[发明专利]一种高介电低损耗的聚碳酸酯组合物及其制备方法与用途

说明书

本发明属于材料领域，具体涉及一种高介电低损耗的聚碳酸酯组合物及其制备方法与用途。该聚碳酸酯组合物，以所述聚碳酸酯组合物为100重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：70～99重量份的聚碳酸酯；1～30重量份的离子液体；0.005‑1重量份的还原石墨烯。本发明的聚碳酸酯组合物，创造性地通过离子液体对还原石墨烯进行插层分散和包覆，显著提高了材料的介电常数并且显著降低了介电损耗。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种高介电低损耗的聚碳酸酯组合物及其制备方法与用途。

背景技术

聚碳酸酯由于其“强而韧”的优异物理性能，使其在国防和民用上均有广泛用途，成为目前用量最大的工程塑料。近年来，随着5G材料的兴起，高介电低损耗的聚碳酸酯材料需求增大，而传统的增加聚碳酸酯介电性能的方法会使其介电损耗性能明显增加，从而限制了产品的使用。

石墨烯具有优异的导热性以及介电性能，尤其以还原石墨烯的性能更为优异。但石墨烯由于比表面积大，容易团聚，传统的共混加工无法充分发挥其优异的性能。离子液体是一种熔点小于100℃的有机盐，常见的离子液体如咪唑类和吡啶类离子液体，由于阳离子-π键相互作用，离子液体能够有效地分散石墨烯、碳纳米管等碳系材料。通过离子液体将石墨烯进行分散，再通过乳液聚合将石墨烯包裹，能够有效实现聚离子液体在石墨烯中的插层，降低石墨烯之间的接触，从而在保持复合材料优异介电常数的同时不增加材料的介电损耗。目前，既能将石墨烯有效分散并且包覆、又能制备出高介电低损耗的合金材料尚未见报道。

因此，迫切需要研发新型的高介电低损耗的聚碳酸酯材料。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种高介电和低损耗的聚碳酸酯组合物，该组合物具有显著提高的介电常数和显著降低的介电损耗。

本发明的第二个目的是提供一种高介电低损耗的聚碳酸酯组合物的制备方法，该方法实现了还原石墨烯在聚碳酸酯树脂中的良好分散，并且使用聚离子液体对石墨烯进行包覆，显著降低了石墨烯的阈渗值，使得其介电常数相比于传统的石墨烯/聚碳酸酯树脂合金的介电常数显著增加，介电损耗显著降低。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明提供一种高介电和低损耗的聚碳酸酯组合物，以所述聚碳酸酯组合物为100重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：

70～99重量份的聚碳酸酯，优选83～98重量份的聚碳酸酯；例如可以为75、77或87重量份的聚碳酸酯；

1～30重量份的离子液体，优选2～17重量份的离子液体；例如可以为1.5、2.3或10重量份的离子液体；

0.005-1重量份的还原石墨烯，优选0.01-0.5重量份的还原石墨烯；例如可以为0.007、0.3或0.8重量份的还原石墨烯。

更优选地，该组合物由包括以下组分的原料制备而成：

94～98重量份的聚碳酸酯；

2.5～5重量份的离子液体；

0.01～0.025重量份的还原石墨烯。

进一步地，所述高介电和低损耗的聚碳酸酯组合物通过以下步骤制备：

(1)将还原石墨烯和离子液体混合搅拌均匀，制备得到(例如浓度0.2wt％～5wt％的)还原石墨烯/离子液体溶液；

(2)将所述还原石墨烯/离子液体溶液均匀分散(例如通过超声处理，优选使其均匀分散例如分散成单片结构)，得到分散后的还原石墨烯/离子液体溶液；

(3)将所述分散后的还原石墨烯离子液体溶液加入水优选去离子水中，搅拌，然后依次加入乳化剂和引发剂，反应产物经干燥得到还原石墨烯/离子聚合物微球；