一种轻质介电成型体及其制备方法和应用

本公开涉及介电材料，尤其涉及一种轻质介电成型体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、水蒸汽模塑成型常被用于发泡聚丙烯(epp)、可发性聚苯乙烯(eps)、发泡聚乳酸(epla)、发泡热塑性聚氨酯(etpu)等闭孔率高的聚合物发泡珠粒成型加工，制备出各类发泡异型成型体。在成型过程中，将发泡珠粒注入模具中，并以高压蒸汽为传热介质加热发泡珠粒，使珠粒表面熔融粘结，并使泡孔的闭孔结构内的空气膨胀，减少了珠粒间间隙的同时增加了珠粒间的界面作用，提高了成型体的性能。

2、然而，对于开孔率高的发泡粒子，高温蒸汽不但不能使泡孔膨胀，反而在高温的作用下发生坍塌从而造成成型体收缩，因此无法通过常规的水蒸汽模塑成型制备高开孔率、高填充的发泡珠粒成型体。

技术实现思路

1、本公开提供了一种轻质介电成型体及其制备方法和应用，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种轻质介电成型体的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：将陶瓷介电材料与聚合物混合，制成共混微粒；

4、s2：将所述共混微粒经发泡制成发泡珠粒；

5、s3：对所述发泡珠粒进行水蒸汽模塑成型制得所述轻质介电成型体；在该过程中，保持成型机的固模和移模之间的模缝宽度为5～30mm，利用负压将所述发泡珠粒吸入成型机的模腔中，之后合模至模缝宽度为0，以进行所述水蒸汽模塑成型。

6、在一可实施方式中，步骤s1将所述陶瓷介电材料与所述聚合物混合挤出造粒，制成所述共混微粒。

7、在一可实施方式中，所述陶瓷介电材料的介电常数≥100，粒径≤10μm。

8、在一可实施方式中，所述陶瓷介电材料选自钛酸钡、钛酸钙、钛酸锶、二氧化钛中的至少一种。

9、在一可实施方式中，所述聚合物选自聚丙烯、聚乳酸、聚苯乙烯中的至少一种。

10、在一可实施方式中，所述聚合物与所述陶瓷介电材料的质量比为1：1～2。

11、在一优选的实施方式中，所述聚合物与所述陶瓷介电材料的质量比为1：1.3～1.9。

12、在一可实施方式中，所述共混微粒为圆柱形或近圆柱形。

13、在一可实施方式中，所述共混微粒的粒径为0.5～2mm，长度为1～4mm。

14、在一可实施方式中，所述共混微粒的长径比为1.5～2.5：1。

15、在一可实施方式中，步骤s2所述发泡的方式包括釜压发泡法、挤出发泡法中的至少一种。

16、在一可实施方式中，所述釜压发泡法包括泄压发泡法和升温发泡法。

17、在一可实施方式中，步骤s2所述发泡时使用的发泡剂选自超临界二氧化碳、戊烷、氮气、丁烷中的至少一种。

18、在一可实施方式中，步骤s2所述发泡的条件包括：发泡温度为80～160℃，发泡或饱和压力为0.5～5mpa。

19、在一可实施方式中，步骤s3在进行所述水蒸汽模塑成型前，还包括如下步骤：对所述发泡珠粒进行预处理，所述预处理包括干燥、载压、静置中的至少一种。

20、在一可实施方式中，所述水蒸汽模塑成型的压力为0.1～0.5mpa。

21、在一优选的实施方式中，所述水蒸汽模塑成型的压力为0.15～0.4mpa。

22、在一可实施方式中，步骤s3在进行所述水蒸汽模塑成型后还包括烘干退火的步骤，所述烘干退火的处理条件包括：温度为50～100℃，时间为8～24h。

23、根据本公开的第二方面，提供了根据上述制备方法制得的轻质介电成型体。

24、在一可实施方式中，所述轻质介电成型体的密度为0.1～1.1g/cm3，尺寸收缩率为1～10％，介电常数为1.1～2。

25、具体地，所述尺寸收缩率为轻质介电成型体收缩的体积与成型机模腔的腔体空间之比。

26、根据本公开的第三方面，提供了一种5g储能器件，包括上述轻质介电成型体。

27、具体地，该5g储能器件具有高性能、低密度、低介电损耗。

28、根据本公开的一可实施方式，至少具有以下有益效果：

29、在水蒸汽模塑成型过程中，成型机的固模和移模合上之后，通过负压将料桶中的物料吸入成型机的模腔中以进行成型。对于一般填料低、低开孔率的发泡珠粒，固模和移模完全闭合(即二者之间的模缝宽度为0)即可。而本公开在固模和移模闭合过程中，首先保持二者之间有一定距离(即模缝宽度为5～30mm)，待成型机的模腔中吸满发泡珠粒后，再合模至模缝宽度为0，然后通入水蒸汽加热成型，经冷却后，开模得到发泡成型体(即轻质介电成型体)。

30、本公开通过开模缝吸料的方式，使成型前发泡珠粒体积大于模腔体积，减少成型加热过程中因发泡珠粒收缩产生的粒子间空隙，降低成型体的尺寸收缩率。该方式特别适用于高开孔率、高填充的发泡珠粒成型，解决了高开孔率发泡珠粒成型难、尺寸收缩率高的问题。其次，本公开可在成型过程中，根据开模缝的宽度来调节成型体的密度，可实现采用同一密度的发泡珠粒制备出不同密度和不同介电常数的轻质介电成型体。

31、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种轻质介电成型体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷介电材料的介电常数≥100，粒径≤10μm；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物选自聚丙烯、聚乳酸、聚苯乙烯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物与所述陶瓷介电材料的质量比为1：1～2。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述共混微粒的粒径为0.5～2mm，长度为1～4mm，长径比为1.5～2.5：1。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2所述发泡的方式包括釜压发泡法、挤出发泡法中的至少一种；所述釜压发泡法包括泄压发泡法和升温发泡法；

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3在进行所述水蒸汽模塑成型前，还包括如下步骤：对所述发泡珠粒进行预处理，所述预处理包括干燥、载压、静置中的至少一种；

8.根据权利要求1～7任一项所述制备方法制得的轻质介电成型体。

9.根据权利要求8所述的轻质介电成型体，其特征在于，所述轻质介电成型体的密度为0.1～1.1g/cm3，尺寸收缩率为1～10％，介电常数为1.1～2。

10.一种5g储能器件，其特征在于，所述5g储能器件包括权利要求8～9任一项所述的轻质介电成型体。

技术总结本公开属于介电材料技术领域，提供了一种轻质介电成型体及其制备方法和应用。制备方法：将陶瓷介电材料与聚合物混合制成共混微粒；对共混微粒发泡制成发泡珠粒；对发泡珠粒进行水蒸汽模塑成型即得，该过程中，首先保持成型机固模和移模的模缝宽度为5～30mm，利用负压将发泡珠粒吸入成型机的模腔中，之后合模至模缝宽度为0。本公开还提出根据上述方法制得的轻质介电成型体，以及包括该轻质介电成型体的5G储能器件。本公开采用的开模缝吸料的方式，特别适用于高开孔率、高填充的发泡珠粒成型，解决了高开孔率发泡珠粒成型难、尺寸收缩率高的问题。技术研发人员：蓝小琴,陈学哲,沈斌,吴飞,崇云凯,郑文革受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/15