ymeric material.)。在另一方面，纳米复合物可以表现出是聚合物材料的基础耐电晕性的至 少 6、12、或 50 倍的耐电晕性（Inaanotheraspect，thenanocompositecanexhibit acoronaresistancethatisatleast6, 12or50timesgreaterthanthebase coronaresistanceofthepolymericmaterial.)。在又一方面，纳米复合物可以表现 出是聚合物材料的基础耐电晕性的至少6倍的耐电晕性（Inamoreanotheraspect，the nanocompositecanexhibitacoronaresistancethatisatleast6timesgreater thanthebasecoronaresistanceofthepolymericmaterial.)。在另--方面，纳米 复合物可以表现出是聚合物材料的基础耐电晕性的至少50倍的耐电晕性（Inanother aspect,thenanocompositecanexhibitacoronaresistancethatisatleast 50timesgreaterthanthebasecoronaresistanceofthepolymericmaterial.)〇
[0072] 在一方面，K2可以大于!^。例如，K2可以基本上大于!^。K2可以，例如是1^的至 少 1. 5、2、3、5、8、11、15、20、25、30、40、50、100、200、300、500、1，000 或 2, 000 倍（K2can，for example，beatleast: 1. 5, 2, 3, 5, 8, 11，15, 20, 25, 30, 40, 50, 100, 200, 300, 500，1，000or 2,000timesgreaterthan1)。在另一方面，K2可以是b的至少 2 或 30 倍（Inanother aspect,K2canbeatleast2or30timesgreaterthanKL) 〇 在又一方面，K2可以是K满 至少 30倍（Inamoreanotheraspect,K2canbeatleast30timesgreaterthanKp) 〇 [0073] 在一方面，纳米复合物可以具有大于聚合物材料DK的DK。例如，纳米复合物可以 具有的DK至少大于聚合物材料DK10%、25%、40%、60%、80%、100%、200%、300%、或 500%。在另一方面，纳米复合物可以具有的DK至少大于聚合物材料的DK25%、60%或 300%。
[0074] 在一方面，聚合物材料表现出基础DF。纳米复合物的DF可以与聚合物材料的基础 DF基本上相似。在一方面，纳米复合物的基础DF和DF可以小于：0. 01%、0. 05%、0. 10%、 0. 25%、0. 50%、0. 75%或1. 0%。在另一方面，纳米复合物的基础DF和DF可以小于1. 0%。 在一方面，纳米复合物的DF可以小于5、4、3、2、1、0. 5、0. 25或0. 10倍大于聚合物材料的基 础DF。
[0075] 1?纳米复合物的模型
[0076] 可以通过方程式（I)确定纳米复合物的DK:
[0077]
【主权项】
1. 一种介电纳米复合物，包括： 连续聚合物相，包含表现出基础耐电晕性、基础介电常数（DK)值K1、基础能量密度，以 及基础介电击穿强度的聚合物材料；以及 分散的颗粒相，包含表现出DK值K2的纳米颗粒无机填料材料，其中，所述K 2的值大于 K1，并且其中，所述纳米颗粒无机填料材料分散于所述连续聚合物相中； 其中，所述纳米复合物表现出大于所述聚合物材料的基础耐电晕性的耐电晕性； 其中，所述纳米复合物表现出不小于所述聚合物材料的基础能量密度的65%的能量密 度； 其中，所述纳米复合物表现出不小于所述聚合物材料的基础介电击穿强度的80%的介 电击穿强度。
2. 根据权利要求1所述的介电纳米复合物，其中，所述DK值K 2是所述DK值K i的至少 30倍。
3. 根据权利要求1所述的介电纳米复合物，其中，所述DK值K 2是所述DK值K i的至少 2倍。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米复合物的DK 大于所述DK值K1至少25 %。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米复合物的DK 大于所述DK值K1至少60 %。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米复合物的耐电 晕性是所述聚合物材料的基础耐电晕性的至少6倍。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米复合物的耐电 晕性是所述聚合物材料的基础耐电晕性的至少12倍。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米复合物的耐电 晕性是所述聚合物材料的基础耐电晕性的至少50倍。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米复合物的能量 密度不低于所述聚合物材料的基础能量密度值的75%。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米复合物的介 电击穿强度不低于所述聚合物材料的基础介电击穿强度的85%。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米复合物的损 耗因子（DF)低于1%。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米复合物中纳 米颗粒无机填料材料的加载量不低于按体积计5%。
13. 根据权利要求1至11中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米复合物中纳 米颗粒无机填料材料的加载量是按体积计至少5%。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米颗粒无机填 料材料包含A120 3、Zr02、Ti02、SrTi03、BaTiO 3，或气相二氧化硅；或它们的组合。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米颗粒无机填 料材料具有沿着长轴测量的，小于900nm的平均尺寸。
16. 根据权利要求1至15中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述纳米颗粒无机填 料材料具有沿着长轴测量的，10至200nm的平均尺寸。
17. 根据权利要求1至16中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述聚合物材料包含 聚醚酰亚胺、聚酯、聚苯乙烯、聚醚、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚环氧乙烷或聚乙二 醇（PEG)、聚丙交脂、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯（PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚碳酸酯、 酯聚碳酸酯、聚砜、氰化聚碳酸酯、氰化聚醚酰亚胺、氰化聚砜、聚苯醚，或聚氯乙烯或它们 的共聚物或混合物。
18. 根据权利要求1至16中任一项所述的介电纳米复合物，其中，所述聚合物材料包含
其中，η大于10。
19. 根据权利要求1至18中任一项所述的介电纳米复合物，进一步包含界面改性剂。
20. -种薄膜，包含根据权利要求1至19中任一项所述的纳米复合物。
21. -种泡沫，包含根据权利要求1至19中任一项所述的纳米复合物。
22. -种纤维，包含根据权利要求1至19中任一项所述的纳米复合物。
23. -种制造的制品，包含根据权利要求1至19中任一项所述的纳米复合物。
24. 根据权利要求23制造的制品，其中，所述制品是膜、分离器、电容器或超级电容器。
25. -种制备根据权利要求1至19中任一项所述的介电纳米复合物的方法，包括在有 效形成具有包含所述聚合物材料的连续相和包含所述纳米颗粒无机填料的分散相的纳米 复合物的条件下，共混所述聚合物材料和所述纳米颗粒无机填料。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中，有效形成所述纳米复合物的共混条件包括： 通过以下步骤形成溶剂系统：（i)将所提供的纳米颗粒无机填料材料分散于溶剂中， 以及（ii)将所述聚合物材料溶解于所述溶剂中；以及 由所形成的溶剂系统浇铸所述纳米复合物。
27. 根据权利要求25所述的方法，其中，有效形成所述纳米复合物的共混条件包括：将 所述聚合物材料和所述纳米颗粒无机填料材料进料至混合器，通过螺杆的作用熔融所述聚 合物材料，将所述纳米颗粒无机填料材料分散于所述聚合物材料中，以形成均匀的分散体， 并且将所述纳米复合物泵送出所述挤出机以将所述均匀的分散体形成条带或膜。
【专利摘要】本发明公开了具有介电常数和耐电晕性同时具有相对于聚合物升高的或基本上保持的能量密度、击穿强度和/或损耗因子的纳米复合材料，其设备和其方法。
【IPC分类】C08K3-18, H01B3-30, C08K3-30
【公开号】CN104641424
【申请号】CN201380048434
【发明人】陈勤, 诺尔贝托·西尔维, 约翰·克拉恩, 安妮·博尔瓦里
【申请人】沙特基础全球技术有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年9月17日
【公告号】EP2896052A1, US9070491, US20140080935, WO2014043691A1