本發(fā)明涉及一種微膠囊電池復(fù)合聚酰亞胺介電材料的制備方法，屬于介電材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高電材料是一種應(yīng)用前景非常廣泛的絕緣材料，由于它有著很好的儲(chǔ)存電能和均勻電場(chǎng)的性能，因而在電子、電機(jī)和電纜行業(yè)中都有非常重要的應(yīng)用。聚酰亞胺基于優(yōu)異的熱性能、機(jī)械性能和介電性能等其他聚合物不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在微電子高科技領(lǐng)域和航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。由于其結(jié)構(gòu)上的可設(shè)計(jì)性，世界上越來(lái)越多的研究者投入到這類(lèi)高技術(shù)材料的研究開(kāi)發(fā)中。但隨著材料的研究不斷地朝著高性能化、多功能化和低成本化方向發(fā)展。鑒于—些自身如吸濕性和熱膨脹系數(shù)較高等不足之處，隨著科技和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，電氣和電機(jī)設(shè)備的小型化和微型發(fā)展、變頻調(diào)速及高壓化要求對(duì)絕緣材料的性能需不斷提升，單純的聚酰亞胺材料在要求有特殊功能的材料領(lǐng)域，為了提高的應(yīng)用性能改性和以此為基體的復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究與開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。

現(xiàn)有改性制備聚酰亞胺介電復(fù)合材料雖然研究得比較廣泛，但要達(dá)到非常高的介電常數(shù)，一般使用的填料填充量就會(huì)非常高。這一方面使得復(fù)合材料的介電損耗很大，而且當(dāng)填充量過(guò)高時(shí)，材料的加工性能也會(huì)變得很差，很容易碎裂。所以需要一種有效的聚酰亞胺介電材料很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前制備的聚酰亞胺介電復(fù)合材料介電損耗很大，且高填充量時(shí)導(dǎo)致其力學(xué)性能大幅下降的缺陷，提供了一種通過(guò)將聚苯乙烯磺化，再與吡咯聚合制備空心微膠囊，隨后通過(guò)苯胺填空其微膠囊內(nèi)部，再通過(guò)表面納米銅粉鍍銀，形成一種微膠囊式的電池結(jié)構(gòu)，通過(guò)微膠囊電池填充聚酰亞胺材料，在大幅提高其介電常數(shù)的同時(shí)，有效改善聚酰亞胺的韌性和強(qiáng)度，有效的解決了聚酰亞胺介電復(fù)合材料介電損耗大，力學(xué)性能差的缺陷。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：

（1）按質(zhì)量比1:5，將聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒與質(zhì)量濃度85%濃硫酸攪拌混合，在200～300W下超聲分散處理，使其磺化10～15min后，抽濾并收集濾餅，用質(zhì)量濃度10%硫酸溶液洗滌3～5次后，再用去離子水洗滌3～5次，在65～80℃下干燥6～8h，制備得磺化聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒；

（2）按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量5～10份質(zhì)量濃度20%過(guò)硫酸銨溶液、25～30份上述制備的磺化聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒、5～10份納米銅粉和45～60份去離子水置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于65～80℃下預(yù)熱25～30min；

（3）待預(yù)熱完成后，對(duì)其滴加過(guò)硫酸銨溶液質(zhì)量相同的吡咯，控制滴加時(shí)間為10～15min，待滴加完成后，再在20～30℃下水浴加熱20～24h，制備得導(dǎo)電空心微球，按質(zhì)量比1:10，將導(dǎo)電微球與苯胺溶液置于燒杯中，攪拌混合并浸泡20～24h；

（4）待浸泡完成后，對(duì)燒杯中滴加質(zhì)量濃度10%的硝酸銀溶液，控制滴加量為苯胺溶液的1/2，待滴加完成后，再在200～300W下超聲分散15～20min，隨后抽濾并收集濾餅，自然晾干制備得微膠囊電池樹(shù)脂，備用；

（5）按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量30～35份N-甲基吡咯烷酮、15～20份二甲苯、5～10份N’N-二甲基乙酰胺和25～30份N’N-二甲基甲酰胺置于三口燒瓶中攪拌混合，隨后通氮?dú)馀懦諝?，將三口燒瓶置?20～125℃下油浴加熱45～60min；

（6）待加熱完成后，對(duì)三口燒瓶分別添加與二甲苯質(zhì)量相同的偏苯三酸酐和異氰酸苯酯，待添加完成后，攪拌混合并升溫置于180～185℃下油浴加熱25～30min，制備得中間混合液；

（7）按質(zhì)量比1:1:8，將步驟（4）制備的微膠囊電池樹(shù)脂、苯酚依次添加至中間混合液中，待添加完成后，繼續(xù)升溫至200～210℃油浴加熱，待加熱反應(yīng)1～2h后，趁熱收集得混合凝膠液；

（8)按質(zhì)量比1：10，將混合凝膠液與甲醇攪拌混合10～15min，靜置冷卻至室溫后抽濾并收集濾餅，用去離子水洗滌3～5次后，將其置于65～80℃下干燥6～8h，即可制備得一種微膠囊電池復(fù)合聚酰亞胺介電材料。

本發(fā)明制備的聚酰亞胺介電材料拉伸強(qiáng)度可達(dá)58～65MPa，介電常數(shù)最高可達(dá)135，且抗沖擊強(qiáng)度可達(dá)261KJ/m²。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備的微膠囊電池復(fù)合聚酰亞胺介電材料介電常數(shù)可達(dá)135，且抗沖擊強(qiáng)度可達(dá)280KJ/m²；

（2）本發(fā)明制備過(guò)程簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

具體實(shí)施方式

首先按質(zhì)量比1:5，將聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒與質(zhì)量濃度85%濃硫酸攪拌混合，在200～300W下超聲分散處理，使其磺化10～15min后，抽濾并收集濾餅，用質(zhì)量濃度10%硫酸溶液洗滌3～5次后，再用去離子水洗滌3～5次，在65～80℃下干燥6～8h，制備得磺化聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量5～10份質(zhì)量濃度20%過(guò)硫酸銨溶液、25～30份上述制備的磺化聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒、5～10份納米銅粉和45～60份去離子水置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于65～80℃下預(yù)熱25～30min；待預(yù)熱完成后，對(duì)其滴加過(guò)硫酸銨溶液質(zhì)量相同的吡咯，控制滴加時(shí)間為10～15min，待滴加完成后，再在20～30℃下水浴加熱20～24h，制備得導(dǎo)電空心微球，按質(zhì)量比1:10，將導(dǎo)電微球與苯胺溶液置于燒杯中，攪拌混合并浸泡20～24h；待浸泡完成后，對(duì)燒杯中滴加質(zhì)量濃度10%的硝酸銀溶液，控制滴加量為苯胺溶液的1/2，待滴加完成后，再在200～300W下超聲分散15～20min，隨后抽濾并收集濾餅，自然晾干制備得微膠囊電池樹(shù)脂，備用；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量30～35份N-甲基吡咯烷酮、15～20份二甲苯、5～10份N’N-二甲基乙酰胺和25～30份N’N-二甲基甲酰胺置于三口燒瓶中攪拌混合，隨后通氮?dú)馀懦諝?，將三口燒瓶置?20～125℃下油浴加熱45～60min；待加熱完成后，對(duì)三口燒瓶分別添加與二甲苯質(zhì)量相同的偏苯三酸酐和異氰酸苯酯，待添加完成后，攪拌混合并升溫置于180～185℃下油浴加熱25～30min，制備得中間混合液；按質(zhì)量比1:1:8，將步驟（4）制備的微膠囊電池樹(shù)脂、苯酚依次添加至中間混合液中，待添加完成后，繼續(xù)升溫至200～210℃油浴加熱，待加熱反應(yīng)1～2h后，趁熱收集得混合凝膠液；按質(zhì)量比1：10，將混合凝膠液與甲醇攪拌混合10～15min，靜置冷卻至室溫后抽濾并收集濾餅，用去離子水洗滌3～5次后，將其置于65～80℃下干燥6～8h，即可制備得一種微膠囊電池復(fù)合聚酰亞胺介電材料。

實(shí)例1

首先按質(zhì)量比1:5，將聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒與質(zhì)量濃度85%濃硫酸攪拌混合，在200W下超聲分散處理，使其磺化10min后，抽濾并收集濾餅，用質(zhì)量濃度10%硫酸溶液洗滌3次后，再用去離子水洗滌3次，在65℃下干燥6h，制備得磺化聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量5份質(zhì)量濃度20%過(guò)硫酸銨溶液、30份上述制備的磺化聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒、10份納米銅粉和60份去離子水置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于65℃下預(yù)熱25min；待預(yù)熱完成后，對(duì)其滴加過(guò)硫酸銨溶液質(zhì)量相同的吡咯，控制滴加時(shí)間為10min，待滴加完成后，再在20℃下水浴加熱20h，制備得導(dǎo)電空心微球，按質(zhì)量比1:10，將導(dǎo)電微球與苯胺溶液置于燒杯中，攪拌混合并浸泡20h；待浸泡完成后，對(duì)燒杯中滴加質(zhì)量濃度10%的硝酸銀溶液，控制滴加量為苯胺溶液的1/2，待滴加完成后，再在200W下超聲分散15min，隨后抽濾并收集濾餅，自然晾干制備得微膠囊電池樹(shù)脂，備用；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量30份N-甲基吡咯烷酮、15份二甲苯、5份N’N-二甲基乙酰胺和25份N’N-二甲基甲酰胺置于三口燒瓶中攪拌混合，隨后通氮?dú)馀懦諝?，將三口燒瓶置?20℃下油浴加熱45min；待加熱完成后，對(duì)三口燒瓶分別添加與二甲苯質(zhì)量相同的偏苯三酸酐和異氰酸苯酯，待添加完成后，攪拌混合并升溫置于180℃下油浴加熱25min，制備得中間混合液；按質(zhì)量比1:1:8，將微膠囊電池樹(shù)脂、苯酚依次添加至中間混合液中，待添加完成后，繼續(xù)升溫至200℃油浴加熱，待加熱反應(yīng)1h后，趁熱收集得混合凝膠液；按質(zhì)量比1：10，將混合凝膠液與甲醇攪拌混合10min，靜置冷卻至室溫后抽濾并收集濾餅，用去離子水洗滌3次后，將其置于65℃下干燥6h，即可制備得一種微膠囊電池復(fù)合聚酰亞胺介電材料。

實(shí)例2

首先按質(zhì)量比1:5，將聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒與質(zhì)量濃度85%濃硫酸攪拌混合，在250W下超聲分散處理，使其磺化12min后，抽濾并收集濾餅，用質(zhì)量濃度10%硫酸溶液洗滌4次后，再用去離子水洗滌4次，在70℃下干燥7h，制備得磺化聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量7份質(zhì)量濃度20%過(guò)硫酸銨溶液、22份上述制備的磺化聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒、8份納米銅粉和50份去離子水置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于70℃下預(yù)熱27min；待預(yù)熱完成后，對(duì)其滴加過(guò)硫酸銨溶液質(zhì)量相同的吡咯，控制滴加時(shí)間為12min，待滴加完成后，再在25℃下水浴加熱22h，制備得導(dǎo)電空心微球，按質(zhì)量比1:10，將導(dǎo)電微球與苯胺溶液置于燒杯中，攪拌混合并浸泡22h；待浸泡完成后，對(duì)燒杯中滴加質(zhì)量濃度10%的硝酸銀溶液，控制滴加量為苯胺溶液的1/2，待滴加完成后，再在250W下超聲分散17min，隨后抽濾并收集濾餅，自然晾干制備得微膠囊電池樹(shù)脂，備用；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量32份N-甲基吡咯烷酮、17份二甲苯、8份N’N-二甲基乙酰胺和27份N’N-二甲基甲酰胺置于三口燒瓶中攪拌混合，隨后通氮?dú)馀懦諝?，將三口燒瓶置?22℃下油浴加熱50min；待加熱完成后，對(duì)三口燒瓶分別添加與二甲苯質(zhì)量相同的偏苯三酸酐和異氰酸苯酯，待添加完成后，攪拌混合并升溫置于182℃下油浴加熱27min，制備得中間混合液；按質(zhì)量比1:1:8，將制備的微膠囊電池樹(shù)脂、苯酚依次添加至中間混合液中，待添加完成后，繼續(xù)升溫至205℃油浴加熱，待加熱反應(yīng)1.5h后，趁熱收集得混合凝膠液；按質(zhì)量比1：10，將混合凝膠液與甲醇攪拌混合12min，靜置冷卻至室溫后抽濾并收集濾餅，用去離子水洗滌4次后，將其置于70℃下干燥7h，即可制備得一種微膠囊電池復(fù)合聚酰亞胺介電材料。

實(shí)例3

首先按質(zhì)量比1:5，將聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒與質(zhì)量濃度85%濃硫酸攪拌混合，在300W下超聲分散處理，使其磺化15min后，抽濾并收集濾餅，用質(zhì)量濃度10%硫酸溶液洗滌5次后，再用去離子水洗滌5次，在80℃下干燥8h，制備得磺化聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量10份質(zhì)量濃度20%過(guò)硫酸銨溶液、30份上述制備的磺化聚苯乙烯樹(shù)脂顆粒、10份納米銅粉和60份去離子水置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于80℃下預(yù)熱30min；待預(yù)熱完成后，對(duì)其滴加過(guò)硫酸銨溶液質(zhì)量相同的吡咯，控制滴加時(shí)間為15min，待滴加完成后，再在30℃下水浴加熱24h，制備得導(dǎo)電空心微球，按質(zhì)量比1:10，將導(dǎo)電微球與苯胺溶液置于燒杯中，攪拌混合并浸泡24h；待浸泡完成后，對(duì)燒杯中滴加質(zhì)量濃度10%的硝酸銀溶液，控制滴加量為苯胺溶液的1/2，待滴加完成后，再在300W下超聲分散20min，隨后抽濾并收集濾餅，自然晾干制備得微膠囊電池樹(shù)脂，備用；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量35份N-甲基吡咯烷酮、20份二甲苯、10份N’N-二甲基乙酰胺和30份N’N-二甲基甲酰胺置于三口燒瓶中攪拌混合，隨后通氮?dú)馀懦諝?，將三口燒瓶置?25℃下油浴加熱60min；待加熱完成后，對(duì)三口燒瓶分別添加與二甲苯質(zhì)量相同的偏苯三酸酐和異氰酸苯酯，待添加完成后，攪拌混合并升溫置于185℃下油浴加熱30min，制備得中間混合液；按質(zhì)量比1:1:8，將微膠囊電池樹(shù)脂、苯酚依次添加至中間混合液中，待添加完成后，繼續(xù)升溫至210℃油浴加熱，待加熱反應(yīng)2h后，趁熱收集得混合凝膠液；按質(zhì)量比1：10，將混合凝膠液與甲醇攪拌混合15min，靜置冷卻至室溫后抽濾并收集濾餅，用去離子水洗滌5次后，將其置于80℃下干燥8h，即可制備得一種微膠囊電池復(fù)合聚酰亞胺介電材料。