[发明专利]具有高介电性能的三元共混物基复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种具有高介电性能的三元聚合物共混物基复合材料及其制备方法。本发明提供一种具有高介电性能三元共混物基复合材料，所述复合材料是由聚合物1、聚合物2、聚合物3和填料通过熔融共混和热压成型制备得到的三元共混体系，其中填料选择性分散在任意一个聚合物相中；所述复合材料具有双重双连续结构：指在三元共混体系中，聚合物1相和聚合物2相形成共连续结构，聚合物2相和聚合物3相形成共连续结构，聚合物2相完全把聚合物1相和聚合物3相分隔，而聚合物1相和聚合物3相没有相界面的存在。通过本发明方法得到的复合材料介电性能优良，导电粒子填充量低，操作简单，成本低，适合大规模生产。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种具有高介电性能的三元聚合物共混物基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电子设备的小型化以及多功能化的快速发展，电介质材料作为一种重要的功能材料受到广泛的关注。其中，聚合物基介电复合材料以质轻、良好的加工性能等受到广泛的应用。

目前，常用提高聚合物基体介电常数的填料主要有无机陶瓷粒子和导电粒子两类。对于陶瓷粒子填充的聚合物基介电复合材料，要获得较高的介电常数，一般需要较高的填充量；此外，陶瓷粒子与聚合物相容性较差，当陶瓷粒子的填充量较高时，无机粒子的分散性变差，而且难于加工，限制了其应用，而通过聚合物基导电材料设计高性能介电材料成为具有潜力的发展。通常通过控制填充的导电纳米粒子的含量来获得具有高介电常数的复合材料，这主要归因于材料内部填料-聚合物-填料的微电容的形成，然而高含量的导电粒子同时会引起材料介电损耗的升高。因此为了获得绝缘性能良好的聚合物基高介电复合材料，层状结构的引入以及纳米粒子选择性分布的设计将成为主要的调控方式。

发明内容

本发明的目的是从结构上创新，提供一种具有优异介电性能的三元共混物基复合材料，通过该方法得到的复合材料介电性能优良，导电粒子填充量低，操作简单，成本低，适合大规模生产。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种具有高介电性能三元共混物基复合材料，所述复合材料是由聚合物1、聚合物2、聚合物3和功能化填料通过熔融共混和热压成型制备得到的三元共混体系，其中填料选择性分散在任意一个聚合物相中；所述复合材料具有双重双连续结构：指在三元共混体系中，聚合物2相完全把聚合物1相和聚合物3相分隔，聚合物1相和聚合物2相形成共连续结构，聚合物2相和聚合物3相形成共连续结构，而聚合物1相和聚合物3相没有相界面的存在。

进一步，所述具有高介电性能的聚合物基复合材料中，各原料的体积比为：聚合物1 30～40vol％，聚合物2 30～40vol％，聚合物3 20～40vol％，填料0.04vol％～1vol％。

进一步，所述具有高介电性能的聚合物基复合材料中，所述三元聚合物相为：聚偏氟乙烯/高密度聚乙烯/聚苯乙烯(PVDF/HDPE/PS)、聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯乙烯/高密度聚乙烯(PMMA/PS/HDPE)、尼龙6/聚丙烯/聚烯烃弹性体(PA6/PP/POE)、高密度聚乙烯/聚苯乙烯/聚己内酯(HDPE/PS/PCL)、聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯/聚丁二酸丁二脂(PLA/PBAT/PBS)或聚丙烯/尼龙6/聚烯烃弹性体(PP/PA6/POE)；优选为PVDF/HDPE/PS。

进一步，所述具有高介电性能的聚合物基复合材料中，所述功能化填料选自：多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯或碳黑。

优选的，所述具有高介电性能的聚合物基复合材料由聚偏氟乙烯、高密度聚乙烯、聚苯乙烯和多壁碳纳米管经熔融共混制备得到；其中，各原料的体积比为：聚偏氟乙烯30vol％～35vol％，聚苯乙烯40vol％，高密度聚乙烯25vol％～35vol％，多壁碳纳米管0.04vol％～1vol％。