本发明涉及介电材料领域，具体涉及一种高分子复合介电材料及其制备方法。
背景技术：
：在通讯系统中，电子元器件的尺寸逐步向着高功效、多功能及小尺寸方向发展，这对高频材料的性能提出更高的需求。现代电子信息产品特别是微波射频器件的高速发展，集成度极大的提高及数字化、高频化、多功能化等应用要求已经向一般的PTFE高频板及制造工艺提出了挑战。近年来，人们通过以聚合物为基体，引入高介电常数或易极化的尺度的无机颗粒或者其它无机物形成聚合物基复合介电材料。然而，通过简单的混合而成的聚合物基复合介电材料在电化学性能上虽然有了一定的提高，也克服了部分缺陷，但仍然难以满足电子行业对电子材料越来越高的性能要求，因此，深入研发更高性能的聚合物基复合介电材料依然是今后电子材料发展的方向。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有聚合物基复合介电材料存在的介电系数低、工作温度低的缺陷，提供一种高分子复合介电材料及其制备方法；本发明利用高分子的聚合、交联和晶体析出原理，使其具有介电常数大，工作温度高的优点，促进了聚合物介电材料在高温环境中工作的电子器件上的应用。为了实现上述发明目的，本发明提供了一种高分子复合介电材料，包括以下重量份原材料制备而成：10-20份的聚偏二氟乙烯，10-20份的聚四氟乙烯，5-15份的2-甲基-1-丙醇，5-15份的聚乙酰胺，2-5份的硫代乙酸，5-10份的四氯化硅，0.1-0.5份的纳米二氧化钛，1-5份的交联剂。一种高分子复合介电材料，利用多种有机物之间的相互聚合、交联，形成结构稳定，耐高温的高分子三维网络结构，同时在三维网络结构中含有利用成核剂形成的聚合物结晶，该聚合物结晶与电场的相互作用增强，介电常数增大；同时，三维网络结构使聚合物熔点增加，其工作温度更高；该复合介电材料使用范围更大，有利于电子行业的发展。优选的，其中所述的聚偏二氟乙烯聚合度为200-500。优选的，其中所述的聚四氟乙烯聚合度为200-500。优选的，其中所述的聚乙酰胺聚合度为100-200。优选的，其中所述的纳米二氧化钛的粒径为1-20纳米，粒径太大，不利于高分子材料结晶成核；粒径太小，分散困难，容易团聚。优选的，所述一种高分子复合介电材料，包括以下重量份原材料制备而成：10-20份的聚偏二氟乙烯，10-20份的聚四氟乙烯，5-10份的2-甲基-1-丙醇，10-15份的聚乙酰胺，2-3份的硫代乙酸，5-8份的四氯化硅，0.1-0.3份的纳米二氧化钛，2-3份的交联剂。为了实现上述发明目的，进一步的，本发明提供了一种高分子复合介电材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将纳米二氧化钛分散在2-甲基-1-丙醇中形成悬浮液；在悬浮液中加入硫代乙酸进行酯化、聚合反应，反应完成后进行结晶析出，得到聚合物结晶材料；（2）将步骤1得到的聚合物结晶材料与聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、四氯化硅、聚乙酰胺、交联剂混合后进行交联反应，得高分子复合介电材料。一种高分子复合介电材料的制备方法，先将纳米二氧化钛通过2-甲基-1-丙醇均匀分散开，再利用酯化反应合成酯，并利用纳米二氧化硅做成核剂，将酯结晶析出成为能与电场的相互作用更强的结晶材料，从而使聚合物材料的介电常数增大；最后与其它高分子材料的交联，形成了具有三维网络结构的高分子复合介电材料，使聚合物熔点增加，其工作温度更高；该高分子复合介电材料的制备方法简单、稳定、可靠，适合高分子复合介电材料的大规模、工业化生产。优选的，所述酯化反应温度为180-190℃，反应温度过高，反应剧烈，控制困难，反应温度过低，反应速度慢，生产周期长。优选的，所述酯化反应时间为2-5h，反应时间过长，生产周期长，效率低，反应时间过短，反应不完全，产品性能降低。优选的，所述交联反应温度为240-280℃，交联温度过高，交联过渡，形成的三维网络结构不规则，产品性能降低，交联温度过低，反应时间太长，生产周期长。优选的，所述交联反应的时间为1-3h，反应时间过长，生产周期长，效率低，反应时间过短，反应不完全，产品性能降低。与现有技术相比，本发明的有益效果：1、本发明高分子复合介电材料含有利用成核剂结晶析出的脂类结晶材料，具有与电场的相互作用更强的特性，具有更高的介电常数。2、本发明高分子复合介电材料的制备方法先通过酯化、结晶，再利用交联，将结晶材料均匀分散在三维网络结构体系中，构成高效屏蔽材料，从而增加了复合材料的熔点和介电常数。3、本发明高分子复合介电材料的制备方法简单、稳定、可靠，适合高分子复合介电材料的大规模、工业化生产。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。实施例1（1）将0.3重量份纳米二氧化钛分散在10重量份2-甲基-1-丙醇中形成悬浮液；在悬浮液中加入3重量份的硫代乙酸，在180℃的条件下进行酯化、聚合反应3h，反应完成后进行结晶析出，得到聚合物结晶材料；（2）将步骤1得到的聚合物结晶材料与15重量份的聚合度为300的聚偏二氟乙烯、15重量份的聚合度为300的聚四氟乙烯、8重量份的四氯化硅、10重量份的聚合度为150的聚乙酰胺聚乙酰胺、3重量份的交联剂混合后，在260℃的温度下进行交联反应3h，得高分子复合介电材料。实施例2（1）将0.1重量份纳米二氧化钛分散在15重量份2-甲基-1-丙醇中形成悬浮液；在悬浮液中加入2重量份的硫代乙酸，在180℃的条件下进行酯化、聚合反应5h，反应完成后进行结晶析出，得到聚合物结晶材料；（2）将步骤1得到的聚合物结晶材料与10重量份的聚合度为500的聚偏二氟乙烯、10重量份的聚合度为200的聚四氟乙烯、10重量份的四氯化硅、5重量份的聚合度为100的聚乙酰胺聚乙酰胺、1重量份的交联剂混合后，在240℃的温度下进行交联反应3h，得高分子复合介电材料。实施例3（1）将0.5重量份纳米二氧化钛分散在5重量份2-甲基-1-丙醇中形成悬浮液；在悬浮液中加入5重量份的硫代乙酸，在190℃的条件下进行酯化、聚合反应2h，反应完成后进行结晶析出，得到聚合物结晶材料；（2）将步骤1得到的聚合物结晶材料与10重量份的聚合度为200的聚偏二氟乙烯、10-20重量份的聚合度为500的聚四氟乙烯、10重量份的四氯化硅、5重量份的聚合度为200的聚乙酰胺聚乙酰胺、5重量份的交联剂混合后，在280℃的温度下进行交联反应1h，得高分子复合介电材料。实施例4（1）将0.1重量份纳米二氧化钛分散在15重量份2-甲基-1-丙醇中形成悬浮液；在悬浮液中加入3重量份的硫代乙酸，在185℃的条件下进行酯化、聚合反应4h，反应完成后进行结晶析出，得到聚合物结晶材料；（2）将步骤1得到的聚合物结晶材料与10重量份的聚合度为500的聚偏二氟乙烯、10重量份的聚合度为200的聚四氟乙烯、5-10重量份的四氯化硅、5重量份的聚合度为100的聚乙酰胺聚乙酰胺、2重量份的交联剂混合后，在250℃的温度下进行交联反应1.5h，得高分子复合介电材料。对比例1（1）将10重量份2-甲基-1-丙醇与3重量份的硫代乙酸，在180℃的条件下进行酯化、聚合反应3h，反应完成后进行结晶析出，得到聚合物结晶材料；（2）将步骤1得到的聚合物结晶材料与15重量份的聚合度为300的聚偏二氟乙烯、15重量份的聚合度为300的聚四氟乙烯、8重量份的四氯化硅、10重量份的聚合度为150的聚乙酰胺聚乙酰胺、3重量份的交联剂混合后，在260℃的温度下进行交联反应3h，得高分子复合介电材料。对比例2（1）将0.3重量份纳米二氧化钛分散在10重量份2-甲基-1-丙醇中形成悬浮液；在悬浮液中加入3重量份的硫代乙酸，在180℃的条件下进行酯化、聚合反应3h，反应完成后进行结晶析出，得到聚合物结晶材料；（2）将步骤1得到的聚合物结晶材料与15重量份的聚合度为300的聚偏二氟乙烯、15重量份的聚合度为300的聚四氟乙烯、10重量份的聚合度为150的聚乙酰胺聚乙酰胺、3重量份的交联剂混合后，在260℃的温度下进行交联反应3h，得高分子复合介电材料。对比例3将0.3重量份纳米二氧化钛与15重量份的聚合度为300的聚偏二氟乙烯、15重量份的聚合度为300的聚四氟乙烯、8重量份的四氯化硅、10重量份的聚合度为150的聚乙酰胺聚乙酰胺、3重量份的交联剂混合后，在260℃的温度下进行交联反应3h，得介电材料。将上述实施例1-4和对比例1-3中所制备得到的高分子复合介电材料进行性能检测（25℃，10KHz），记录实验结果，记录数据如下：编号介电常数最高使用温度（℃）实施例124240实施例223230实施例321240实施例422245对比例110230对比例213210对比例39215对上述实验数据分析可知，实施例1-4中采用本发明技术方案制备得到的高分子复合介电材料介电常数大、最大使用温度高；同时，对比所有实施例1-4和对比例1-3可知，纳米二氧化钛对复合材料的主要影响复合材料的介电常数，对比例1中没有使用纳米二氧化钛，不能形成二氧化钛-酯的结晶材料，得到的酯对电场相互作用弱，其介电常数显著降低；对比例2中没有使用四氯化硅，形成的三维网路结构存在结构缺陷，交联形成的聚合物其介电常数和最高使用温度均有显著降低；对比例3中直接将纳米二氧化钛与聚合物进行交联聚合，不存在，二氧化钛-酯的结晶材料，对电场相互作用弱，介电常数低，同时，交联形成的三维网路结构也具有一定缺陷，复合材料的使用温度也显著降低。当前第1页1 2 3