[发明专利]聚芳醚腈/超支化酞菁铜介电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子介电材料领域，特别涉及一种聚芳醚腈/超支化酞菁铜介电薄膜及其制备方法。

背景技术

应用于特殊环境中的高储能电容器薄膜要求电介质材料在具备高介电性能的同时应具备高的力学性能和耐热性能，传统的无机的电介质材料具备了很高的介电常数但力学性能太差。近些年来，金属酞菁(如酞菁铜)及其衍生物和聚苯胺齐聚物等含有共轭结构的物质常被用来制备高介电材料，虽然它们具有较高的介电常数，但其介电损耗也较高，而且较高分子材料难于加工，不易制备出大面积、柔顺性好的高介电薄膜。

与聚合物相结合制备聚合物基金属酞菁复合膜是克服这些缺点的主要手段之一，将上述化合物通过接枝、共混的方法引入到聚合物体系中，由于聚合物基体形成绝缘材料层从而可以极大的减少填充材料的介电损耗，却同样具有较高的介电常数，而且还具备了高分子材料易于加工、优良的力学性能、热学性能等优点。

现有技术中聚芳醚腈/超支化酞菁铜介电薄膜的制备方法为先制备超支化酞菁铜，然后将超支化酞菁铜与聚芳醚腈混合。其中，超支化酞菁铜由双邻苯二甲腈与氯化亚铜在N-甲基吡咯烷酮溶剂中200℃反应2～6小时生成，其合成路线如下：

但是通过上述方法制得的聚芳醚腈/超支化酞菁铜介电薄膜的力学性能往往较差，而且要达到高的介电常数无机填料的填充量就会很高，使得复合材料的介电损耗很高，加工性能也会下降。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高强度、低损耗聚芳醚腈/超支化酞菁铜介电薄膜。

本发明的聚芳醚腈/超支化酞菁铜介电薄膜是由聚芳醚腈、双邻苯二甲腈和氯化亚铜共混后成膜得到。

进一步的，双邻苯二甲腈与氯化亚铜的重量之和与聚芳醚腈的重量比为10～40∶60～90，双邻苯二甲腈与氯化亚铜的摩尔比为2.5～3.5∶0.5～1.5。

最优的，双邻苯二甲腈与氯化亚铜的重量之和与聚芳醚腈的重量比为10～40∶60～90，双邻苯二甲腈与氯化亚铜的摩尔比为3∶1时制成的介电薄膜性能较好。

共混时溶剂为N-甲基吡咯烷酮，N-甲基吡咯烷酮与三种原料总重的重量比为85～95∶5～15，优选为90∶10。

本发明要解决的第二个技术问题是提供上述聚芳醚腈/超支化酞菁铜介电薄膜的制备方法，其步骤如下：

(1)按照下列重量配比称取原料：双邻苯二甲腈与氯化亚铜的重量之和与聚芳醚腈的重量比为10～40∶60～90，其中双邻苯二甲腈与氯化亚铜的摩尔比为2.5～3.5∶0.5～1.5；将三种原料溶于N-甲基吡咯烷酮，N-甲基吡咯烷酮与三种原料总重的重量比为85～95∶5～15；

(2)步骤(1)制得的溶液成膜即得。

进一步的，步骤(2)所述成膜为制得的溶液于180～220℃回流2～6小时后倒在平板上制成薄膜，将平板置于160～200℃温度下烘4～6小时，然后升温至240～260℃烘1～4小时，冷却至室温即得。

优选的，步骤(1)双邻苯二甲腈与氯化亚铜的摩尔比为3∶1。N-甲基吡咯烷酮与三种原料总重的重量比为90∶10。

步骤(2)回流温度为200℃；平板置于160～200℃温度下烘4～6小时，然后升温至250℃烘1～4小时。

本发明将双邻苯二甲腈、氯化亚铜和聚芳醚腈同时加入到溶剂中反应，通过双邻苯二甲腈与氯化亚铜在聚芳醚腈溶液中反应生成超支化酞菁铜，超支化酞菁铜分子与聚芳醚腈高分子链均匀混合，原位复合；即通过原位共混浇膜使超支化酞菁铜均匀分散在聚芳醚腈基体中，既提高了聚芳醚腈/超支化酞菁铜复合薄膜的介电常数，也提高了薄膜的力学性能，同时还具有很低的介电损耗。

附图说明

图1为本发明实施例1中薄膜的断面SEM。

图2为本发明实施例2中薄膜的外观照片。

具体实施方式

本发明的聚芳醚腈由四川飞亚新材料有限公司提供，制备方法参照中国专利200810305720.3。

实施例1

将12.68克聚芳醚腈、1.31克双邻苯二甲腈、0.01克氯化亚铜一起溶于140毫升N-甲基吡咯烷酮，溶液在200℃回流搅拌反应4小时后平稳倒在干净的玻璃板上，使之成薄膜粘附在玻璃板上，将玻璃板水平放置在烘箱中200℃真空条件下烘4小时以除去残留溶剂，然后升温至250℃热处理2小时，最后缓慢冷却至室温得到聚芳醚腈/超支化酞菁铜复合薄膜，厚度为0.05～0.1mm。其薄膜的断面形貌见图1，介电性能(测试温度25℃，测试频率100Hz)和力学性能见表1：