[发明专利]一种高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的制备方法

说明书

一种高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的制备方法，它涉及一种聚偏氟乙烯复合材料的制备方法。本发明的目的是要解决现有聚偏氟乙烯的介电常数低的问题。方法：一、制备二维层状TiC纳米片；二、复合，得到碳化钛纳米片质量分数为5％～20％的高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料。本发明制备的高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料可应用于微电子加工、集成电路、高效率储能元件领域；本发明制备的高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的介电常数为9.8～19.1。本发明可获得一种高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料。

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯复合材料的制备方法。

背景技术

如今，电子产品的效率正呈指数式上升的趋势。伴随这种效率的快速提升，产生了具有高介电常数的新型材料。与低介电常数材料相比，高介电常数材料可以存储更多的电能。因此，将它应用在电子设备中能够提高效率。电子系统通常由主动原件，比如集成电路，和无源原件组成。人们对无源原件的兴趣日渐增加，因为它们的使用量随着电子行业向更高功能的发展而稳步增长。要减少高性能电子设备的体积，我们需要集成无源元件，如电阻、电容和电感，它们的使用数量超过有源集成电路原件并且占用基板的大部分面积。事实上，陶瓷和金属具有较高的硬度和良好的热稳定性以及高介电性能。然而，它们的高密度、脆性以及具有挑战性的加工条件阻碍了它们作为高介电材料的使用。另一方面，聚合物具有是易加工、机械性灵活和低成本的优点。聚合物基复合材料的机械灵活性和可调性能让它们变得很有吸引力。然而相比无机材料，有机高分子材料通常有着低介电常数，范围在2～5。在特殊情况下，尽管它们有极好的物理属性，纯的聚合物的介电常数能够超过10，但仍然很低，因此这些阻碍它们作为高介电材料使用。所以一个关键问题就是要大幅度提高聚合物介电常数，同时也要保留其优良的机械性能。

发明内容

本发明的目的是要解决现有聚偏氟乙烯的介电常数低的问题，而提供一种高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的制备方法。

一种高介电性能聚偏氟乙烯碳化钛纳米片复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备二维层状TiC纳米片：

①、将Ti₃AlC₂加入到混合酸溶液中，再在搅拌速度为100r/min～300r/min下搅拌反应0.5h～2h，再加入氟化钠粉末，再在温度为35℃～50℃下反应10h～14h，得到反应液；

步骤一①中所述的混合酸溶液为质量分数为98％的浓硫酸和质量分数为85％的浓磷酸的混合液，混合酸溶液中质量分数为98％的浓硫酸与质量分数为85％的浓磷酸的体积比为9:1；

步骤一①中所述的Ti₃AlC₂的质量与混合酸溶液的体积比为(2g～4g):30mL；

步骤一①中所述的氟化钠粉末的质量与混合酸溶液的体积比为(0.5g～2g):30mL；

②、将反应液冷却至室温，再在离心速度为6000r/min～8000r/min下离心10min～20min，再去除上清液，得到固体物质；首先使用蒸馏水对固体物质清洗2次～4次，再使用无水乙醇清洗至清洗液的pH值为中性，得到清洗后的固体物质；

③、向清洗后的固体物质中加入N,N-二甲基甲酰胺，再在氩气保护下和超声功率为100W～500W下超声3h～5h，再在离心速度为3000r/min～4000r/min下离心10min～20min，再取上清液，再在离心速度为10000r/min下离心10min，再取沉淀物质；

步骤一①中所述的Ti₃AlC₂的质量与步骤一③中所述的N,N-二甲基甲酰胺的体积比为(2g～4g):100mL；