微胶囊化石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于包覆纳米介电材料技术领域，公开了一种微胶囊化石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料及其制备方法，微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料由微胶囊石墨烯和泡沫硅橡胶复合介电材料组成；所述介电材料中微胶囊石墨烯和泡沫硅橡胶的质量之比为1.5:100。微胶囊石墨烯中，石墨烯和壁材的质量之比包括：1:2；1:10；1:20；1:30；1:40。泡沫硅橡胶复合介电材料包括：HY‑F662A、662B,HY‑F665A、665B，HY‑F660A，660‑B中的两种或两种以上。本发明专利技术提供一种微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料及其制备方法，该介电材料用储能材料，具有填料分散性能好、介电常数高，介电损耗小的优点，制备方法过程简单。

【技术实现步骤摘要】
微胶囊化石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料及其制备方法
本专利技术属于包覆纳米介电材料
，尤其涉及一种微胶囊化石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料及其制备方法。
技术介绍
目前，随着微电电路和封装技术的发展，电容器得到了广泛应用，而电介质材料是电容器的主要核心组成。电介质材料在储能、静电屏蔽，以及柔性穿戴电子传感设备，等方面有着广泛地应用。提升电介质材料的性能(高介电常数、低介电损耗)以达到使用要求是一个方向。此外，泡沫材料中泡孔的存在对复合材料介电性能的提升有一定的帮助。以碳纳米管、石墨烯等纳米材料为代表的导体，作为介电材料的填料有着优异的性能，但其分散性问题仍未得到好的解决，泡孔材料如何制备具有较高介电性能的介电材料需要解决。石墨烯(GE)作为导电填料加入介电材料中，虽能提高材料的介电性能，但其分散状态并不是很好，需要改善，而包覆微胶囊化是较少纳米材料团聚的一种途径。三聚氰胺甲醛树脂(密胺树脂MF)常作为微胶囊化材料所使用的壁材，如陈中华等用三聚氰胺甲醛树脂包覆氧化石墨烯(GO)能够提高复合材料的导热系数和热稳定性，但GO导电性能比GE差，直接包覆GE是一种既能减少团聚，又能保留复合材料介电性能的一种方法，但GE比GO表面少了些含氧官能团，与壁材的结合能力比较差，限制了其在电介质材料上的大规模应用。因此需要寻求制备工艺上的突破，来制备一种包覆、分散效果好的微胶囊，且介电性能优的电介质材料。室温硫化硅橡胶(RTVSR)是一种能在室温下加成反应的硅橡胶，根据其组份配比能制备具有泡孔结构的硅橡胶泡沫材料，泡孔的存在使材料既保留了硅橡胶的性能，同时也具有泡沫的质轻，有弹性。硅橡胶泡沫材料作为介电材料的基体能够改变介电材料的介电性能，而材料中的泡孔形态对介电性能有决定性作用，需要通过制备工艺以及配比来确定介电性能较优异硅橡胶泡沫材料。石墨烯和碳纳米管等纳米复合材料在基体中的分布借助于超声分散，行星搅拌等工艺，如论文：雷玲,肖藤,刘聪,等.石墨烯纳米复合材料热膨胀特性的理论研究[J].塑料工业,2019,047(008):76-80.但这些分散中石墨烯在基体中的分散状态并没有得到很好地改善，存在部分搭接。现有技术更多地关心力学方面性能如：董建,张倩,陈广新,etal.石墨烯/室温硫化硅橡胶复合材料的制备及性能[J].合成橡胶工业,2013(02):111-114.做成了导体，关注于体积电导率。如：赵健,刘振生,孙光伟,等.室温硫化硅橡胶/石墨烯复合材料的制备与性能[J].特种橡胶制品,2013,034(006):5-10。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术提供的材料填料分散性能差、介电常数低，介电损耗大，制备方法过程繁琐。解决以上问题及缺陷的难度为：难度在于能否包覆成功，能否制备成功复合材料。其中的配比以及参数的设定解决以上问题及缺陷的意义为：本专利技术就是想通过包覆石墨烯，改善石墨烯的分散状态问题。本专利技术提供一种途径去改善石墨烯的分散状态，为制备高介电常数复合材料提供思路与方法，具有理论指导(参考)意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种微胶囊化石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料及其制备方法。本专利技术是这样实现的，一种微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料，所述微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料由微胶囊石墨烯和泡沫硅橡胶复合介电材料组成；所述介电材料中微胶囊石墨烯和泡沫硅橡胶的质量之比为1.5:100。进一步，所述微胶囊石墨烯中，石墨烯和壁材的质量之比包括：1:2；1:10；1:20；1:30。进一步，泡沫硅橡胶复合介电材料包括：HY-F662A、662B,HY-F665A、665B，HY-F660A，660-B中的两种或两种以上。本专利技术的另一目的在于提供一种微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法，所述微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法包括：介电材料经过超声分散，剪切乳化以及电动搅拌，最终壁材包覆在石墨烯上，并添加进泡沫硅橡胶内制成电介质材料。进一步，所述微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法具体包括：步骤一，分散：取石墨烯粉末，加入无水乙醇超声分散，超声；步骤二，乳化：将步骤一中的分散液中加苯乙烯马来酸酐聚合物，经剪切乳化机进行乳化；步骤三，剪切乳化：取壁材MF与石墨烯的质量比值分比为：1:2；1:10；1:20；1:30所得溶液，经剪切乳化机进行乳化；步骤四，搅拌共混：将步骤三所得溶液进行水浴加热，搅拌；步骤五，微胶囊石墨烯的后处理：将水浴后的溶液离心，干燥，筛分，得到包覆后的微胶囊石墨烯；步骤六，硅橡胶介电材料的制备：以制备好的微胶囊以及纯石墨烯作为填料，与室温硫化硅橡胶F系列的A组份与填料在顶置式电动搅拌器搅拌均匀；再按照比例加入B组份，将所得试验品固化成型；步骤七，切片制样：将固化后的材料切片制样。进一步，所述步骤一中，取石墨烯粉末0.5g，加入200ml无水乙醇超声分散，超声功率选择840W设置时间为1h。进一步，所述步骤二中，将分散液中加苯乙烯马来酸酐聚合物(经剪切乳化机进行乳化，设置6000r/min，10min；所述步骤三中，经剪切乳化机进行乳化，6000r/min，3min。进一步，所述步骤四中，进行水浴加热，设置温度为70℃，磁力搅拌以600r/min速率搅拌，时长为3h；所述步骤五中，经台式离心机离心，10000r/min、5min，70目筛网筛分，得到包覆后的微胶囊石墨烯。进一步，所述步骤六中，先将F的A组份与填料在顶置式电动搅拌器搅拌均匀，设置2000r/min，10min；再按照比例加入B组份，设置2000r/min，3min，将所得试验品倒入塑料管中，室温下放置6h，固化成型。进一步，所述步骤七中，将固化后的材料切片制样，制成直径10mm，厚度2.0±0.1mm的薄饼状圆片。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术提供一种微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料及其制备方法，该介电材料用储能材料，具有填料分散性能好、介电常数高，介电损耗小的优点，制备方法过程简单。对比的技术效果或者实验效果。包括：对比文章：刘聪,肖藤，等.新型石墨烯/硅橡胶纳米复合电介质泡沫材料的制备及介电性能评价[J].塑料工业,2020,48(08):145-150。与本专利技术对比效果，如图5(a)未进行包覆处理时的介电常数；图5(b)未进行包覆时的介电损耗；图5(c)包覆后介电常数；图5(d)包覆后介电损耗。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。图1是本专利技术实施例提供的微胶囊化石墨烯泡沫硅橡胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法，其特征在于，所述微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法包括：/n介电材料经过超声分散，剪切乳化以及电动搅拌，最终壁材包覆在石墨烯上，并添加进泡沫硅橡胶内制成电介质材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法，其特征在于，所述微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法包括：
介电材料经过超声分散，剪切乳化以及电动搅拌，最终壁材包覆在石墨烯上，并添加进泡沫硅橡胶内制成电介质材料。


2.如权利要求1所述的微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法，其特征在于，所述微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法具体包括：
步骤一，分散：取石墨烯粉末，加入无水乙醇超声分散，超声；
步骤二，乳化：将步骤一中的分散液中加苯乙烯马来酸酐聚合物，经剪切乳化机进行乳化；
步骤三，剪切乳化：取壁材MF与石墨烯的质量比值分比为：1:2；1:10；1:20；1:30所得溶液，经剪切乳化机进行乳化；
步骤四，搅拌共混：将步骤三所得溶液进行水浴加热，搅拌；
步骤五，微胶囊石墨烯的后处理：将水浴后的溶液离心，干燥，筛分，得到包覆后的微胶囊石墨烯；
步骤六，硅橡胶介电材料的制备：以制备好的微胶囊以及纯石墨烯作为填料，与室温硫化硅橡胶F系列的A组份与填料在顶置式电动搅拌器搅拌均匀；再按照比例加入B组份，将所得试验品固化成型；
步骤七，切片制样：将固化后的材料切片制样。


3.如权利要求2所述的微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，取石墨烯粉末0.5g，加入200ml无水乙醇超声分散，超声功率选择840W设置时间为1h。


4.如权利要求2所述的微胶囊石墨烯泡沫硅橡胶电介质复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，将分散液中加苯乙烯马来酸酐聚合物经剪切乳化机进行乳化，设置6000r/min，10min；
所述步骤三中，经剪切乳化机...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘聪，阿拉木斯，刘海东，邓佳明，崔仲家，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51