一種高介電可調復合材料的制備方法，采用原子轉移自由基聚合的方法進行接枝處理避免引入新的有機物對產物性能造成影響；引入聚甲基丙烯酸甲酯改善陶瓷與聚合物相的不相容性。聚甲基丙烯酸甲酯接枝改性后的鈦酸鍶鋇/聚偏氟乙烯復合材料緩和了陶瓷/聚合物兩相界面的不相容性，減少了缺陷以及界面處空間電荷的積累，從而使復合材料能夠承載更高的電壓；同時由于界面電荷聚集造成的內建電場較小，電場更容易作用在鈦酸鍶鋇相上，從而增大接枝復合材料的介電可調性。本發明得到的鈦酸鍶鋇/聚偏氟乙烯?聚甲基丙烯酸甲酯復合材料具有較低的介電損耗、較高的擊穿強度和介電可調性，為后續陶瓷/聚合物復合材料的改性工藝優化及應用提供了技術基礎。

技術領域

本發明涉及陶瓷/聚合物介電功能復合材料制備技術領域，具體是一種能夠提高鈦酸鍶鋇/聚偏氟乙烯復合材料介電可調性的聚甲基丙烯酸甲酯接枝改性鈦酸鍶鋇/聚偏氟乙烯復合材料的制備方法。

背景技術

科學技術的高速發展對電子元件小型化、多功能化的要求越來越高，組分單一的材料逐漸無法滿足需求，功能復合材料受到了人們的關注。現有技術中，鈦酸鍶鋇/聚偏氟乙烯復合材料兼顧了陶瓷優異的介電性能以及聚合物材料柔性、易加工的特點，在相控陣天線、移相器、柔性可穿戴器件、儲能設備等領域具有廣闊的應用前景。

鈦酸鍶鋇/聚偏氟乙烯復合材料的介電可調性一般隨著外加偏壓電場的增加而增大，因而與復合材料整體的介電常數和擊穿強度密切相關，通常高介電常數、高擊穿強度的材料具有較大的介電可調性。對于鈦酸鍶鋇/聚偏氟乙烯兩相復合材料而言，由于陶瓷相通常為離子鍵或共價鍵結合，而聚合物基體通常為橋氧鍵或氫鍵結合，鍵合關系的差異導致陶瓷/聚合物界面不相容，復合材料中會出現明顯的界面間隙、氣孔等缺陷，對復合材料的介電可調性產生不利影響。

Yiting Guo等在2019年第2期《Advanced Composites and Hybrid Materials》上發表了題為Microstructure and dielectric properties of Ba_0.6Sr_0.4TiO₃/(acrylonitrile-butadiene-styrene)-poly(vinylidene fluoride)composites的論文(DOI：10.1007/s42114-019-00114-7)，通過引入丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物改善陶瓷與聚合物相之間的不相容性，制備的鈦酸鍶鋇/聚偏氟乙烯-(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)復合材料在1kHz下介電常數為27，介電損耗為0.09，在16kV/mm外加偏壓場下介電可調性為20％。

在聚合物改性方法中，表面接枝化處理是聚合物表面改性的一種重要方法，可以使PVDF獲得除本體性能外的其它性能，同時還能夠保持自身性能不變。在接枝體系中，聚甲基丙烯酸甲酯的單體不僅是常用的接枝單體，而且其本身為剛性鏈，楊氏模量高，殘余極化低。Honghong Gong等在2016年第6期《RSC Advances》上High-field antiferroelectric-like behavior in uniaxially stretched poly(vinylidenefluoridetrifluoroethylene-chlorotrifluoroethylene)-grafted-poly(methylmethacrylate)films with high energy density(DOI：10.1039/c5ra22617a)的研究中，通過在聚偏氟乙烯三元共聚物上引入聚甲基丙烯酸甲酯側鏈，有效地提高了材料的擊穿強度，但未涉及以聚甲基丙烯酸甲酯改性聚偏氟乙烯為聚合物基體的陶瓷/聚合物復合材料的研究。

目前對于鈦酸鍶鋇/聚偏氟乙烯復合材料的改性研究主要集中于制備工藝、復合材料的微觀結構及介電常數理論模型、鈦酸鍶鋇陶瓷相對復合材料介電性能的影響等方面，而關于聚偏氟乙烯聚合物相的改性研究較少。因此，尋求一種提高鈦酸鍶鋇/聚偏氟乙烯介電可調性的新改性工藝對陶瓷/聚合物復合材料的發展及介電方面應用十分重要。

發明內容