本发明专利技术的高介电性能聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料及其制备方法属于聚合物基纳米复合材料及其制备的技术领域。复合材料的组成成分包括磺化聚醚醚酮酮和聚苯胺包覆的碳纳米管，按质量计聚苯胺包覆的碳纳米管占10～50％，其余为磺化聚醚醚酮酮。制备方法是利用聚苯胺-碳纳米管作为改性填充材料，磺化聚醚醚酮酮作为基体材料，N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，溶液共混搅拌均化；再浇铸成模。本发明专利技术由于填充材料的有机包覆层不仅可以使粒子均匀分散，而且可以降低渗流电流产生的可能，在保证介电常数的同时，降低其介电损耗；由本发明专利技术得到的具有良好加工性能和优良介电性能的高介电复合材料，可以在嵌入式电容中获得应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物基纳米复合材料及其制备的
，特别涉及具有高介电性能的聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料及其制备方法。
技术介绍
介电材料最重要的性质是外电场作用下能够极化，介电常数(ε )是表征一种介电材料性能的重要指标。随着电子工业的快速发展，具有优良的阻断载流子、储能电能和均勻电场作用的高介电常数材料在存储器类的动态随机存储器、各式各样的传感器、电容器、 光电/电光器件、微波期间，特别是在电子电气的电力电容器、集成片式电容器、电机电缆领域方面有着极为重要的应用。因此，高介电常数的材料对于能量储存行业是十分关键的， 由于电能的需求量经常是间断性或不规则变化的，必须进行高效的电能储存和控制，而提高电容器储存密度就要通过提高材料的有效介电常数。现在大部分的高介电材料是应用铁电材料——主要是铁电陶瓷制作而成，由于铁电材料加工温度高、相互粘结力比较差，因此不可能制成很大的面积的相应元件。聚合物质轻、易加工、具有多尺度结构和特殊柔韧性，非常适于介电材料制备，但绝大数聚合物材料的介电常数较低(ε <10)。提高聚合物材料介电性能的一条基本途径就是将具有高介电常数的陶瓷填料(如BaTiO3)添加到聚合物材料中。聚合物/铁电陶瓷复合材料与一般的铁电陶瓷高介电材料相比，具有非常好的加工性能、较低的加工温度和介电损耗，能够制备面积和体积比较大的器件，同时成本也较铁电材料低。为使其介电常数达到工业应用水平， 必须满足很高陶瓷颗粒负载量(通常超过50%)才能使聚合物介电常数提高10倍以上，但这样会大幅度降低聚合物材料本身的力学性能和粘结性、增大孔隙率，降低其作为电子材料的适用性。此外，一种有效的介电材料还必须在长期使用过程和不同温度环境下具有稳定的介电性能，但是一些铁电陶瓷材料的介电常数却与颗粒尺寸和温度有很大关系为了满足嵌入电容器材料的要求，人们一直致力于高介电材料的开发和研究。但是，迄今为止还没有得到一种理想的可用于嵌入式电容器的介电材料。已有的材料在某些方面还存在问题，包括电性能、机械性能、加工性能等，但是很多材料有着很广泛的潜在应用。本专利技术的复合材料综合了聚合物优异性能和优良的加工性能，而且有机包覆层不仅可以增加填料与聚合物基体的相容性，使粒子均勻分散，而且可以在导电粒子外形成包覆层， 降低渗流电流产生的可能，在保证介电常数的同时，降低其介电损耗，得到具有优良介电性能的高介电复合材料，很有希望在嵌入式电容中获得应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高介电性能的聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料(即，磺化聚醚醚酮酮和聚苯胺包覆的碳纳米管复合材料)及其制备方法。通过对聚芳醚酮聚合物的功能化改性，并且选择功能磺酸掺杂聚苯胺-碳纳米管作为填充材料，从而得到高介电性能的聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料。聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料的制备方法是利用聚苯胺-碳纳米管作为改性填充材料，功能化聚芳醚酮即磺化聚醚醚酮酮作为基体材料，通过溶液共混的方法，制备高介电性能的功能化聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料。本专利技术的高介电性能聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料，组成成分包括磺化聚醚醚酮酮和聚苯胺包覆的碳纳米管，按质量分数和为100%计算，聚苯胺包覆的碳纳米管占5 45%，其余为磺化聚醚醚酮酮。磺化聚醚醚酮酮共聚物，其结构式如下所示权利要求1.一种高介电性能聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料，组成成分是磺化聚醚醚酮酮和聚苯胺包覆的碳纳米管，按质量分数和为100%计算，聚苯胺包覆的碳纳米管占5 45 %，其余为磺化聚醚醚酮酮。2.根据权利要求1所述的高介电性能聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料，其特征是，所述的磺化聚醚醚酮酮共聚物，其结构式如下所示其中x/y为5/95 40/60 ；磺化聚醚醚酮酮粘度的范围为1. 0 2. 0，以N，N- 二甲基乙酰胺为溶剂，溶液浓度为0. 5g/dL。3.根据权利要求1所述的高介电性能聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料，其特征是，所述的聚苯胺包覆的碳纳米管，苯胺与碳纳米管的质量比为40 60 80 20。4.一种权利要求1的高介电性能聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料的制备方法， 是以磺化聚醚醚酮酮为基体材料，以聚苯胺包覆的碳纳米管为填充材料，将填充材料在超声作用下均勻分散在N-甲基吡咯烷酮中；将基体材料溶于N-甲基吡咯烷酮中；再将两种 N-甲基吡咯烷酮溶液混合继续搅拌均化；然后将混合溶液浇铸成模，在60 80°C烘干，再在110 130°C、真空度彡0. IMI^a条件下烘16 36小时，得到高介电性能的功能化聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料；其中，填充材料的N-甲基吡咯烷酮溶液的浓度为0. 005 0. lg/mL ；基体材料的N-甲基吡咯烷酮溶液的浓度为0. 05 0. 3g/mL。5.根据权利要求4所述的高介电性能聚芳醚酮/聚苯胺-碳纳米管复合材料的制备方法，其特征是，所述的浇铸成模，是将混合溶液倒在平玻璃板上自然形成液态膜，烘干后形成固态的薄膜材料；或浇铸在模型、模具或容器中，烘干后形成固定形状的制品。全文摘要本专利技术的属于聚合物基纳米复合材料及其制备的
复合材料的组成成分包括磺化聚醚醚酮酮和聚苯胺包覆的碳纳米管，按质量计聚苯胺包覆的碳纳米管占10～50％，其余为磺化聚醚醚酮酮。制备方法是利用聚苯胺-碳纳米管作为改性填充材料，磺化聚醚醚酮酮作为基体材料，N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，溶液共混搅拌均化；再浇铸成模。本专利技术由于填充材料的有机包覆层不仅可以使粒子均匀分散，而且可以降低渗流电流产生的可能，在保证介电常数的同时，降低其介电损耗；由本专利技术得到的具有良好加工性能和优良介电性能的高介电复合材料，可以在嵌入式电容中获得应用。文档编号C08L61/16GK102337019SQ201110233290公开日2012年2月1日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日专利技术者刘晓, 姜振华, 张云鹤, 王琦桐, 王贵宾 申请人:吉林大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高介电性能聚芳醚酮／聚苯胺－碳纳米管复合材料，组成成分是磺化聚醚醚酮酮和聚苯胺包覆的碳纳米管，按质量分数和为１００％计算，聚苯胺包覆的碳纳米管占５～４５％，其余为磺化聚醚醚酮酮。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张云鹤，王琦桐，王贵宾，刘晓，姜振华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82
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