本发明专利技术涉及介电材料技术领域，且公开了一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，包括以下配方原料及组分：改性石墨烯气凝胶、环氧树脂‑氮化硼复合材料、聚偏氟乙烯。该一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，石墨烯气凝胶通过丙烯腈原位聚合，形成聚丙烯腈包覆层，改善了石墨烯气凝胶在聚偏氟乙烯中的分散性和相容性，石墨烯形成微量的导电网络降低了材料的介电损耗，促进了表面极化效应，增强了材料的介电性能，纳米氮化硼接枝的N‑(β‑氨乙基)‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷的氨基，与环氧树脂中的环氧基团发生开环反应，环氧树脂改善了纳米氮化硼在聚偏氟乙烯中的相容性，均匀分散的石墨烯气凝胶和纳米氮化硼，增强了聚偏氟乙烯的导热性能。
【技术实现步骤摘要】
一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料及其制法
本专利技术涉及介电材料
，具体为一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料及其制法。
技术介绍
介电材料是指在外电场作用下能发生电导、极化、损耗和击穿等现象的材料，以电极化为特征，电极化是在外电场作用下，分子中正负电荷中心发生相对位移而产生电偶极矩的现象，介电常数是表征电介质的，一般要求所用电介质的介电常数越大越好，介电材料可以通过感应的方式来传递、记录或存储电场的作用和影响，介电材料主要包括电容器介质材料和微波介质材料，微波介质材料在介质谐振器、微波集成电路基片与元件、介质天线等方面具有重要的应用。近年来，人们通过以聚合物为基体，引入高介电常数或易极化的微纳米尺度的无机材料与聚合物形成复合介电材料，不仅具备优异的介电性能，同时拥有聚合物良好的力学性能和加工性能，聚偏氟乙烯具有质地轻、柔韧性好、成膜性优异的加工性能，以及介电损耗低、耐击穿，是一种极具潜力的聚合物基介电材料，在聚偏氟乙烯中加入导电填料，如碳纳米管，石墨烯等，可以实现很低的用量，就获得较高的介电常数，氮化硼是一种优异的电气绝缘材料，具有优异的热稳定性、良好的化学特性和高电阻率，在介电材料和电气绝缘材料中有着广泛的应用，但是石墨烯和氮化硼在聚偏氟乙烯中的分散性和相容性很差，很易发生团聚和结块的现象，严重影响了聚偏氟乙烯材料的加工性能和介电性能。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料及其制法，解决了石墨烯和氮化硼在聚偏氟乙烯中的分散性和相容性很差的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：3-8份改性石墨烯气凝胶、2-5份环氧树脂-氮化硼复合材料、87-95份聚偏氟乙烯。优选的，所述改性石墨烯气凝胶制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入膨胀石墨、质量分数≥85％的浓硫酸溶液、质量分数≥65％的浓硝酸溶液，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至40-50℃，匀速搅拌30-50min，再加入高锰酸钾，匀速搅拌2-3h，向反应瓶中加入蒸馏水，温度升至95-110℃，匀速搅拌反应2-3h，再加入过氧化氢溶液，匀速搅拌1-2h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物直至中性，并充分干燥，制备得到氧化石墨烯，研磨成细粉后加入蒸馏水溶剂，进行超声分散处理2-3h，超声频率为30-40KHz，将溶液置于冷冻干燥仪中，在-80--70℃下冷冻干燥50-60h，制备得到石墨烯气凝胶。(2)向反应瓶中通入氮气排出空气，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、石墨烯气凝胶、丙烯腈单体、衣康酸，搅拌均匀后加入引发剂偶氮二异丁腈，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至60-70℃，匀速搅拌反应8-12h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚丙烯腈改性的石墨烯气凝胶。优选的，所述膨胀石墨与H2SO4、HNO3、KMnO4、H2O2的质量比为1:25-45:8-15:6-12:5-9。优选的，所述石墨烯气凝胶、丙烯腈单体、衣康酸和偶氮二异丁腈的质量比为1:2-3.2:0.5-0.8:0.2-0.4。优选的，所述超声处理仪包括主机，主机的内部固定连接有横板，横板的内部安装有升降丝杆，升降丝杆的顶部安装有平台，升降丝杠之间通过蜗杆和涡轮连接，涡轮与升降丝杆相啮合，平台的顶部放置有容器体，平台的外侧活动安装有与升降丝杆相啮合的转轮，转轮上固定连接有夹板，主机的内部且位于容器体的上方固定安装有超声发生器，超声发生器的底部固定安装有变幅杆，主机的外侧安装有操作台和显示器。优选的，所述环氧树脂-氮化硼复合材料制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入丙酮溶剂、平均粒径为120-150nm的纳米氮化硼，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理1-2h，超声频率为25-35KHz，再加入硅烷偶联剂，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至50-60℃，匀速搅拌反应4-6h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制得的硅烷偶联剂接枝的改性纳米氮化硼。(2)向反应瓶中加入甲苯溶剂、环氧树脂和改性纳米氮化硼，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理30-60min，超声频率为30-40KHz，将反应瓶置于油浴锅中，加至80-90℃，匀速搅拌反应6-10h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到环氧树脂包覆氮化硼，即为环氧树脂-氮化硼复合材料。优选的，所述硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，纳米氮化硼和硅烷偶联剂的质量比为6-8:1。优选的，所述高导热改性聚偏氟乙烯介电材料制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入二甲基乙酰胺溶剂，再加入3-8份改性石墨烯气凝胶、2-5份环氧树脂-氮化硼复合材料和87-95份聚偏氟乙烯，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90-110℃，匀速搅拌3-5h，再通过高速乳化形成乳液，将乳液倒入模具中流延成膜，并充分干燥溶剂，制备得到高导热改性聚偏氟乙烯介电材料。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，通过冷冻干燥法，制备得到石墨烯气凝胶，通过丙烯腈原位聚合在石墨烯气凝胶表面形成聚丙烯腈包覆层，聚丙烯腈与聚偏氟乙烯具有良好的相容性，大幅改善了石墨烯气凝胶在聚偏氟乙烯中的分散性和相容性，石墨烯在聚偏氟乙烯再形成微量的导电网络，形成微量的渗流系统，降低了材料的介电损耗，同时产生的偶极子促进了表面极化效应，从而增强聚偏氟乙烯材料的介电性能。该一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，通过硅烷偶联剂N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷接枝纳米氮化硼，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的氨基与环氧树脂中的环氧基团发生开环反应，实现纳米氮化硼与环氧树脂通过化学键结合，在环氧树脂的作用下，明显改善了纳米氮化硼在聚偏氟乙烯中的相容性，避免了纳米氮化硼的聚集和团聚，而导致聚偏氟乙烯的加工性能受到影响的问题，同时提高了材料的介电常数和介电性能。该一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，石墨烯气凝胶，纳米氮化硼都具有优异的高导热性，均匀分散的石墨烯气凝胶和纳米氮化硼，明显提高了聚偏氟乙烯的导热系数，增强了聚偏氟乙烯的导热性能。附图说明图1是本专利技术正面示意图；图2是本专利技术横板内部结构示意图。图中：1、主机；2、横板；3、升降丝杆；4、平台；5、蜗杆；6、涡轮；7、容器体；8、转轮；9、夹板；10、超声发生器；11、变幅杆；12、操作台；13、显示器。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：3-8份改性石墨烯气凝胶、2-5份环氧树脂-氮化硼复合材料、87-95份聚偏氟乙烯。改性石墨烯气凝胶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：3-8份改性石墨烯气凝胶、2-5份环氧树脂-氮化硼复合材料、87-95份聚偏氟乙烯。/n
【技术特征摘要】
1.一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：3-8份改性石墨烯气凝胶、2-5份环氧树脂-氮化硼复合材料、87-95份聚偏氟乙烯。
2.根据权利要求1所述的一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，其特征在于：所述改性石墨烯气凝胶制备方法包括以下步骤：
(1)向质量分数≥85％的浓硫酸溶液和质量分数≥65％的浓硝酸溶液中加入膨胀石墨，将乳液加热至40-50℃，匀速搅拌30-50min，再加入高锰酸钾，匀速搅拌2-3h，加入蒸馏水，温度升至95-110℃，反应2-3h，加入过氧化氢溶液，匀速搅拌1-2h，将溶液除去溶剂、洗涤固体产物并干燥，制备得到氧化石墨烯，加入蒸馏水溶剂，置于超声处理仪中，进行超声分散处理2-3h，超声频率为30-40KHz，将溶液置于冷冻干燥仪中，在-80--70℃下冷冻干燥50-60h，制备得到石墨烯气凝胶。
(2)向加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入、石墨烯气凝胶、丙烯腈单体、衣康酸，搅拌均匀后加入引发剂偶氮二异丁腈，在氮气氛围下加热至60-70℃，反应8-12h，将溶液除去溶剂、洗涤固体产物并干燥，制备得到聚丙烯腈改性的石墨烯气凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，其特征在于：所述膨胀石墨与H2SO4、HNO3、KMnO4、H2O2的质量比为1:25-45:8-15:6-12:5-9。
4.根据权利要求2所述的一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，其特征在于：所述石墨烯气凝胶、丙烯腈单体、衣康酸和偶氮二异丁腈的质量比为1:2-3.2:0.5-0.8:0.2-0.4。
5.根据权利要求2所述的一种高导热改性聚偏氟乙烯介电材料，其特征在于：所述超声处理仪包括主机(1)，主机(1)的内部固定连接有横板(2)，横板(2)的内部安装有升降丝杆(3)，升降丝杆(3)的顶部安装有平台(4)，升降丝杠(3)之间通过蜗杆(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊书伟，
申请(专利权)人：新昌县希亭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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