本发明涉及电子材料
技术领域：
，特别涉及到一种通过热压成型的介电复合材料的制备工艺。
背景技术：
：高介电常数复合材料因具有很好的储存电能和均匀电场的性能，加上机械性能好，成本低，因而在微电子领域、电机和电缆行业中都有非常广泛的应用前景。人们对介电材料的研究最初是从无机压电陶瓷材料开始的，无机压电陶瓷材料具有高介电常数和高热电稳定性，但其脆性大、加工温度较高。随着信息和微电子工业的飞速发展对半导体器件微型化、集成化、智能化、高频化和平面化的应用需求增加，越来越多的电子元件，如介质基板、介质天线、嵌入式薄膜电容等，既要介电材料具备优异的介电性能，又要其具备良好的力学性能和加工性能。因此，单一的无机介电材料已经不能满足上述要求。而具有高介电性能的复合功能电介质材料可用于制备高储能密度介质，在脉冲率及电子封装技术等军民用领域有着引人瞩目的实用前景。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纳米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。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供一种通过热压成型的介电复合材料的制备工艺，该工艺采用将稀土、三异丁基铝、4-硝基邻苯二甲腈加入到高锰酸钾溶液中进行超声分散，将超声反应液在油浴中保温搅拌、离心分离并干燥后得到氧化改性产物，接着向氧化改性产物加入硫酸溶液进行超声反应，超声完成后用水稀释、过滤并将所得沉淀水洗至中性，干燥后球磨，得到球磨产物，再将亚磷酸三苯酯、三硬脂酸甘油酯和球磨产物于冰水浴中添加乙二醇溶液，超声震荡后加入硫化剂和偶联剂继续超声震荡，并将得到的混合液与烯基琥珀酸酐熔融共混、造粒、热压，得到成品介电复合材料。制备而成的介电复合材料，其介电常数高、介电损耗低，具有良好的应用前景。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种通过热压成型的介电复合材料的制备工艺，包括以下步骤：(1)将稀土6-8份、三异丁基铝5-7份、4-硝基邻苯二甲腈3-5份加入到浓度为0.5mol/l的高锰酸钾溶液中，在超声反应器中进行超声分散反应，随后将超声分散反应液送入110-120℃的油浴中，保温搅拌1.5-2.5小时，随后进行离心分离，将分离得到的沉淀产物在90℃下真空干燥10-12小时，得到氧化改性产物；(2)将步骤(1)得到的改性氧化产物置于超声反应器中，按照固液比1:20的比例添加浓度为20％的硫酸溶液，随后以1500w的功率超声反应2-3小时，超声反应完成后加入与硫酸溶液等体积的蒸馏水进行稀释，随后过滤并将沉淀产物进行水洗，直至达到中性，将水洗至中性的沉淀产物放入110-120℃的恒温鼓风干燥箱中干燥完全，再将干燥产物置于行星式球磨机中球磨，得到球磨产物；(3)将亚磷酸三苯酯15-25份、三硬脂酸甘油酯10-16份和步骤(2)的球磨产物投入到反应容器中，接着将反应容器置于冰水浴中，加入10倍质量的浓度为0.7％的聚乙二醇溶液，以1000w的功率超声震荡30-40分钟，形成稳定的悬浮液，随后通入氮气保护，加入硫化剂1-3份、偶联剂1-3份，继续以1000w的功率超声震荡20-30分钟，得到中间反应混合液；(4)将烯基琥珀酸酐8-12份与步骤(4)得到的中间反应混合液加入到转矩流变仪中进行熔融共混，得到熔融混合料；(5)将步骤(4)得到的熔融混合料送入造粒机造粒，随后将得到的颗粒料放在压片机上，在温度为300℃，压力为15mpa的工艺条件下，热压35-45分钟，得到成品材料。进一步的，所述步骤(1)中超声分散反应的功率为1200w，反应时间为25-35分钟。进一步的，所述步骤(2)中球磨机的转速为500-700转/分钟，球磨时间为3-4小时。进一步的，所述步骤(3)中的硫化剂选自过氧化二异丙苯、三聚硫氰酸、双叔丁基过氧化异丙基苯中的任意一种。进一步的，所述步骤(3)中的偶联剂选自二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯中的任意一种。进一步的，本发明还公开了所述制备工艺制得的通过热压成型的介电复合材料在电容器制造上的应用。本发明与现有技术相比，其有益效果为：(1)本发明的通过热压成型的介电复合材料的制备工艺采用将稀土、三异丁基铝、4-硝基邻苯二甲腈加入到高锰酸钾溶液中进行超声分散，将超声反应液在油浴中保温搅拌、离心分离并干燥后得到氧化改性产物，接着向氧化改性产物加入硫酸溶液进行超声反应，超声完成后用水稀释、过滤并将所得沉淀水洗至中性，干燥后球磨，得到球磨产物，再将亚磷酸三苯酯、三硬脂酸甘油酯和球磨产物于冰水浴中添加乙二醇溶液，超声震荡后加入硫化剂和偶联剂继续超声震荡，并将得到的混合液与烯基琥珀酸酐熔融共混、造粒、热压，得到成品介电复合材料。制备而成的通过热压成型的介电复合材料，其介电常数高、介电损耗低，具有良好的应用前景。(2)本发明采用了4-硝基邻苯二甲腈、亚磷酸三苯酯、三硬脂酸甘油酯、烯基琥珀酸酐这几种原料参与制备介电复合材料，对介电复合材料进行了有效的性能提升，虽然这些材料并非首次应用于介电复合材料中，但按照一定配比量组合后，辅以相应的处理方式，给最后制备得到的通过热压成型的介电复合材料带来了使用性能上的大幅度提高，这在以往的研究中是不曾报道过的，对于实现本发明的技术效果起到了决定性的作用。具体实施方式下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。实施例1(1)将稀土6份、三异丁基铝5份、4-硝基邻苯二甲腈3份加入到浓度为0.5mol/l的高锰酸钾溶液中，在超声反应器中进行超声分散反应，超声分散反应的功率为1200w，反应时间为25分钟，随后将超声分散反应液送入110℃的油浴中，保温搅拌1.5小时，随后进行离心分离，将分离得到的沉淀产物在90℃下真空干燥10小时，得到氧化改性产物；(2)将步骤(1)得到的改性氧化产物置于超声反应器中，按照固液比1:20的比例添加浓度为20％的硫酸溶液，随后以1500w的功率超声反应2小时，超声反应完成后加入与硫酸溶液等体积的蒸馏水进行稀释，随后过滤并将沉淀产物进行水洗，直至达到中性，将水洗至中性的沉淀产物放入110℃的恒温鼓风干燥箱中干燥完全，再将干燥产物置于行星式球磨机中球磨，球磨机的转速为500转/分钟，球磨时间为3小时，得到球磨产物；(3)将亚磷酸三苯酯15份、三硬脂酸甘油酯10份和步骤(2)的球磨产物投入到反应容器中，接着将反应容器置于冰水浴中，加入10倍质量的浓度为0.7％的聚乙二醇溶液，以1000w的功率超声震荡30分钟，形成稳定的悬浮液，随后通入氮气保护，加入过氧化二异丙苯1份、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯1份，继续以1000w的功率超声震荡20分钟，得到中间反应混合液；(4)将烯基琥珀酸酐8份与步骤(4)得到的中间反应混合液加入到转矩流变仪中进行熔融共混，得到熔融混合料；(5)将步骤(4)得到的熔融混合料送入造粒机造粒，随后将得到的颗粒料放在压片机上，在温度为300℃，压力为15mpa的工艺条件下，热压35分钟，得到成品材料。制得的通过热压成型的介电复合材料的性能测试结果如表1所示。实施例2(1)将稀土7份、三异丁基铝6份、4-硝基邻苯二甲腈4份加入到浓度为0.5mol/l的高锰酸钾溶液中，在超声反应器中进行超声分散反应，超声分散反应的功率为1200w，反应时间为30分钟，随后将超声分散反应液送入115℃的油浴中，保温搅拌2小时，随后进行离心分离，将分离得到的沉淀产物在90℃下真空干燥11小时，得到氧化改性产物；(2)将步骤(1)得到的改性氧化产物置于超声反应器中，按照固液比1:20的比例添加浓度为20％的硫酸溶液，随后以1500w的功率超声反应2.5小时，超声反应完成后加入与硫酸溶液等体积的蒸馏水进行稀释，随后过滤并将沉淀产物进行水洗，直至达到中性，将水洗至中性的沉淀产物放入115℃的恒温鼓风干燥箱中干燥完全，再将干燥产物置于行星式球磨机中球磨，球磨机的转速为600转/分钟，球磨时间为3.5小时，得到球磨产物；(3)将亚磷酸三苯酯20份、三硬脂酸甘油酯13份和步骤(2)的球磨产物投入到反应容器中，接着将反应容器置于冰水浴中，加入10倍质量的浓度为0.7％的聚乙二醇溶液，以1000w的功率超声震荡35分钟，形成稳定的悬浮液，随后通入氮气保护，加入三聚硫氰酸2份、乙烯基三乙氧基硅烷2份，继续以1000w的功率超声震荡25分钟，得到中间反应混合液；(4)将烯基琥珀酸酐10份与步骤(4)得到的中间反应混合液加入到转矩流变仪中进行熔融共混，得到熔融混合料；(5)将步骤(4)得到的熔融混合料送入造粒机造粒，随后将得到的颗粒料放在压片机上，在温度为300℃，压力为15mpa的工艺条件下，热压40分钟，得到成品材料。制得的通过热压成型的介电复合材料的性能测试结果如表1所示。实施例3(1)将稀土8份、三异丁基铝7份、4-硝基邻苯二甲腈5份加入到浓度为0.5mol/l的高锰酸钾溶液中，在超声反应器中进行超声分散反应，超声分散反应的功率为1200w，反应时间为35分钟，随后将超声分散反应液送入120℃的油浴中，保温搅拌2.5小时，随后进行离心分离，将分离得到的沉淀产物在90℃下真空干燥12小时，得到氧化改性产物；(2)将步骤(1)得到的改性氧化产物置于超声反应器中，按照固液比1:20的比例添加浓度为20％的硫酸溶液，随后以1500w的功率超声反应3小时，超声反应完成后加入与硫酸溶液等体积的蒸馏水进行稀释，随后过滤并将沉淀产物进行水洗，直至达到中性，将水洗至中性的沉淀产物放入120℃的恒温鼓风干燥箱中干燥完全，再将干燥产物置于行星式球磨机中球磨，球磨机的转速为700转/分钟，球磨时间为4小时，得到球磨产物；(3)将亚磷酸三苯酯25份、三硬脂酸甘油酯16份和步骤(2)的球磨产物投入到反应容器中，接着将反应容器置于冰水浴中，加入10倍质量的浓度为0.7％的聚乙二醇溶液，以1000w的功率超声震荡40分钟，形成稳定的悬浮液，随后通入氮气保护，加入双叔丁基过氧化异丙基苯3份、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯3份，继续以1000w的功率超声震荡30分钟，得到中间反应混合液；(4)将烯基琥珀酸酐12份与步骤(4)得到的中间反应混合液加入到转矩流变仪中进行熔融共混，得到熔融混合料；(5)将步骤(4)得到的熔融混合料送入造粒机造粒，随后将得到的颗粒料放在压片机上，在温度为300℃，压力为15mpa的工艺条件下，热压45分钟，得到成品材料。制得的通过热压成型的介电复合材料的性能测试结果如表1所示。对比例1(1)将稀土7份、三异丁基铝6份加入到浓度为0.5mol/l的高锰酸钾溶液中，在超声反应器中进行超声分散反应，超声分散反应的功率为1200w，反应时间为30分钟，随后将超声分散反应液送入115℃的油浴中，保温搅拌2小时，随后进行离心分离，将分离得到的沉淀产物在90℃下真空干燥11小时，得到氧化改性产物；(2)将步骤(1)得到的改性氧化产物置于超声反应器中，按照固液比1:20的比例添加浓度为20％的硫酸溶液，随后以1500w的功率超声反应2.5小时，超声反应完成后加入与硫酸溶液等体积的蒸馏水进行稀释，随后过滤并将沉淀产物进行水洗，直至达到中性，将水洗至中性的沉淀产物放入115℃的恒温鼓风干燥箱中干燥完全，再将干燥产物置于行星式球磨机中球磨，球磨机的转速为600转/分钟，球磨时间为3.5小时，得到球磨产物；(3)将亚磷酸三苯酯20份、三硬脂酸甘油酯13份和步骤(2)的球磨产物投入到反应容器中，接着将反应容器置于冰水浴中，加入10倍质量的浓度为0.7％的聚乙二醇溶液，以1000w的功率超声震荡35分钟，形成稳定的悬浮液，随后通入氮气保护，加入三聚硫氰酸2份、乙烯基三乙氧基硅烷2份，继续以1000w的功率超声震荡25分钟，得到中间反应混合液；(4)将烯基琥珀酸酐10份与步骤(4)得到的中间反应混合液加入到转矩流变仪中进行熔融共混，得到熔融混合料；(5)将步骤(4)得到的熔融混合料送入造粒机造粒，随后将得到的颗粒料放在压片机上，在温度为300℃，压力为15mpa的工艺条件下，热压40分钟，得到成品材料。制得的介电复合材料的性能测试结果如表1所示。对比例2(1)将稀土7份、三异丁基铝6份、4-硝基邻苯二甲腈4份加入到浓度为0.5mol/l的高锰酸钾溶液中，在超声反应器中进行超声分散反应，超声分散反应的功率为1200w，反应时间为30分钟，随后将超声分散反应液送入115℃的油浴中，保温搅拌2小时，随后进行离心分离，将分离得到的沉淀产物在90℃下真空干燥11小时，得到氧化改性产物；(2)将步骤(1)得到的改性氧化产物置于超声反应器中，按照固液比1:20的比例添加浓度为20％的硫酸溶液，随后以1500w的功率超声反应2.5小时，超声反应完成后加入与硫酸溶液等体积的蒸馏水进行稀释，随后过滤并将沉淀产物进行水洗，直至达到中性，将水洗至中性的沉淀产物放入115℃的恒温鼓风干燥箱中干燥完全，再将干燥产物置于行星式球磨机中球磨，球磨机的转速为600转/分钟，球磨时间为3.5小时，得到球磨产物；(3)将三硬脂酸甘油酯13份和步骤(2)的球磨产物投入到反应容器中，接着将反应容器置于冰水浴中，加入10倍质量的浓度为0.7％的聚乙二醇溶液，以1000w的功率超声震荡35分钟，形成稳定的悬浮液，随后通入氮气保护，加入三聚硫氰酸2份、乙烯基三乙氧基硅烷2份，继续以1000w的功率超声震荡25分钟，得到中间反应混合液；(4)将烯基琥珀酸酐10份与步骤(4)得到的中间反应混合液加入到转矩流变仪中进行熔融共混，得到熔融混合料；(5)将步骤(4)得到的熔融混合料送入造粒机造粒，随后将得到的颗粒料放在压片机上，在温度为300℃，压力为15mpa的工艺条件下，热压40分钟，得到成品材料。制得的介电复合材料的性能测试结果如表1所示。对比例3(1)将稀土7份、三异丁基铝6份、4-硝基邻苯二甲腈4份加入到浓度为0.5mol/l的高锰酸钾溶液中，在超声反应器中进行超声分散反应，超声分散反应的功率为1200w，反应时间为30分钟，随后将超声分散反应液送入115℃的油浴中，保温搅拌2小时，随后进行离心分离，将分离得到的沉淀产物在90℃下真空干燥11小时，得到氧化改性产物；(2)将步骤(1)得到的改性氧化产物置于超声反应器中，按照固液比1:20的比例添加浓度为20％的硫酸溶液，随后以1500w的功率超声反应2.5小时，超声反应完成后加入与硫酸溶液等体积的蒸馏水进行稀释，随后过滤并将沉淀产物进行水洗，直至达到中性，将水洗至中性的沉淀产物放入115℃的恒温鼓风干燥箱中干燥完全，再将干燥产物置于行星式球磨机中球磨，球磨机的转速为600转/分钟，球磨时间为3.5小时，得到球磨产物；(3)将亚磷酸三苯酯20份和步骤(2)的球磨产物投入到反应容器中，接着将反应容器置于冰水浴中，加入10倍质量的浓度为0.7％的聚乙二醇溶液，以1000w的功率超声震荡35分钟，形成稳定的悬浮液，随后通入氮气保护，加入三聚硫氰酸2份、乙烯基三乙氧基硅烷2份，继续以1000w的功率超声震荡25分钟，得到中间反应混合液；(4)将烯基琥珀酸酐10份与步骤(4)得到的中间反应混合液加入到转矩流变仪中进行熔融共混，得到熔融混合料；(5)将步骤(4)得到的熔融混合料送入造粒机造粒，随后将得到的颗粒料放在压片机上，在温度为300℃，压力为15mpa的工艺条件下，热压40分钟，得到成品材料。制得的介电复合材料的性能测试结果如表1所示。对比例4(1)将稀土7份、三异丁基铝6份、4-硝基邻苯二甲腈4份加入到浓度为0.5mol/l的高锰酸钾溶液中，在超声反应器中进行超声分散反应，超声分散反应的功率为1200w，反应时间为30分钟，随后将超声分散反应液送入115℃的油浴中，保温搅拌2小时，随后进行离心分离，将分离得到的沉淀产物在90℃下真空干燥11小时，得到氧化改性产物；(2)将步骤(1)得到的改性氧化产物置于超声反应器中，按照固液比1:20的比例添加浓度为20％的硫酸溶液，随后以1500w的功率超声反应2.5小时，超声反应完成后加入与硫酸溶液等体积的蒸馏水进行稀释，随后过滤并将沉淀产物进行水洗，直至达到中性，将水洗至中性的沉淀产物放入115℃的恒温鼓风干燥箱中干燥完全，再将干燥产物置于行星式球磨机中球磨，球磨机的转速为600转/分钟，球磨时间为3.5小时，得到球磨产物；(3)将亚磷酸三苯酯20份、三硬脂酸甘油酯13份和步骤(2)的球磨产物投入到反应容器中，接着将反应容器置于冰水浴中，加入10倍质量的浓度为0.7％的聚乙二醇溶液，以1000w的功率超声震荡35分钟，形成稳定的悬浮液，随后通入氮气保护，加入三聚硫氰酸2份、乙烯基三乙氧基硅烷2份，继续以1000w的功率超声震荡25分钟，得到中间反应混合液；(4)将步骤(4)得到的中间反应混合液加入到转矩流变仪中进行熔融共混，得到熔融混合料；(5)将步骤(4)得到的熔融混合料送入造粒机造粒，随后将得到的颗粒料放在压片机上，在温度为300℃，压力为15mpa的工艺条件下，热压40分钟，得到成品材料。制得的介电复合材料的性能测试结果如表1所示。将实施例1-3和对比例1-4的制得的介电复合材料分别进行介电常数、介电损耗这两项性能测试。表1介电常数介电损耗实施例12570.20实施例22610.18实施例32580.19对比例12310.25对比例22200.27对比例32160.26对比例42290.31本发明的通过热压成型的介电复合材料的制备工艺采用将稀土、三异丁基铝、4-硝基邻苯二甲腈加入到高锰酸钾溶液中进行超声分散，将超声反应液在油浴中保温搅拌、离心分离并干燥后得到氧化改性产物，接着向氧化改性产物加入硫酸溶液进行超声反应，超声完成后用水稀释、过滤并将所得沉淀水洗至中性，干燥后球磨，得到球磨产物，再将亚磷酸三苯酯、三硬脂酸甘油酯和球磨产物于冰水浴中添加乙二醇溶液，超声震荡后加入硫化剂和偶联剂继续超声震荡，并将得到的混合液与烯基琥珀酸酐熔融共混、造粒、热压，得到成品介电复合材料。制备而成的介电复合材料，其介电常数高、介电损耗低，具有良好的应用前景。并且，本发明采用了4-硝基邻苯二甲腈、亚磷酸三苯酯、三硬脂酸甘油酯、烯基琥珀酸酐这几种原料参与制备介电复合材料，对介电复合材料进行了有效的性能提升，虽然这些材料并非首次应用于介电复合材料中，但按照一定配比量组合后，辅以相应的处理方式，给最后制备得到的通过热压成型的介电复合材料带来了使用性能上的大幅度提高，这在以往的研究中是不曾报道过的，对于实现本发明的技术效果起到了决定性的作用。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12