本发明专利技术属于复合材料技术领域，特别涉及一种含有核＠壳结构填料的高介电复合材料及其制备方法。所述复合材料含有铝和聚苯乙烯，铝的含量范围为１０～４５ｗｔ％，聚苯乙烯的含量范围为５５～９０ｗｔ％；对铝粉进行表面钝化处理，得到核＠壳结构填料，配置聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液，并按不同质量分数比加入表面处理铝粉，经过搅拌、浇注、晾干、烘干、成型、定型操作，得到含有核＠壳结构填料的高介电复合材料。铝粉经过钝化处理，表面形成一层氧化物包覆层，有效地避免了导电添料因相互接触而形成漏电导，降低了材料的介电损耗；复合材料介电常数高，密度低，加工简单，并具有良好的柔韧性；复合材料的制备方法工艺易控简单、热压温度低、节能环保。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料
，特别涉及一种含有核@壳结构填料的高介电 复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着各种便携式电子设备向微型化、集成化、多功能化方向的发展，高介电 复合材料在电子与电力工程技术方面的应用日益广泛。与此同时，对材料的性能 及制备工艺要求俞为苛刻。传统的共混和简单复合已不再适应时代的要求。陶瓷电容器虽然有高的介电常数，但需要在高温下与电极共烧，工艺复杂， 耗能大，柔韧性差，易于破碎。有机聚合物基复合材料可以在较低温度下复合，且材料成膜性好，具有弹性， 但是其自身的介电常数较低，所以通过添加填料来提高聚合物基材料的介电性能 已是既成事实。然而，添料的表面，亦即添料和基体的界面对复合材料的性能起 着至关重要的作用。于是对添料的表面改性是目前该领域的关键技术。表面层材 料的性质、结构及尺寸对材料的性能有很大的影响。目前，该方面的技术尚不成 熟，有待进一步的调整和优化。
技术实现思路
本专利技术提供了一种。其 特征在于，所述复合材料由铝和聚苯乙烯组成，按质量比铝的含量范围为10 45wt%，聚苯乙烯的含量范围为55 90wt^。所述含有核@壳结构填料的高介电复合材料的制备方法，其步骤是-1)将铝研磨成粉末，铝粉在室温空气中钝化4 8小时，或将铝粉浸泡在浓硝酸中钝化0.5 1小时，得到表面处理铝粉，即核@壳结构填料。2)称取聚苯乙烯颗粒，在乙酸乙酯溶液中充分溶解，得到聚苯乙烯的乙酸 乙酯溶液；按不同质量分数比称取步骤l得到的空气中钝化的铝粉，加入到乙酸 乙酯溶液中超声作用0.5小时后，再和聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液混合，或按不同质 量分数比称取步骤l得到的浓硝酸中钝化的铝粉，加入到聚苯乙烯的乙酸乙酯溶 液中；室温下搅拌均匀后，浇注成膜，并进行室温晾干、真空烘干操作，再于温 度条件为150 18(TC、压力条件为10 15Mpa的环境中成型，最后在温度条件为 0 1(TC的环境中定型，即得到所述的含有核@壳结构填料的高介电复合材料。 所述表面处理铝粉的粒度为20纳米 200目。所述聚苯乙烯的平均分子量在20 50万之间，密度为1.06g/cm3，熔融温度范 围为145 155。C。本专利技术的有益效果是铝粉经过钝化处理，表面形成一层牢固、均匀、致 密并且绝缘的氧化物包覆层，有效地避免了导电添料因相互接触而形成漏电导， 降低了材料的介电损耗；铝粉密度低，不同粒径的铝粉原料来源广泛，表面钝化 容易，工艺可控；得到的复合材料介电常数高，密度低，加工简单，成本小，并 且具有良好的柔韧性；本专利技术所述的复合材料的制备方法工艺易控简单、热压温 度低、节能环保。 附图说明图1为用浓硝酸处理铝粉表面形貌和相态分析。 图2为空气钝化处理铝粉的透射电子显微镜照片。 图3为空气钝化处理铝粉的表面成分分析图。 图4为空气钝化处理铝粉的X射线衍射图。图5为空气处理AI/PS复合材料(10.1 wt%Al， 32.7wt%Al， 38.9wt%Al)的介电常数随频率的变化关系图。图6为空气处理AI/PS复合材料(10.1wt%Al)的介电损耗随频率的变化关 系图。图7为空气处理AI/PS复合材料(32.7wt%Al)的介电损耗随频率的变化关 系图。图8为空气处理AI/PS复合材料(38.9wt%Al)的介电损耗随频率的变化关 系图。图9为浓硝酸处理AI/PS复合材料(38.9 wt%Al)的介电常数随温度的变化 关系图。图10为浓硝酸处理AI/PS复合材料的介电常数与AI质量分数的关系图。 图11为浓硝酸处理AI/PS复合材料(18.1 wt%Al， 25.8 wt%Al)的介电常数与频率的关系图。图12为浓硝酸处理AI/PS复合材料(32.7wt%Al， 38.9wt%Al， 44.6wt%Al)的介电常数与频率的关系图。具体实施例方式本专利技术为一种。所述含有核@壳结构填料的高介电复合材料由铝和聚苯乙烯组成，按质量比铝的含量 范围为10 45wt^，聚苯乙烯的含量范围为55 90wt%。所述含有核@壳结构填料的高介电复合材料的制备，其步骤是-1) 将铝研磨成粉末，铝粉在室温空气中钝化4 8小时，或浸泡在浓硝酸中， 钝化0.5 1小时，再用蒸馏水通过酸式漏斗抽滤、洗涤至中性，得到表面处理铝粉， 即核@壳结构填料。2) 称取一定量聚苯乙烯颗粒，在乙酸乙酯溶液中充分溶解，得到聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液；按不同质量分数比(10 45wt%)称取步骤l得到的空气中钝 化的铝粉，加入到乙酸乙酯溶液中超声作用0.5小时(采用800W功率，超声lmin， 间歇5s的方式)后，再和聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液混合，或按不同质量分数比 (10 45wt%)称取步骤1得到的浓硝酸中钝化的铝粉，加入到聚苯乙烯的乙酸 乙酯溶液中；室温下搅拌均匀后，浇注成膜，并进行室温晾干、真空烘干操作， 再于温度条件为150 180°C、压力条件为10 15Mpa的环境中成型，最后在温 度条件为0 10'C的环境中定型，即得到所述的含有核@壳结构填料的高介电复 合材料。所述表面处理铝粉的粒度为20纳米 200目。所述聚苯乙烯的平均分子量在20 50万之间，密度为1.06g/cm3，熔融温度 范围为145 155°C。下面列举实施例对本专利技术予以说明。 实施例l取铝粉放入洁净器皿中，在室温下空气中钝化4.5小时，铝粉表面会形成一 层致密、均匀、绝缘的氧化铝包覆层。称取lg聚苯乙烯(PS)，将其溶解在10ml 乙酸乙酯溶液中，再称取0.112g经过表面处理的铝粉，加入到5ml乙酸乙酯溶 液中进行0.5小时的超声操作(采用800W功率，超声lmin，间歇5s的方式)， 然后与聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液混合，并在室温下搅拌均匀，浇注成膜，室温晾 干，真空烘干后，再于温度为150'C、压力为10Mpa的环境中放置20分钟成型， 最后在温度条件为Ot:、常压的环境中放置20分钟定型，即得到含有核@壳结构 填料的高介电复合材料(10.1wt%Al)。 实施例2取铝粉放入洁净器皿中，在室温下空气中钝化4.5小时，铝粉表面会形成一 层致密、均匀、绝缘的氧化铝包覆层。称取lg聚苯乙烯(PS)，将其溶解在10ml 乙酸乙酯溶液中，再称取0.485g经过表面处理的铝粉，加入到5ml乙酸乙酯溶 液中进行0.5小时的超声操作(采用800W功率，超声lmin，间歇5s的方式)， 然后与聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液混合，并在室温下搅拌均匀，浇注成膜，室温晾 干，真空烘干后，再于温度为150°C、压力为10Mpa的环境中放置20分钟成型， 最后在温度条件为OX:、常压的环境中放置20分钟定型，即得到含有核@壳结构填料的高介电复合材料(32.7wt%Al)。 实施例3取铝粉放入洁净器皿中，在室温下空气中钝化4.5小时，铝粉表面会形成一 层致密、均匀、绝缘的氧化铝包覆层。称取lg聚苯乙烯(PS)，将其溶解在10ml 乙酸乙酯溶液中，再称取0.637g经过表面处理的铝粉，加入到5ml乙酸乙酯溶 液中进行0.5小时的超声操作(采用800W功率，超声lmin，间歇5s的方式)， 然后与聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液混合，并在室温下搅拌均匀，浇注成膜，室温晾 干，真空烘干后，再于温度为15(TC、压力为10Mpa的环境中放置20分钟成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含有核＠壳结构填料的高介电复合材料，其特征在于，所述复合材料由铝和聚苯乙烯组成，按质量比：铝的含量范围为１０～４５ｗｔ％，聚苯乙烯的含量范围为５５～９０ｗｔ％。
【技术特征摘要】
1.一种含有核@壳结构填料的高介电复合材料，其特征在于，所述复合材料由铝和聚苯乙烯组成，按质量比铝的含量范围为10～45wt％，聚苯乙烯的含量范围为55～90wt％。2. —种含有核@壳结构填料的高介电复合材料的制备方法，其步骤是1) 将铝研磨成粉末，铝粉在室温空气中钝化4 8小时，或浸泡在浓硝酸中， 钝化0.5 1小时，再用蒸馏水通过酸式漏斗抽滤、洗涤至中性，得到表面处理铝粉， 即核@壳结构填料。2) 称取聚苯乙烯颗粒，在乙酸乙酯溶液中充分溶解，得到聚苯乙烯的乙酸 乙酯溶液；按不同质量分数比称取步骤l得到的空气中钝化的铝粉，加入到乙酸 乙酯溶液中超声作用0.5小时后，再和聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液混合，或按不同质 量分...
【专利技术属性】
技术研发人员：南策文，杨程，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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