专利名称：聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于聚合物基纳米复合材料及其制备的技术领域，特别涉及具有高介电性能的聚合物/纳米石墨微片复合材料及其制备方法。
背景技术：
集成电路(Integral Circuit, IC)技术的进步决定着微电子工业的发展,而电子封装技术(Electronic Packaging)的 发展则决定了 IC技术的进步。电子封装技术的发展可以满足IC技术在互联技术方面的需要。电子封装技术的发展可以划分为三代。第一代采用分立元件来进行封装，它需要占用大约80%的线路板面积是IC获得足够的支持。第二代采用芯片规模封装和多芯片模块来提高硅的封装密度，使其增加到30% -40%。第三代称为系统封装，该技术是建立在单层集成模块技术之上，采用低成本大面积有机基板。基板上封装的元件主要采用无源器件。目前超过98%的无源器件采用分立元件，他们占用了70%以上的线路板空间。分立元件现在成为了微电子系统进一步缩小的主要障碍，而采用整体无源器件则可以节省线路板上的空间。而且对于无源器件进行集成还可以提供更好的电学性能，更高的可靠性，更低的成本和更多的设计选择。电容器在所有无源器件中所占的比例超过60% . IC越来越快的发展速度要求无耦合电容器遇有更高的电容值，以及和组成元件之间更短的距离以改善开关特性。所以，嵌入式电容比表面安装电容更优越。但是，由于这种电容面积有限，实际应用中需要很高的电容密度。这就要求电容间填充的电介质材料具有很高的介电常数。采用有机聚合物位基板的技术，最大的限制是，多层结构要求很低的加工温度。诸如铁电体陶瓷等许多材料具有很高的介电常数，但是并不适合在嵌入式电容中使用。因为它们都是需要很高的加工温度(需要与丝网电极高温共烧)，这就使其应用受到限制。然而，片式有机多层薄膜电容器可以解决这个问题。它可以广泛用于始终，IXD等高精度的电路装置。这种叠层结构有利于降低电容器的电感量和损耗，改善高频特性，进一步缩小面积，提高电容量和精度。实现有机薄膜电容器片式化存在以下难点一是提高电容器本身的耐热冲击性。二是对表面贴装装配工艺(SMT)和使用环境条件都有苛刻的限制。因此，利用材料的复合效应，结合聚合物的柔韧性，陶瓷材料的高介电特性以及导电材料在绝缘介质材料中的渗流效应可以研究具有高介电常数的复合电介质材料，这种材料很有希望在嵌入电容中获得应用，另外还由于聚合物本身低的加工温度，从而使嵌入式电容器的工业化大规模生产成为可能
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有高介电性能的聚合物复合材料及其制备方法，达到纳米石墨微片在基体中分散较为均匀，而且避免纳米石墨微片直接与聚合物接触，从而得到综合性能优异的高介电常数聚合物基复合材料的目的。首先是通过将纳米石墨微片均匀分散液和金属酞菁的溶液超声混合，然后填入到聚合物溶液中，通过溶胶凝胶、热压过程制备高介电性能聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料。本发明的高介电性能聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料，由聚合物基体，纳米石墨微片和金属酞菁组成，按三者质量分数和为100 %计算，纳米石墨微片占5 % 20 %，金属酞菁占大于0 % 等于30 %，其余为聚合物基体；所述的聚合物基体，是聚偏氟乙烯(PVDF)或聚醚砜(PES)。所述的金属酞菁，是4-氨基铜酞菁或16-羧基铜钛菁，结构式分别为
权利要求
1.一种聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料，其特征在于由聚合物基体，纳米石墨微片和金属酞菁组成，按三者质量分数和为100%计算，纳米石墨微片占5% 20%，金属酞菁占大于O % 等于30%，其余为聚合物基体；所述的聚合物基体，是聚偏氟乙烯或聚醚砜。
2.根据权利要求I所述的聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料，其特征在于，所述的金属酞菁，是4-氨基铜酞菁或16-羧基铜钛菁，结构式分别为
3.根据权利要求I所述的聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料，其特征在于，所述的纳米石墨微片，厚度为5 20nm，直径为I 20微米。
4.一种权利要求I的聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料的制备方法，其步骤为将纳米石墨微片超声分散在有机溶剂中，将金属酞菁和聚合物分别溶于有机溶剂，首先将纳米石墨微片分散液和金属酞菁溶液混合超声I 3小时，再填入到聚合物溶液中，机械搅拌I 3小时；然后将混合溶液出于蒸馏水中生成固状体，蒸馏水洗料后60°C 80°C烘干，再热压成膜，得到聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料；其中按质量分数和为100 %计算，纳米石墨微片占5 % 20 %，金属酞菁占大于O % 等于30 %，其余为聚合物基体。
5.根据权利要求4所述的聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂，是N-甲基吡咯烷酮、N-N 二甲基甲酰胺或N-N 二甲基乙酰胺；纳米石墨微片的有机溶剂的分散液浓度为O. 015 O. 030g/mL，金属酞菁的有机溶剂溶液浓度为O. 015 O. 030g/mL，聚合物的有机溶剂溶液浓度为O. 070 O. 090g/mL。
全文摘要
本发明的聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料及其制备方法属于聚合物基纳米复合材料的技术领域。复合材料是由聚合物基体、纳米石墨微片和金属酞菁组合而成，按三者质量分数和为100％计算，纳米石墨微片占5～20％，金属酞菁占大于0％～等于30％，其余为聚合物。本发明首先利用金属酞菁对纳米石墨微片进行预处理，然后与聚偏氟乙烯或聚醚砜复合制备聚合物基金属钛菁-纳米石墨微片复合材料，这种方法使得纳米石墨微片在基体中分散较为均匀，而且避免纳米石墨微片直接与聚合物接触，可以有效提高复合材料的介电常数，同时能够控制复合材料的介电损耗。
文档编号C08L27/16GK102660095SQ201210165099
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者姜振华, 张云鹤, 王琦桐, 王贵宾 申请人:吉林大学