专利名称：一种两相Al/LDPE复合介电薄膜材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备两相复合材料的方法，更特别地说，是指一种利用普通的金 属A1粉和低价易得的LDPE为原料，利用简单的混合方法制备出具有高介电常数、低介电损 耗的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料。
背景技术：
石油工业上所称的低密度聚乙烯(即高压聚乙烯)(英文名Low densitypolyethylene， U)PE)是一禾中塑料材料。 低密度聚乙烯(LDPE)为乳白色圆珠形颗粒。无毒、无味、无臭，表面无光泽。密度 为0. 916g/cm3 0. 930g/cm3。性质较柔软，具有良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、加 工性能和耐低温性(可耐-7(TC )，但机械强度、隔湿性、隔气性和耐溶剂性较差。分子结构 不够规整，结晶度(55% 65% )低，结晶熔点(108°C 126°C )也较低。
随着信息、电子和电力工业的快速发展，以低成本生产具有高介电常数和低介电 损耗的聚合物基复合材料成为行业关注的热点。本发明专利申请就是利用普通的金属Al 粉和低价易得的LDPE为原料，利用简单的混合方法制备出高介电常数(6 13)、低损耗 (0. 01 0. 02)的两相A1/LDPE复合材料。
发明内容
本发明的一种高介电常数、低损耗的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料，由Al粉和 LDPE(低密度聚乙烯)组成，其中Al粉体积分数为10X 40X，其余为LDPE基体。两相 A1/LDPE复合材料的介电常数为6 13、低损耗0. 01 0. 02。 —种制备高介电、低损耗的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的方法，包括有下列 步骤 步骤一 称取粒径为1 ii m 4 ii m的Al粉和粒径为2mm 5mm的LDPE颗粒，待 用； 用量:100g的LDPE颗粒中加入32g 196g的Al粉; 步骤二 将称取的LDPE颗粒加入到二甲苯中，在搅拌速度800r/min 1200r/min 的条件下搅拌25min 40min后形成透明溶液； 步骤三将称取的A1粉加入到步骤二形成的透明溶液中，超声振荡15min 30min后，使Al粉均匀分散在透明溶液中，形成稳定的悬浮液； 步骤四将步骤三制得的悬浮液加入到表面皿中，并置于85°C IO(TC的烘箱中 烘干处理180min 240min后，取出得到两相A1/LDPE复合介电薄膜材料。
为了验证两相Al/LDPE复合介电薄膜材料的介电性能本发明将步骤四制得的两 相Al/LDPE复合介电薄膜材料采用热压成型工艺制成直径为10mm、厚度为1mm 2mm的薄片。 热压成型条件热压温度为140 C 17(TC，压强为9MPa lOMPa，热压时间为25min 40min。 将制得的直径为10mm、厚度为lmm 2mm的薄片采用介电频谱仪(型号HP4294A 生产厂家安捷伦科技有限公司)测得两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介电性能，薄片的 介电常数为5 13，薄片的介电损耗为0. 01 0. 02。 本发明是利用普通的金属Al粉和低价易得的低密度聚乙烯LDPE为原料，利用简 单的混合的方法制备出高介电(6 13)、低损耗(0. 01 0. 02)的两相A1/LDPE复合介电 薄膜材料。本发明的制作工艺是对混合均匀的原料进行高温烘干制得，其具有操作简单，成
本低，适合工业生产等特点。
图1是本发明制得实施例的介电常数随频率的变化图。
图2是本发明制得实施例的介电损耗随频率的变化图。
具体实施例方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。 本发明是一种具有高介电常数、低损耗的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料，由Al 粉和LDPE(低密度聚乙烯)组成，其中A1粉的体积分数为10X 40X，其余为LDPE基体。 两相A1/LDPE复合材料的介电常数为6 13、低损耗0. 01 0. 02。 要制备得到一种具有高介电、低损耗的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的方法， 包括有下列步骤 步骤一 称取粒径为1 ii m 4 ii m的Al粉和粒径为2mm 5mm的LDPE颗粒，待 用； 用量:100g的LDPE颗粒中加入32g 196g的Al粉; 在本发明中，LDPE颗粒和Al粉是按照质量进行称取的，而质量是按照Al粉的体 积分数计算得到，即质量=密度X体积。 步骤二 将称取的LDPE颗粒加入到二甲苯(C8H1Q)中，在搅拌速度800r/min 1200r/min的条件下搅拌25min 40min后形成透明溶液； 在本发明中，采用二甲苯作为溶剂，有利于LDPE颗粒的溶解，且二甲苯不与LDPE 颗粒发生化学反应。 步骤三将称取的A1粉加入到步骤二形成的透明溶液中，超声振荡15min 30min后，使Al粉均匀分散在透明溶液中，形成稳定的悬浮液； 步骤四将步骤三制得的悬浮液加入到表面皿中，并置于85°C IO(TC的烘箱中 烘干处理180min 240min后，取出得到两相A1/LDPE复合介电薄膜材料。
为了验证两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介电性能本发明将步骤四制得的两 相A1/LDPE复合介电薄膜材料采用热压成型工艺制成直径为10mm、厚度为lmm 2mm的薄片。 热压成型条件热压温度为140°C 17(TC，压强为9MPa lOMPa，热压时间为 25min 40min。将制得的直径为10mm、厚度为lmm 2mm的薄片采用介电频谱仪(型号HP4294A生产厂家安捷伦科技有限公司)测得两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介电性能，薄片的 介电常数为5 13，薄片的介电损耗为0. 01 0. 02。 实施例1 :制A1粉体积分数为10X的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料
步骤一 称取粒径为1 ii m的Al粉和粒径为2mm的LDPE颗粒，待用；
用量100g的LDPE颗粒中加入32g的Al粉； 步骤二 将称取的LDPE颗粒加入到二甲苯中，在搅拌速度1200r/min的条件下搅 拌25min后形成透明溶液； 步骤三将称取的Al粉加入到步骤二形成的透明溶液中，超声振荡15min后，使 Al粉均匀分散在透明溶液中，形成稳定的悬浮液； 步骤四将步骤三制得的悬浮液加入到表面皿中，并置于IO(TC的烘箱中烘干处 理180min后，取出得到两相A1/LDPE复合介电薄膜材料。 为了验证两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介电性能本发明将步骤四制得的两 相A1/LDPE复合介电薄膜材料采用热压成型工艺制成直径为10mm、厚度为1. 3mm的薄片。
热压成型条件热压温度为170°C，压强为lOMPa，热压时间为25min。
参见图1和图2所示，将制得的直径为10mm、厚度为1. 3mm的薄片用介电频谱仪 (型号HP 4294A生产厂家安捷伦科技有限公司)测得两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介 电常数为5，介电损耗为0.01。 实施例2 :制Al粉体积分数为20 %的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料
步骤一 称取粒径为2 ii m的Al粉和粒径为3mm的LDPE颗粒，待用；
用量:100g的LDPE颗粒中加入73g的Al粉; 步骤二 将称取的LDPE颗粒加入到二甲苯中，在搅拌速度1100r/min的条件下搅 拌30min后形成透明溶液； 步骤三将称取的Al粉加入到步骤二形成的透明溶液中，超声振荡20min后，使 Al粉均匀分散在透明溶液中，形成稳定的悬浮液； 步骤四将步骤三制得的悬浮液加入到表面皿中，并置于95t:的烘箱中烘干处理 200min后，取出得到两相A1/LDPE复合介电薄膜材料。 为了验证两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介电性能本发明将步骤四制得的两 相A1/LDPE复合介电薄膜材料采用热压成型工艺制成直径为10mm、厚度为1. 4mm的薄片。
热压成型条件热压温度为160°C，压强为9. 5MPa，热压时间为30min。
参见图1和图2所示，将制得的直径为10mm、厚度为1. 4mm的薄片用介电频谱仪 (型号HP 4294A生产厂家安捷伦科技有限公司)测得两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介 电常数为6，介电损耗为0.013。 实施例3 :制Al粉体积分数为30 %的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料
步骤一 称取粒径为3 ii m的Al粉和粒径为4mm的LDPE颗粒，待用；
用量100g的LDPE颗粒中加入126g的Al粉； 步骤二 将称取的LDPE颗粒加入到二甲苯中，在搅拌速度1000r/min的条件下搅 拌35min后形成透明溶液； 步骤三将称取的Al粉加入到步骤二形成的透明溶液中，超声振荡25min后，使 Al粉均匀分散在透明溶液中，形成稳定的悬浮液；
步骤四将步骤三制得的悬浮液加入到表面皿中，并置于9(TC的烘箱中烘干处理 220min后，取出得到两相A1/LDPE复合介电薄膜材料。 为了验证两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介电性能本发明将步骤四制得的两 相A1/LDPE复合介电薄膜材料采用热压成型工艺制成直径为10mm、厚度为1. 5mm的薄片。
热压成型条件热压温度为150°C，压强为9MPa，热压时间为35min。
参见图1和图2所示，将制得的直径为10mm、厚度为1. 5mm的薄片用介电频谱仪 (型号HP 4294A生产厂家安捷伦科技有限公司)测得两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介 电常数为9，介电损耗为0.016。 实施例4:制Al粉体积分数为40%的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料
步骤一 称取粒径为4 ii m的Al粉和粒径为5mm的LDPE颗粒，待用；
用量100g的LDPE颗粒中加入196g的Al粉； 步骤二 将称取的LDPE颗粒加入到二甲苯中，在搅拌速度900r/min的条件下搅拌 40min后形成透明溶液； 步骤三将称取的Al粉加入到步骤二形成的透明溶液中，超声振荡30min后，使 Al粉均匀分散在透明溶液中，形成稳定的悬浮液； 步骤四将步骤三制得的悬浮液加入到表面皿中，并置于85t:的烘箱中烘干处理 240min后，取出得到两相A1/LDPE复合介电薄膜材料。 为了验证两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介电性能本发明将步骤四制得的两 相A1/LDPE复合介电薄膜材料采用热压成型工艺制成直径为10mm、厚度为1. 6mm的薄片。
热压成型条件热压温度为140°C，压强为9MPa，热压时间为40min。
参见图1和图2所示，将制得的直径为10mm、厚度为1. 6mm的薄片用介电频谱仪 (型号HP 4294A生产厂家安捷伦科技有限公司)测得两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的介 电常数为13，介电损耗为0. 02。
权利要求
一种两相Al/LDPE复合介电薄膜材料，其特征在于该两相Al/LDPE复合介电薄膜材料是由Al粉和LDPE组成，其中Al粉体积分数为10％～40％，其余为LDPE基体。
2. 根据权利要求1所述的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料，其特征在于两相A1/LDPE 复合材料的介电常数为6 13、介电损耗为0. 01 0. 02。
3. —种制备如权利要求1所述的两相A1/LDPE复合介电薄膜材料的方法，其特征在于 有下列步骤步骤一 称取粒径为1 y m 4 ii m的Al粉和粒径为2mm 5mm的LDPE颗粒，待用； 用量100g的LDPE颗粒中加入32g 196g的Al粉；步骤二 将称取的LDPE颗粒加入到二甲苯中，在搅拌速度800r/min 1200r/min的条 件下搅拌25min 40min后形成透明溶液；步骤三将称取的Al粉加入到步骤二形成的透明溶液中，超声振荡15min 30min后， 使A1粉均匀分散在透明溶液中，形成稳定的悬浮液；步骤四将步骤三制得的悬浮液加入到表面皿中，并置于85t: IO(TC的烘箱中烘干 处理180min 240min后，取出得到两相A1/LDPE复合介电薄膜材料。
全文摘要
本发明公开了一种两相Al/LDPE复合介电薄膜材料及其制备方法，该两相Al/LDPE复合介电薄膜材料是由Al粉和LDPE组成，其中Al粉体积分数为10％～40％，其余为LDPE基体。两相Al/LDPE复合材料的介电常数为6～13、低损耗0.01～0.02。本发明的制作工艺是对混合均匀的原料进行高温烘干制得，其具有操作简单，成本低，适合工业生产等特点。
文档编号C08K3/08GK101717539SQ20091023842
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者张传玲, 李娜, 梁家佑, 王瑶, 邓元 申请人:北京航空航天大学