一种介电复合材料及其制备方法技术

一种介电复合材料，其特征在于：由ＢａＴｉＯ↓［３］、Ａｌ粉和ＰＶＤＦ组成，其中ＢａＴｉＯ↓［３］体积分数为２０％，金属Ａｌ粉体积分数为５％～２５％，其余为ＰＶＤＦ基体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于介电复合材料
，具体涉及一种髙介电、低损耗的三相介电复合 材料及其制备方法，该材料主要用于制备电容器。
技术介绍
在电子工业中，具有高介电常数的聚合物基复合材料具有非常广阔的应用前景。对于 釆用聚合物材料作为电介质的电容器而言，其目前所釆用的聚合物电介质多为聚合物单相 材料，由于聚合物材料自身相对介电常数较低， 一般仅为1 3左右，使得由其生产出的 电容器电容密度较低。若采用具有较高介电常数的聚合物基复合材料，则可以在电容器尺 寸保持不变的情况下使电容密度获得数十倍乃至上百倍的提高，或者在保持电容密度不变 的情况下使得电容器的尺寸大为减小。对于增强电器性能、减小器件尺寸以提高电子元器 件的集成度而言，研究开发具有较高介电常数的聚合物基复合材料都具有重要的意义。依据渗流理论，当导电填料颗粒在聚合物内的加入量达到一个特定的值时，填料颗粒 之间会相互连通，形成一个电流的通路，从而使材料由介电体变为导电体。如果颗粒的加 入量充分的接近渗流阈值则复合材料的宏观介电常数趋近于无穷大。例如，同样采用简单 混合热压工艺，通过将金属Ni颗粒同钛酸钡进行复合，复合材料的介电常数达到IOOO以 上，但是需要在高温130(TC下煅烧而且其机械加工性能不好。 发 明 内 容为了解决传统介电材料存在的诸多问题，本专利技术提供了一种介电复合材料及其制备 方法，所述的介电复合材料选用PVDF作为聚合物基体，与其它的聚合物相比，PVDF 聚合物具有高的介电常数，高绝缘性、高机械强度和耐冲击性、耐辐射、低噪声阻抗等特 性。所述的制备方法主要是利用渗流效应来提高介电复合材料的介电常数。本专利技术采用简单的共混热压的方法得到了高介电、低损耗的三相介电复合材料 Al-BaTi03/PVDF。本专利技术中釆用的原料都是普通的工业生产出来的产品，产品价格也比较低，同时又没有进行任何处理，所以该三相介电复合材料具有低的成本，适合工业大规模生产。介电复合材料由BaTK)3、 A1粉和PVDF组成，其中BaTi03体积分数为20%，金 属A1粉体积分数5% 25%，其余为PVDF基体。通过实现渗流来提高聚合物基复合材料的介电常数。优选的，上述的Al粉的体积分数为5%， 18%或25%。本专利技术还提供一种制备上述的Al-BaTi03/PVDF介电复合材料的方法，具体制备步 骤如下(1) 选取一定体积分数百分比的Al， BaTi03， PVDF,其中Al的体积分数百分比 /A1=0.05-0.25， BaTiO3体积分数百分比/BaTiO3-0.20，其余为PVDF，将体积分数换算成质量，并称量原材料。(2) 把称好的PVDF加入到N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，充分溶解形成透明溶液。(3) 把BaTi03和Al粉加入上述溶液中，超声振荡15-30min,使Al粉，BaTi03均匀分散在溶液中，形成稳定的悬浮液。(4) 将上述的悬浮液倒入表面皿，并置于8CrC 10(TC烘箱烘干，即得到介电薄膜。(5) 将步骤(4)中的介电薄膜热压成片，测试其介电性能。热压条件200 220。C, 9~10MPa， 20 25min。本专利技术提供的介电复合材料主要有以下优点(1) 介电损耗很低，最优实施例的介电损耗最低仅有0.025左右，在整个测试频率范 围最高也不超0.20;(2) 该复合材料的机械加工性能好，可以加工成不同形状；(3) 制备方法简单，易操作，适合工业化的生产；(4) 成本低廉。 附 图 说 明附图说明图1 a是室温下^-0.05介电复合材料的介电常数随频率的变化关系图； 图lb室温下4,-0.05介电复合材料的介电损耗随频率的变化关系图； 图2 a室温下^-0.25介电复合材料的介电常数随频率的变化关系图； 图2 b是室温下/A=0.25介电复合材料的介电损耗随频率的变化关系图； 图3 a是室温下/A1 = 0.18介电复合材料的介电常数随频率的变化关系图； 图3 b是室温下/A1= 0.18介电复合材料的介电损耗随频率的变化关系图； 图4是室温下复合材料中Al体积分数与介电常数的关系图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的介电复合材料及其制备方法进行详细说明。 一种介电复合材料，由BaTi03、 A1粉和PVDF组成，其中BaTi03体积分数为20%，金属A1粉体积分数为5。/。 25%，其余为PVDF基体。优选的，上述的A1粉的体积分数为5%， 18%或25°/0。Al， BaTi03， PVDF均从市场采购得到的，DMF为市售化学纯。所有原料未经进 一步的处理。按照如下步骤进行Al-BaTi03/PVDF介电复合材料的制备(1) 选取一定体积分数百分比的Al， BaTi03， PVDF，其中/A1=0.05 0.25， /BaTi03 =0.20，其余为PVDF，将体积分数换算成质量，并称量原材料。(2) 把称好的PVDF加入到N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，充分溶解形成透明溶 液。(3) 把BaTi03和Al粉加入上述溶液中，超声振荡15 30min，使Al粉，BaTi03 均匀分散在溶液中，形成稳定的悬浮液。(4) 将上述的悬浮液倒入表面皿，并置于8CTC 100。C烘箱烘干，即得到介电薄膜。(5) 将步骤(4)中的介电薄膜热压成片，测试其介电性能。热压条件200 220°C ， 9 10MPa， 20 25tnin。实施例 1 :制备/A1=0.05的Al-BaTi03/PVDF介电复合材料。 制备步骤如下(1) 按照体积分数百分比/w-0.05， /BaTiO3 = 0.20， /pvD^0.75称取原材料，并将 体积分数换算成质量依次称取0.0450g， 0.3900g， 0.4500g。(2) 把称好的0J500g PVDF加入到40ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，充分溶解形成透明溶液。(3) 把BaTi03和Al粉加入上述溶液中，超声振荡20min,使Al粉，BaTiOs均匀分散在溶液中，形成稳定的悬浮液。(4) 将上述的悬浮液倒入表面皿，并置于IOCTC烘箱烘干，即得到介电薄膜。(5) 将上述的介电薄膜热压成片，并测试其介电性能。热压条件210°C, 10MPa， 25min。图la是体积比为5: 20: 75的Al-BaTi03/PVDF介电复合材料介电常数与频率的 关系图，从图中可以看出，介电常数在100Hz下只有21左右，并不高。图lb是介电 损耗与频率的关系图，从图中可以看出，介电损耗很低，只有0.05左右。 实施例2 :制备《1 = 0.25的Al-BaTKVPVDF介电复合材料。制备步骤如下(1) 按照体釈分数百分比/a「0.25， /BaTiO3 = 0.20， /pvDF-0.55称取原材料，并将体积 分数换箅成质量依次称取0.2250g， 0.3900g， 0.3300g。(2) 把称好的PVDF加入到30ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，充分溶解形成透 明溶液。(3) 把BaTiOg和Al粉加入上述溶液中，超声振荡20min，使Al粉，BaTiOs均匀分散在溶液中，形成稳定的悬浮液。(4) 将上述的悬浮液倒入表面皿，并置于100。C烘箱烘干，即得到介电薄膜。(5) 将上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介电复合材料，其特征在于：由ＢａＴｉＯ↓［３］、Ａｌ粉和ＰＶＤＦ组成，其中ＢａＴｉＯ↓［３］体积分数为２０％，金属Ａｌ粉体积分数为５％～２５％，其余为ＰＶＤＦ基体。

【技术特征摘要】
1、一种介电复合材料，其特征在于由BaTiO3、Al粉和PVDF组成，其中BaTiO3体积分数为20％，金属Al粉体积分数为5％～25％，其余为PVDF基体。2、 根据权利要求1所述的介电复合材料，其特征在于所述介电复合材料中BaTiOs体 积分数为20%，金属Al粉体积分数为5%，其余为PVDF基体。3、 根据权利要求1所述的介电复合材料，其特征在于所述介电复合材料中BaTiOs体 积分数为20%，金属A1粉体积分数为25Q/。，其余为PVDF基体。4、 根据权利要求1所述的介电复合材料，其特征在于所述介电复合材料中BaTi03体 积分数为20%，金属Al粉体积分数为18%,...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓元，张艳景，王广胜，宋袁曾，杨萌，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11