CN111100425A - 一种高介电光敏树脂基复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光敏树脂基复合材料及其制备方法和应用,属于高储能密度介电材料技术领域。该光敏树脂基复合材料包括以光敏树脂为基体,以表面包覆氟硅烷的纳米无机颗粒为填料,所述无机颗粒的介电常数高于所述光敏树脂的介电常数。本申请采用纳米无机颗粒来提高复合材料的介电常数,在纳米颗粒表面进行化学修饰引入碳氟链,一方面碳氟链在降低颗粒表面能的同时会和光敏树脂基体之间形成氢键,从而明显改善纳米颗粒在光敏树脂基体中的分散性,减少复合材料的内部缺陷;另一方面碳氟链的强非极性以及在界面区域形成的电子陷阱能有效降低复合材料的介电损耗,同时提高复合材料的电绝缘性能。
Description
技术领域
本申请涉及一种高介电光敏树脂基复合材料及其制备方法和应用,属于高储能密度介电材料技术领域。
背景技术
近年来,随着科学技术的快速发展,人们对能源的需求日益上升,因此对能源的利用和存储得到了越来越多的关注。电容器作为一种新型的物理储能设备,因其体积小、储能密度高近年来迅速成为高密度储能材料领域的研究热点。由于传统的陶瓷介电材料已难以满足小型化、高容量产品设备对所用材料的发展需求,而聚合物基介电材料具有质量轻、柔性好、易成型等优点,因此具有高介电常数、低介电损耗的聚合物基电介质材料逐渐成为电容器储能器件的核心,其在脉冲功率装置、柔性电子器件及电力系统中都具有广泛的应用。
目前,通过在聚合物基体中添加高介电纳米颗粒成为获得高密度储能材料的一种重要手段。要想使复合材料获得较高的介电常数,往往需要往基体中添加大量的高介电纳米颗粒。然而由于纳米填料和聚合物之间的相容性差,因此在制备复合材料的过程中,纳米填料在树脂基体中极其容易团聚,从而使得高介电复合材料的介电损耗明显上升,同时击穿强度降低,很大程度上限制了其在高密度储能领域的实际应用。
一般使用较高含量的高介电常数/高电导率填料填充入聚合物基体,构建复合材料,通过调整填料的填充比例实现复合材料介电参数的大范围调控。然而,高比例填充无机填料会导致材料流动性的降低及填料团聚程度的增加,进而显著降低材料的可加工性能,高密度储能材料也需要具有良好的可加工性,便于进行产品绝缘子制备。
发明内容
为了解决上述问题,提供了一种高介电光敏树脂基复合材料及其制备方法和应用。该高介电光敏树脂基复合材料,采用高介电的无机纳米颗粒如BaTiO3等来提高复合材料的介电常数,在纳米颗粒表面进行化学修饰引入碳氟链,一方面碳氟链在降低颗粒表面能的同时会和树脂基体之间形成氢键,从而明显改善纳米颗粒与树脂基体中的分散性,减少内部缺陷;另一方面碳氟链的强非极性以及在界面区域形成的电子陷阱能有效降低复合材料的介电损耗,同时提高复合材料的电绝缘性能。
根据本申请的一个方面,提供了一种光敏树脂基复合材料,其包括以光敏树脂为基体,以表面包覆氟硅烷的纳米无机颗粒为填料,所述无机颗粒的介电常数高于所述光敏树脂的介电常数。
优选地,所述光敏树脂的最高热变形温度(HDT)不低于289℃。
可选地,所述耐高温光敏树脂包括丙烯酸酯型光敏树脂。优选地,所述丙烯酸酯型光敏树脂包括环氧丙烯酸光敏树脂和/或聚氨酯丙烯酸光敏树脂。
作为一种实施方式,所述丙烯酸酯型光敏树脂的原料包括:65wt%-85wt%丙烯酸酯化低聚物、10wt%-20wt%稀释剂和0wt%-4wt%光引发剂。
可选地,所述丙烯酸酯化低聚物选自双酚A环氧丙烯酸酯(EA)和/或聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。
可选地,所述稀释剂选自1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA3)中的至少一种。
可选地,所述光引发剂选自1-羟基-环乙基苯甲酮(UV184)和/或双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(UV819)。优选地,所述光引发剂包括质量比为2-6:1的UV184和UV819。
可选地,所述氟硅烷选自氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷和全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种。
可选地,所述纳米无机颗粒选自氧化钛、二氧化硅、钛酸钡、钛酸锶和钛酸锶钡纳米颗粒中的至少一种。
可选地,所述氟硅烷与纳米无机颗粒的质量比为3wt%~5wt%。该设置方式使得反应向对偶联有利的方向进行。
可选地,所述复合材料中以光敏树脂和填料体积总和为100v%计,光敏树脂的体积百分含量为80v%~96v%,填料的体积百分含量为5v%~20v%。该设置方式明显提高复合材料的介电常数的同时不会显著降低其机械性能。
根据本申请的另一个方面,提供了一种上述任一所述的复合材料的制备方法,其包括下述步骤:
1)将氟硅烷与第一溶剂混合制得改性混液后,与所述纳米无机颗粒混合和干燥后,制得填料;
2)将所述光敏树脂与第二溶剂的混合制得基体混液后,与所述填料混合,干燥去除溶剂和脱气,制得复合料液;
3)将所述复合料液光固化制得所述光敏树脂基复合材料。
可选地,所述第一溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇和丙酮水溶液中的至少一种。所述步骤1)中将氟硅烷与第一溶剂先制成改性混液后,再与高介电无机纳米颗粒混合,可避免氟硅烷直接与纳米颗粒混合时出现结团现象。
可选地,所述改性混液包括在氟硅烷和第一溶剂中加入冰醋酸至pH为3~4后,在20~40℃的温度下超声震荡不低于10h后制得的氟硅烷水解液,水解的氟硅烷可与纳米颗粒表面的活性羟基基团作用形成化学包覆。
可选地,所述步骤1)中的混合包括改性混液与所述无机颗粒在60℃-80℃下混合反应至少4h;和/或所述基体混液与填料混合包括超声分散混合、机械搅拌或球磨。优选地,所述步骤1)中的干燥温度为80~100℃,干燥时间为4h~10h。
可选地,所述步骤3)中所述光固化的照射光源波长400~405nm,一次固化温度为40~50℃,一次固化时间10~30min;二次固化温度40~60℃,二次固化时间2h~5h。该设置方式可在最低能耗下使复合材料完全固化。
可选地,所述光敏树脂包括但不限于韧性、耐高温、柔性、弹性和透明光敏树脂中的一种或多种。
可选地,所述无机纳米颗粒经过等离子球化处理、烧结和超声处理;或所述无机纳米颗粒经过等离子球化处理、烧结和球磨处理。该处理后的无机填料的球度高、流动性好和表面干净,可提高高介电复合材料的加工性。
可选地,所述光敏树脂包括环氧丙烯酸光敏树脂和/或聚氨酯丙烯酸光敏树脂。优选地,所述光敏树脂包括环氧丙烯酸光敏树脂。
可选地,所述氟硅烷选自氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷和全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种。
可选地,所述纳米无机颗粒选自氧化钛、二氧化硅、钛酸钡、钛酸锶和钛酸锶钡纳米颗粒中的至少一种。
可选地,所述氟硅烷与纳米无机颗粒的质量比为3wt%~5wt%。
可选地,所述复合材料中以光敏树脂和填料体积总和为100v%计,光敏树脂的体积百分含量为80v%~96v%,填料的体积百分含量为5v%~20v%。
作为一种实施方式,所述步骤2)将填料与基体混液混合后超声分散1~2h,再机械搅拌4~8h,经除溶剂和脱气操作后,制得复合料液;优选的,所述除溶剂干燥温度为50~80℃,干燥时间为1h~2h,在真空条件下脱气20~60min。
根据本申请的又一个方面,提供了一种光敏树脂基复合材料在电子、储能、功能梯度介电和3D打印制备领域的应用;其中,所述光敏树脂基复合材料选自上述任一所述的光敏树脂基复合材料,和上述任一所述的方法制得的光敏树脂基复合材料中的至少一种。
优选地,所述光敏树脂基复合材料在气体绝缘开关设备领域的应用,其包括上述任一所述的光敏树脂基复合材料制得的绝缘子,和/或上述任一所述的方法制得的复合材料制得的绝缘子。
根据本申请的一个方面,提供了一种丙烯酸酯型光敏树脂,所述丙烯酸酯型光敏树脂的原料包括:65wt%-85wt%丙烯酸酯化低聚物、10wt%-20wt%稀释剂和0wt%-4wt%光引发剂。该丙烯酸酯型光敏树脂具有低的介电损耗达到0.008、高的击穿强度可以达到59.23kV/mm、优异的耐热和机械性能。
可选地,所述丙烯酸酯化低聚物选自双酚A环氧丙烯酸酯(EA)和/或聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。
可选地,所述稀释剂选自1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA3)中的至少一种。
可选地,所述光引发剂包括1-羟基-环乙基苯甲酮(UV184)和/或双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(UV819)。优选地,所述光引发剂包括质量比为2-6:1的UV184和UV819。
本申请的有益效果包括但不限于:
1.根据本申请的光敏树脂基复合材料,其采用高介电的无机纳米颗粒如BaTiO3等来提高复合材料的介电常数,在纳米颗粒表面进行化学修饰引入碳氟链,一方面碳氟链在降低颗粒表面能的同时会和树脂基体之间形成氢键,从而明显改善纳米颗粒与树脂基体中的分散性,减少复合材料内部缺陷;另一方面碳氟链的强非极性以及在界面区域形成的电子陷阱能有效降低复合材料的介电损耗,同时提高复合材料的电绝缘性能。
2.根据本申请的光敏树脂基复合材料,具有微观结构均匀、高介电、低损耗、耐高温、更优异的电绝缘性能和机械性能等特点。
3.根据本申请的光敏树脂基复合材料的制备方法,该制备方法工艺简单,制得的光敏树脂基复合材料的微观结构均匀、高介电、低损耗、更优异的电绝缘性能和机械性能等特点。
4.根据本申请的光敏树脂基复合材料的应用,具有可广泛应用于电子、储能、功能梯度介电及3D打印等制备领域。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例涉及的光敏树脂基复合材料D4#和4#的扫描电镜图。
图2为本申请实施例涉及的光敏树脂基复合材料1#-4#、D1#-D4#的1kHz介电常数和介电损耗、交流击穿场强的实验数据图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请,但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明,本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买,其中,H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷购自上海麦克林生化科技有限公司83048-65-1型号;钛酸钡纳米颗粒购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司12047-27-7型号;气相二氧化硅购自上海麦克林生化科技有限公司112945-52-5型号。
本申请的实施例中分析方法如下:
利用西安交通大学型Novocontrol Concept 80型宽频介电谱进行介电常数分析。
利用西安交通大学型Novocontrol Concept 80型宽频介电谱进行介电损耗分析。
利用西安交通大学自主搭建的交流击穿测试平台进行击穿场强分析。
根据本申请的一种实施方式,一种高介电低损耗光固化光敏树脂基复合材料的制备方法,其包括下述步骤:
步骤1:将氟硅烷偶联剂加入第一溶剂中,制得改性混液;
步骤2:将高介电无机纳米颗粒与改性混液混合后,反应制得氟硅烷改性的纳米陶瓷颗粒填料;
步骤3:制备光敏树脂,将光敏树脂溶在第二溶剂中,制得基体混液;
步骤4:将氟硅烷改性的纳米陶瓷颗粒填料与基体混液混合后,制得无机-有机复合材料的复合料液;
步骤5:将复合料液倒入模具中,采用光固化成型工艺制得光敏树脂基复合材料。
实施例1
下述实施例使用的耐高温光敏树脂1#为环氧丙烯酸光敏树脂,制备方法包括下述步骤:
1、往装有0.96g的HDDA的烧杯中加入0.18g UV184和0.06g UV819,机械搅拌1~2h,混合均匀;
2、将4.8g环氧丙烯酸酯(EA)加入步骤1中的均匀混合液中,40~50℃下超声、机械搅拌4~5h,真空脱气0.5~1h,即制得下述实施例使用的液态的环氧丙烯酸光敏树脂,即耐高温光敏树脂1#。
将制得的高温光敏树脂1#固化后性能测试:将步骤2中得到的液态光敏树脂倒入制好的模具中,采用波长为405nm的紫外LED面光源进行照射1~2h。测得的介电损耗为0.008、高的击穿强度为59.23kV/mm、高耐热性能和优异的机械性能。
实施例2
光敏树脂基复合材料1#的制备方法包括下述步骤:
1)将2g全氟癸基三甲氧基硅烷加入到90%乙醇和10%去离子水构成的100g乙醇水溶液中,搅拌均匀,滴加适量的冰乙酸调节溶液pH至3.8,20℃温度条件下以功率为50%的超声波振荡混合12h后,配制得到2wt%的硅烷水解液;
2)称取50g的钛酸钡纳米颗粒并将其加入2wt%的氟硅烷水解液后置于三口烧瓶中,在80℃的油浴锅中机械搅拌,冷凝回流5h,反应结束后将混合溶液放入离心机中,以2000r/min的转速离心30min得到沉淀物,然后采用无水乙醇对反应物进行清洗,其中离心、清洗操作重复三次,最后将沉淀物放入烘箱在100℃下干燥8h,制备得到表面改性的钛酸钡纳米颗粒(填料);
3)将耐高温光敏树脂1#加入丙酮溶液中,室温下搅拌3h配制得到光敏树脂的均匀分散液;
4)按改性的钛酸钡纳米颗粒体积填充分数为5v%加入到相应量步骤3)配制的光敏树脂溶液中,超声分散1h,机械搅拌5h至溶液分散均匀后,将其放入烘箱在70℃下干燥2h至溶剂全部挥发完全,然后真空脱气30min得到复合料液;
5)裁制0.5mm厚度的硅胶片作为模具本体将其置于表面贴有PET离型膜的石英玻璃底板上,将步骤4)中的复合料液均匀混合液缓慢倒入模具孔洞中,然后将下表面贴有PET离型膜的石英盖板压在膜具上,最后将注入复合料液的模具转移至紫外固化箱中,采用波长为405nm的紫外LED面光源进行照射,在20mW/cm2的功率下先固化时间30min,成型后在60℃下后固化5h即得到光敏树脂基复合材料1#;
光敏树脂基复合材料1#在1kHz下的介电常数为4.9,介电损耗为0.010,交流击穿场强为50.80kV/mm。
实施例3
光敏树脂基复合材料2#的制备方法包括下述步骤:
1)将2g全氟癸基三甲氧基硅烷加入到90%乙醇和10%去离子水构成的100g乙醇水溶液中,搅拌均匀,滴加适量的冰乙酸调节溶液pH至3.8,20℃温度条件下以功率为50%的超声波振荡混合12h后,配制得到2wt%的硅烷水解液;
2)称取50g的纳米钛酸钡颗粒并将其加入2wt%的氟硅烷水解液后置于三口烧瓶中,在80℃的油浴锅中机械搅拌,冷凝回流5h,反应结束后将混合溶液放入离心机中,以2000r/min的转速离心30min得到沉淀物,然后采用无水乙醇对反应物进行清洗,其中离心、清洗操作重复三次,最后将沉淀物放入烘箱在100℃下干燥8h,制备得到表面改性的钛酸钡纳米颗粒(填料);
3)将耐高温光敏树脂1#加入丙酮溶液中,室温下搅拌3h配制得到光敏树脂的均匀分散液;
4)按改性的钛酸钡纳米颗粒体积填充分数为10v%加入到相应量步骤3)配制的光敏树脂溶液中,超声分散1h,机械搅拌5h至溶液分散均匀后,将其放入烘箱在70℃下干燥2h至溶剂全部挥发完全,然后真空脱气30min得到复合料液;
5)裁制0.5mm厚度的硅胶片作为模具本体将其置于表面贴有PET离型膜的石英玻璃底板上,将步骤4)中的复合料液缓慢倒入模具孔洞中,然后将下表面贴有PET离型膜的石英盖板压在膜具上,最后将注入复合料液的模具转移至紫外固化箱中,采用波长为405nm的紫外LED面光源进行照射,在20mW/cm2的功率下先固化时间30min,成型后在60℃下后固化5h即得到光敏树脂基复合材料2#;
光敏树脂基复合材料2#在1kHz下介电常数为7.1,介电损耗为0.017,交流击穿场强为43.58kV/mm。
实施例4
光敏树脂基复合材料3#的制备方法包括下述步骤:
1)将2g全氟癸基三甲氧基硅烷加入到90%乙醇和10%去离子水构成的100g乙醇水溶液中,搅拌均匀,滴加适量的冰乙酸调节溶液pH至3.8,20℃温度条件下以功率为50%的超声波振荡混合12h后,配制得到2wt%的硅烷水解液;
2)称取50g的纳米钛酸钡颗粒并将其加入2wt%的氟硅烷水解液后置于三口烧瓶中,在80℃的油浴锅中机械搅拌,冷凝回流5h,反应结束后将混合溶液放入离心机中,以2000r/min的转速离心30min得到沉淀物,然后采用无水乙醇对反应物进行清洗,其中离心、清洗操作重复三次,最后将沉淀物放入烘箱在100℃下干燥8h,制备得到表面改性的钛酸钡纳米颗粒(填料);
3)将耐高温光敏树脂1#加入丙酮溶液中,室温下搅拌3h配制得到光敏树脂的均匀分散液;
4)按改性的钛酸钡纳米颗粒体积填充分数为15v%加入到相应量步骤3)配制的光敏树脂溶液中,超声分散1h,机械搅拌5h至溶液分散均匀后,将其放入烘箱在70℃下干燥2h至溶剂全部挥发完全,然后真空脱气30min得到复合料液;
5)裁制0.5mm厚度的硅胶片作为模具本体将其置于表面贴有PET离型膜的石英玻璃底板上,将步骤4)中的复合料液缓慢倒入模具孔洞中,然后将下表面贴有PET离型膜的石英盖板压在膜具上,最后将注入复合料液的模具转移至紫外固化箱中,采用波长为405nm的紫外LED面光源进行照射,在20mW/cm2的功率下先固化时间30min,成型后在60℃下后固化5h即得到光敏树脂基复合材料3#;
光敏树脂基复合材料3#在1kHz下介电常数为8.5,介电损耗为0.019,交流击穿场强为39.40kV/mm。
实施例5
光敏树脂基复合材料4#的制备方法包括下述步骤:
1)将2g全氟癸基三甲氧基硅烷加入到90%乙醇和10%去离子水构成的100g乙醇水溶液中,搅拌均匀,滴加适量的冰乙酸调节溶液pH至3.8,20℃温度条件下以功率为50%的超声波振荡混合12h后,配制得到2wt%的硅烷水解液;
2)称取50g的纳米钛酸钡颗粒并将其加入2wt%的氟硅烷水解液后置于三口烧瓶中,在80℃的油浴锅中机械搅拌,冷凝回流5h,反应结束后将混合溶液放入离心机中,以2000r/min的转速离心30min得到沉淀物,然后采用无水乙醇对反应物进行清洗,其中离心、清洗操作重复三次,最后将沉淀物放入烘箱在100℃下干燥8h,制备得到表面改性的钛酸钡纳米颗粒(填料);
3)将耐高温光敏树脂1#加入丙酮溶液中,室温下搅拌3h配制得到光敏树脂的均匀分散液;
4)按改性的钛酸钡纳米颗粒体积填充分数为20v%加入到相应量步骤3)配制的光敏树脂溶液中,超声分散1h,机械搅拌5h至溶液分散均匀后,将其放入烘箱在70℃下干燥2h至溶剂全部挥发完全,然后真空脱气30min得到复合料液;
5)裁制0.5mm厚度的硅胶片作为模具本体将其置于表面贴有PET离型膜的石英玻璃底板上,将步骤4)中的复合料液缓慢倒入模具孔洞中,然后将下表面贴有PET离型膜的石英盖板压在膜具上,最后将注入复合料液的模具转移至紫外固化箱中,采用波长为405nm的紫外LED面光源进行照射,在20mW/cm2的功率下先固化时间30min,成型后在60℃下后固化5h即得到光敏树脂基复合材料4#;
光敏树脂基复合材料4#在1kHz下介电常数为10.1,介电损耗为0.022,交流击穿场强为34.20kV/mm。
实施例6
制备光敏树脂基复合材料D1#-D4#,其纳米无机颗粒未进行氟硅烷改性,光敏树脂基复合材料D1#-D4#是分别与光敏树脂基复合材料1#-4#对应的未改性纳米无机颗粒。分别对光敏树脂基复合材料D1#-D4#、1#-4#的进行扫描电镜分析,以光敏树脂基复合材料D4#和4#为代表,测试结果如图1所示,光敏树脂基复合材料D4#出现剥落、孔洞和团聚的问题,而光敏树脂基复合材料4#未出现该情况。分别对光敏树脂基复合材料D1#-D4#、1#-4#的介电常数、介电损耗和交流击穿的威布尔参数,测试结果参见表1。
表1
由表1和图2可知,通过表面包覆全氟硅烷,缓解了填料与树脂界面处的介电参数差异,改善了无机填料在基体中的分散性,减少了复合材料的内部缺陷。在获得高介电常数复合材料的同时,获得了低介电损耗,高体积电阻率和击穿强度的光固化复合材料。
对比例1
制备光敏树脂基复合材料D5#,其与光敏树脂基复合材料1#的区别在于使用将全氟癸基三甲氧基硅烷替换为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)。
测试的光敏树脂基复合材料D5#在1kHz下的介电常数为6.4,介电损耗为0.023,交流击穿场强为43.68kV/mm。
对比例2
制备环氧丙烯酸光敏树脂D6#,其与实施例1中耐高温光敏树脂1#的区别在于将使用的0.18gUV184和0.06gUV819替换为0.0225gUV184和0.0075gUV819。
测得环氧丙烯酸光敏树脂D6#的介电损耗为0.011、高的击穿强度为58.89kV/mm、较优异的耐热性能和机械性能。
对比例3
制备环氧丙烯酸光敏树脂D7#,其与实施例1中光敏树脂1#的区别在于将使用的0.18gUV184和0.06gUV819替换为0.12gUV184和0.12gUV819。
测得的环氧丙烯酸光敏树脂D7#的介电损耗为0.012、高的击穿强度为58.67kV/mm、较优异的耐热性能和机械性能。
以上所述,仅为本申请的实施例而已,本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制,而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光敏树脂基复合材料,其特征在于,其包括以光敏树脂为基体和以表面包覆氟硅烷的纳米无机颗粒为填料;所述无机颗粒的介电常数高于所述光敏树脂的介电常数。
2.根据权利要求1所述的光敏树脂基复合材料,其特征在于,所述光敏树脂包括丙烯酸酯型光敏树脂;优选地,所述丙烯酸酯型光敏树脂包括环氧丙烯酸光敏树脂和/或聚氨酯丙烯酸光敏树脂;
所述氟硅烷选自氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷和全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种;和/或
所述纳米无机颗粒选自氧化钛、二氧化硅、钛酸钡、钛酸锶和钛酸锶钡纳米颗粒中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的光敏树脂基复合材料,其特征在于,所述氟硅烷与纳米无机颗粒的质量比为3%~5%;和/或
所述复合材料中以光敏树脂和填料体积总和为100v%计,光敏树脂的体积百分含量为80v%~96v%,填料的体积百分含量为5v%~20v%。
4.权利要求1~3中任一项所述的光敏树脂基复合材料的制备方法,其特征在于,其包括下述步骤:
1)将氟硅烷与第一溶剂混合制得改性混液后,与所述纳米无机颗粒混合和干燥后,制得填料;
2)将所述光敏树脂与第二溶剂的混合制得基体混液后,与所述填料混合,干燥去除溶剂和脱气,制得复合料液;
3)将所述复合料液光固化制得所述光敏树脂基复合材料。
5.根据权利要求4所述的光敏树脂基复合材料的制备方法,其特征在于,所述第一溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇和丙酮水溶液中的至少一种;和/或
所述改性混液包括在氟硅烷和第一溶剂中加入冰醋酸至pH为3~4后,在20~40℃的温度下超声震荡不低于10h后制得的硅烷水解液。
6.根据权利要求5所述的光敏树脂基复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中的混合包括改性混液与所述无机颗粒在60℃-80℃下混合反应至少4h;和/或
所述基体混液与填料混合包括超声分散混合、机械搅拌或球磨。
7.根据权利要求4所述的光敏树脂基复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中所述光固化的照射光源波长400~405nm,一次固化温度为40~50℃,一次固化时间10~30min;二次固化温度40~60℃,二次固化时间2h~5h。
8.根据权利要求4所述的光敏树脂基复合材料的制备方法,其特征在于,所述无机纳米颗粒经过等离子球化处理、烧结和超声处理;或
所述无机纳米颗粒经过等离子球化处理、烧结和球磨处理。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的光敏树脂基复合材料的制备方法,其特征在于,所述光敏树脂包括丙烯酸酯型光敏树脂;
所述氟硅烷选自氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷和全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种;
所述纳米无机颗粒选自氧化钛、二氧化硅、钛酸钡、钛酸锶和钛酸锶钡纳米颗粒中的至少一种;
所述氟硅烷与纳米无机颗粒的质量比为3%~5%;和/或
所述复合材料中以光敏树脂和填料体积总和为100%计,光敏树脂的体积百分含量为80v%~96v%,填料的体积百分含量为5v%~20v%。
10.一种光敏树脂基复合材料在电子、储能、功能梯度介电和3D打印制备领域的应用,其中,所述光敏树脂基复合材料选自权利要求1-3中任一项所述的光敏树脂基复合材料,和权利要求4-9中任一项所述的方法制得的光敏树脂基复合材料中的至少一种。
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