[发明专利]一种表面环氧树脂修饰的钛酸钡微粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料的技术领域，具体涉及一种表面环氧树脂修饰的钛酸钡微粒子及其制备方法。

背景技术

钛酸钡(BaTiO₃)是典型的钙钛矿铁电体，是商业中较易获取的高介电常数陶瓷材料，也是目前应用最为广泛的电子功能材料之一。但是用于介电材料，钛酸钡也有其不可避免的缺点，即加工性能较差，得到的材料孔隙率较高、机械性能差及击穿电压较低。这些缺点可以通过和加工性能好的聚合物复合得以改善。

环氧树脂(epoxy resin，简称EP)是由具有环氧基团的化合物与多元羟基化合物(多元醇或多元酚)进行缩聚反应生成的热固性聚合物，是聚合物复合材料中应用最为广泛的基体树脂。环氧树脂介电常数较低，且有优异的可加工性、对化学镀溶液的惰性及与印刷线路板(PWB)的相容性，以及易于制成积层和连接面，与高介电性的陶瓷粉体复合后可作为嵌入式电容应用等特性使其成为最有发展前景的材料之一。

当前，钛酸钡和环氧树脂的复合材料多是将钛酸钡先用有机改性剂处理，然后将改性过的钛酸钡粉末添加到环氧树脂中，加入固化剂，通过热压固化成型或旋转涂膜法制备钛酸钡/环氧树脂复合材料。如Yang Xiaojun等用磷酸酯Byk-W9010处理BaTiO₃，然后将处理过的BaTiO₃超声分散到环氧树脂的丙酮溶液中，继而加热去除丙酮，加入固化剂，模压成2mm的BaTiO₃/环氧膜片，其介电常数可大于100，介电损耗小于0.04。该成果发表于“Rare metals，2006，25(S2)：250～254”《Dependence of dielectric properties on BTparticle size in EP/BT composites》。Rao Yang等采用双嵌段表面活性剂处理BaTiO₃，使得BaTiO₃颗粒在环氧树脂中的分散更为均匀，其研究表明，BaTiO₃体积分数为40％时复合材料的介电常数可达42。该成果发表于“Composites：Part A，2003，34(11)，1113～1116”《Di-block copolymer surfactant study to optimize filler dispersion in high dielectric constantpolymer-ceramic composite》。北京化工大学的余燕飞等将硅烷偶联剂KH550处理过的BaTiO₃超声分散到丙酮中，然后再加入一定量的环氧树脂和固化剂，经球磨，真空脱泡，热压制成直径约2cm，厚度约1mm的圆片形复合材料。该成果发表于期刊“功能材料，2007，38(9)：1478～1480”《钛酸钡/环氧树脂复合材料的制备及其介电性能的研究》。四川大学的陈惠玲等以环氧树脂作为基体、双氰胺和2-乙基-4-甲基咪唑作为固化剂体系、颗粒尺寸在38nm～2.67μm范围的BaTiO₃作为高介电填充组分，采用溶液共混合、旋涂工艺，制备了不同BaTiO₃含量的0-3型BaTiO₃/环氧复合材料膜，并研究分析了环氧树脂固化工艺的确定以及不同BaTiO₃含量的复合材料的晶相及显微结构。该成果发表于期刊“功能材料，2008，39(3)：367～370”《钛酸钡/环氧介电复合材料制备技术的研究》。

对于上述各种制备方法而言，由于钛酸钡仅作为一种填料加入到环氧树脂体系中得到的复合材料，所以得到的复合材料多是块状或片状的大体积材料，严重限制了这种复合材-料的适用范围。

发明内容

本发明的目的是通过采用在钛酸钡颗粒表面构筑树枝化聚酰胺(d-PAMAM)层，然后利用d-PAMAM表面丰富的氨基(-NH₂)和环氧树脂链段上的环氧键(-CH-O-CH₂)反应，从而将环氧树脂涂覆到d-PAMAM改性的钛酸钡粒子表面，制备出表面环氧树脂修饰的钛酸钡微粒子，这种复合技术无疑拓宽了现有钛酸钡/环氧树脂复合材料制备的技术手段。

本发明的目的可以通过以下措施达到：