后加入均苯四甲酸酐反应。2.根据权利要求1所述的制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法，其特征在于，所述均苯四甲酸酐与所述4,4’-二氨基二苯醚的摩尔质量比为1-1.1：1。3.根据权利要求1或2所述的制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法，其特征在于，在加入所述均苯四甲酸酐反应时，所述均苯四甲酸酐分多次间隔进行加入。4.根据权利要求3所述的制备聚酰亚胺和钛酸钡的复合填料的方法，其特征在于，所述均苯四甲酸酐分4次加入，每次加入的量为均苯四甲酸酐总量的1/4。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，谢顼，杨静晖，祁晓东，张楠，黄婷，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51