專利名稱：聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚合物基納米復(fù)合材料及其制備的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及具有高介電性能的聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
高介電常數(shù)高分子復(fù)合材料是將具有高 介電常數(shù)或者導(dǎo)電的高分子填料分散到一種電致伸縮聚合物基體中，在保持基體柔性的基礎(chǔ)上同時具有較高的介電常數(shù)。這種聚合物基復(fù)合材料在較低的電場下可以實現(xiàn)較高的應(yīng)變量，大大地增加了聚合物材料的介電常數(shù)，克服了對外加電場的過分依賴。介電常數(shù)代表了電介質(zhì)的極化程度，也是對電介質(zhì)的介電性能的描述。伴隨現(xiàn)代科技信息技術(shù)的飛速發(fā)展、日新月異，要求電子器件具有體積小、損耗低等優(yōu)點，因此對電子材料的介電性能提出了越來越高的要求，希望能得到具有高介電常數(shù)、低損耗、易加工等綜合性能優(yōu)越的新型電子材料。要提高一種材料的儲能密度，在保證所加電場低于材料的擊穿電場的條件下，勢必要通過提高材料的有效介電常數(shù)。伴隨集成電路(IntegatedCircuit，簡稱IC)技術(shù)的飛快發(fā)展，需要把無源器件埋藏到有機線路板內(nèi)部，以節(jié)省外部空間。電容器在無源器件中占有大于60%的比例，而嵌入式電容器必然成為IC技術(shù)發(fā)展的制約因素。IC技術(shù)一般采用有機聚合物為基板，所以要求具有較低的加工溫度。單一的介電陶瓷材料雖然具有較高的介電常數(shù)，但是其需要較高的加工溫度(一般超過1000°C )，與IC加工技術(shù)所需低溫加工不相容等弊端限制了其在嵌入式電容器中的應(yīng)用，而且材料的機械性能差柔韌性不好。單一的聚合物材料雖然具有加工溫度低、柔韌性較好等優(yōu)點，但是其介電常數(shù)較低，一般低于10，也不能滿足電容器對介電常數(shù)的要求。而目前采用有機聚合物為基板的技術(shù)，其最大的限制是多層結(jié)構(gòu)要求很低的加工溫度，因此上述材料并不適合在嵌入式電容器中使用。為了提高聚合物基復(fù)合材料的介電常數(shù)，根據(jù)滲流理論可將導(dǎo)電填料加入到聚合物基體中制備滲流型復(fù)合材料。所謂滲流理論，是指當導(dǎo)電填料的加入量達到一個特定的值時，填料顆粒之間會相互連通，形成一個通路，從而使材料由絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體。這種方法可以使復(fù)合材料的介電常數(shù)增加到聚合物基體的10 100倍。但是當加入填料的體積分數(shù)增加到滲流閾值附近時，復(fù)合體系的介電常數(shù)就會迅速增加，通常介電損耗也會迅速增加，因此在制作高介電材料時需要考慮導(dǎo)電材料在絕緣介質(zhì)中的滲流效應(yīng)。本發(fā)明將半導(dǎo)體引入到復(fù)合材料體系中，形成包裹的夾層結(jié)構(gòu)，在保持材料介電常數(shù)不受影響的前提下，降低材料介電損耗，使其具有優(yōu)良的加工性能和較低的加工溫度，該復(fù)合材料有可能成為一種性能優(yōu)良的介電材料并很有希望在嵌入式電容中獲得應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有高介電性能的聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料及其制備方法。通過對聚芳醚酮聚合物的功能化改性、對納米石墨進行羧酸修飾，并且選擇氨基取代金屬酞菁-納米石墨作為填充材料，從而得到高介電性能的聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料。聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料的制備方法是利用氨基取代金屬酞菁-納米石墨作為改性填充材料，功能化聚芳醚酮即磺化聚醚醚酮酮作為基體材料，通過溶液共混的方法，制備高介電性能的功能化聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料。本發(fā)明的復(fù)合材料的技術(shù)方案如下。一種聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料，其特征在于，由磺化聚芳醚酮和氨基取代金屬酞菁-納米石墨組成，按質(zhì)量分數(shù)和為100%計算，氨基取代金屬酞菁占0 20%，納米石墨占2 0Z0 36%，磺化聚芳醚酮占60% 98%。所述的納米石墨片，是使用羧酸處理進行了修飾的納米石墨片。所述的氨基取代金屬酞菁-納米石墨，結(jié)構(gòu)為納米石墨表面夾層包裹氨基金屬酞菁；按質(zhì)量計氨基取代金屬酞菁納米石墨優(yōu)選I 2 : 3。所述的磺化聚芳醚酮共聚物，其結(jié)構(gòu)式如下所示
權(quán)利要求
1.一種聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料，其特征在于，由磺化聚芳醚酮和氨基取代金屬酞菁-納米石墨組成，按質(zhì)量分數(shù)和為100%計算，氨基取代金屬酞菁占O 20%，納米石墨占2% 36%，磺化聚芳醚酮占60% 98%。
2.按照權(quán)利要求I所述的聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料，其特征在于，所述的納米石墨片，是使用羧酸處理進行了修飾的納米石墨片。
3.按照權(quán)利要求I所述的聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料，其特征在于，所述的氨基取代金屬酞菁-納米石墨，結(jié)構(gòu)為納米石墨表面夾層包裹氨基金屬酞菁；按質(zhì)量計氨基取代金屬酞菁納米石墨為I 2 3。
4.按照權(quán)利要求I所述的聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料，其特征在于，所述的磺化聚芳醚酮，其結(jié)構(gòu)式如下所示
5.一種權(quán)利要求I的聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料的制備方法，是以磺化聚芳醚酮為基體原料，以氨基取代金屬酞菁-納米石墨為改性填充材料，將改性填充材料在超聲作用下均勻分散在N-甲基吡咯烷酮中，同時將磺化聚芳醚酮溶于N-甲基吡咯烷酮中，再將分散液和溶液混合繼續(xù)超聲均化；然后將混合液澆鑄成膜，在60 80°C烘干，再在110 130°C真空條件下烘16 36小時，得到聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料；其中，按質(zhì)量分數(shù)和為100%計算，氨基取代金屬酞菁占O 20%，納米石墨占2% 36%，磺化聚芳醚酮占60% 98%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的氨基取代金屬酞菁-納米石墨的N-甲基吡咯烷酮分散液，濃度為O.005 O. lg/mL ;所述的磺化聚芳醚酮的N-甲基毗咯烷酮溶液，濃度為O. I O. 3g/mL。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的將混合液澆鑄成膜，是將混合液倒在平玻璃板上自然形成液態(tài)膜，烘干后形成固態(tài)的薄膜材料；或者是將混合液澆鑄在模型或容器中，烘干后形成有固定形狀的制品。
全文摘要
本發(fā)明的聚芳醚酮基氨基取代金屬酞菁-納米石墨復(fù)合材料及其制備方法屬于聚合物基納米復(fù)合材料及其制備的技術(shù)領(lǐng)域。復(fù)合材料由磺化聚芳醚酮和氨基取代金屬酞菁-納米石墨組成，按質(zhì)量分數(shù)和為100％計算，氨基取代金屬酞菁占0～20％，納米石墨占2％～36％，磺化聚芳醚酮占60％～98％。制備方法是以磺化聚芳醚酮為基體原料，以氨基取代金屬酞菁-納米石墨為改性填充材料，通過溶液共混的方法，制備具有高介電性能的功能化的復(fù)合材料。本發(fā)明可以增加填料與聚合物基體的相容性，粒子均勻分散，而且可以在導(dǎo)電粒子外形成包覆層，降低滲流電流產(chǎn)生的可能，在保證介電常數(shù)的同時，降低其介電損耗。
文檔編號C08K9/04GK102766324SQ20121022760
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者姜振華, 張云鶴, 楊旭, 王琦桐 申請人:吉林大學(xué)