CN109721945A - 一种高介电常数无机泡沫树脂基复合材料基板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种高介电常数无机泡沫树脂基复合材料基板及其制备方法，由无机泡沫和石墨烯酚醛树脂复合而成，其中无机泡沫体积分数为2～10%，酚醛树脂体积分数为90～97%，石墨烯体积分数为1～8%，其密度为0.8～1.5g/cm3，首先在氮气保护下热解三聚氰胺泡沫得到碳泡沫，然后用石墨烯改性酚醛树脂浇注碳泡沫，最后升温固化复合泡沫得到无机泡沫树脂基复合材料基板。本发明的有益效果：本发明通过将碳泡沫和石墨烯酚醛树脂复合，制备的无机泡沫树脂基复合材料基板在拥有轻质、良好的工艺性和韧性等优点的同时，离子电导率大，介电性能优异。

Description

一种高介电常数无机泡沫树脂基复合材料基板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高介电常数聚合物复合材料及其制备方法，特别涉及一种高介电常数无机泡沫树脂基复合材料基板及其制备方法。
背景技术
高介电常数材料是当今功能材料领域的研究热点之一，其在电子元器件、机械、航空航天和生物医学等领域具有巨大的应用价值。相对于传统的高介电常数无机材料，聚合物基复合材料以其轻质、良好的工艺性和韧性而受到了广泛关注。
传统的高介电陶瓷材料生产成本高，质脆，不易加工和微型化设计。相比之下，聚合物材料本身除了良好的机械强度、质轻柔韧外，还具有损耗低、成膜性好和成本低廉等优点。因此，以低成本生产新型高介电常数、低介电损耗聚合物电介质材料成为了当今信息功能材料的研究热点，具有实的应用价值和广阔的应用前景。近年来，作为一个里程碑，碳材料家族因其优异的机械性能、导电性和导热性而受到了越来越多的关注和研究。常用的纳米碳材料包括石墨烯（GR）、碳纳米管（CNT）、碳纳米纤维（CNF）、炭黑（CB）、膨胀石墨（EG）等。
授权公告号为CN 102675779 A的中国发明专利涉及电介质材料领域，旨在提供一种含有改性石墨烯高介电常数三相复合材料及制备方法，所述的聚合物基电介质复合材料由三相组成：分别是聚合物基体聚偏氟乙烯，以及填料粒子钛酸钡和本征态聚苯胺改性的石墨烯粒子。通过向复合材料中引入改性石墨烯粒子，降低的陶瓷粒子的含量。采用溶液法将聚合物与无机粒子进行复合，利用热压工艺对复合材料进行加工成型，最终得到无机/聚合物三相复合材料。该发明提供的复合材料具有介电常数高、粘结性能好、制备工艺简单等优点
授权公告号为CN 106432989 A的中国发明专利涉及复合材料技术领域，旨在提供一种高介电二氧化钛/碳/聚合物复合材料及其制备方法。该复合材料是以聚偏氟乙烯-六氟丙烯为基体，以三维花状二氧化钛/碳复合结构颗粒为填充材料，经过溶液共混、流延、热压成型后制得的；其中，所述三维花状二氧化钛/碳复合结构颗粒的质量占复合材料总质的11.5～37.5%。该复合材料利用碳和二氧化钛颗粒在体系中形成局部微电容器的原理，在较低的体积填充分数下即可达到较高的介电常数。制备方法工艺简单、可操作性强，可通过控制填料的含碳量和体积分数调节介电性能，且保持了良好的柔韧性和加工性能，可用于嵌入式电容器、储能电容器、柔性显示器件等元件的制造，具有广阔的应用前景。
上述发明给出了一些制备高介电常数聚合物复合材料的思路，通过引入改性石墨烯减少陶瓷粒子含量。为了增强高介电常数聚合物复合材料的力学性能和电学性能，扩大应用领域，因此基于上述需求，提出了本发明中的技术解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题旨在克服现有技术的不足，提供一种高介电常数无机泡沫树脂基复合材料基板及其制备方法，由无机泡沫和石墨烯酚醛树脂复合而成，其中无机泡沫体积分数为2～10%，酚醛树脂体积分数为90～97%，石墨烯体积分数为1～8%，其密度为0.8～1.5g/cm3，该复合材料基板制备方法包括以下顺序步骤：
(1) 将三聚氰胺泡沫置于坩埚中，在氮气的保护下升温至500～1200℃热解，取出待用；
(2) 依次向反应釜中加入70～80份的甲醛，20～30份的苯酚，保持釜温60～80℃，在2500～3000rpm转速下机械搅拌；
(3) 依次向步骤(2)所得混合溶液中加入体积分数0.5～2%的氢氧化钠，体积分数1～10%的氧化石墨烯，保持釜温60～80℃，保温2~5小时；
(4) 将步骤(3)所得的树脂浇注步骤(1)所得的泡沫中；
(5) 将步骤(4)所得的复合泡沫在氮气的保护下升温至150～180℃，固化后得到高介电常数无机泡沫树脂基复合材料基板。
本发明的有益技术效果在于：
本发明通过将碳泡沫和石墨烯酚醛树脂复合，制备的无机泡沫树脂基复合材料基板在拥有轻质、良好的工艺性和韧性等优点的同时，离子电导率大，介电性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
(1) 将三聚氰胺泡沫置于坩埚中，在氮气的保护下升温至1200℃热解，取出待用；
(2) 依次向反应釜中加入70份的甲醛，20份的苯酚，保持釜温60℃，在3000rpm转速下机械搅拌；
(3) 依次向步骤(2)所得混合溶液中加入体积分数2%的氢氧化钠，体积分数10%的氧化石墨烯，保持釜温80℃，保温5小时；
(4) 将步骤(3)所得的树脂浇注步骤(1)所得的泡沫中；
(5) 将步骤(4)所得的复合泡沫在氮气的保护下升温至180℃，固化后得到高介电常数无机泡沫树脂基复合材料基板。
实施例2
(1) 将三聚氰胺泡沫置于坩埚中，在氮气的保护下升温至500℃热解，取出待用；
(2) 依次向反应釜中加入70份的甲醛，20份的苯酚，保持釜温60℃，在2500rpm转速下机械搅拌；
(3) 依次向步骤(2)所得混合溶液中加入体积分数0.5%的氢氧化钠，体积分数1%的氧化石墨烯，保持釜温60℃，保温2小时；
(4) 将步骤(3)所得的树脂浇注步骤(1)所得的泡沫中；
(5) 将步骤(4)所得的复合泡沫在氮气的保护下升温至150℃，固化后得到高介电常数无机泡沫树脂基复合材料基板。
上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种高介电常数无机泡沫树脂基复合材料基板及其制备方法，由无机泡沫和石墨烯酚醛树脂复合而成，其中无机泡沫体积分数为2～10%，酚醛树脂体积分数为90～97%，石墨烯体积分数为1～8%，其密度为0.8～1.5g/cm3，该复合材料基板制备方法包括以下顺序步骤：
(1) 将三聚氰胺泡沫置于坩埚中，在氮气的保护下升温至500～1200℃热解，取出待用；
(2) 依次向反应釜中加入70～80份的甲醛，20～30份的苯酚，保持釜温60～80℃，在2500～3000rpm转速下机械搅拌；
(3) 依次向步骤(2)所得混合溶液中加入体积分数0.5～2%的氢氧化钠，体积分数1～10%的氧化石墨烯，保持釜温60～80℃，保温2~5小时；
(4) 将步骤(3)所得的树脂浇注步骤(1)所得的泡沫中；
(5) 将步骤(4)所得的复合泡沫在氮气的保护下升温至150～180℃，固化后得到高介电常数无机泡沫树脂基复合材料基板。
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