基于对甲酚双酚杂化聚苯并噁嗪复合材料的超高介电性能研究——以扇叶树头椤芽碳活化技术为核心

本研究创新性地合成对甲酚双酚基聚苯并噁嗪(PCBA-Bz)树脂，通过磷酸(H3PO4)、氢氧化钾(KOH)和氢氧化钠(NaOH)活化扇叶树头椤芽生物碳(AC)，制备出介电常数高达17.16@1MHz的复合材料(PBz-ACNaOH9)。该材料兼具超疏水性(接触角>150°)和优异热稳定性，为电子器件微型化提供新型高k介质材料。

　　

Highlight

材料

合成对甲酚双酚(PCB)及其苯并噁嗪树脂(PCBA-Bz)的原料采购自专业化学机构：对甲酚(p-cresol，TCI)、正磷酸(ortho-phosphoric acid)、草酸(oxalic acid，Isochem)、十二烯基琥珀酸酐(DSA，Sigma-Aldrich)、苯胺(aniline)、1,4-二氧六环(1,4-dioxane)和乙酸乙酯(ethyl acetate)。生物碳原料扇叶树头椤芽(Borassus flabellifer)采自印度泰米尔纳德邦农场。

Results and discussion

通过核磁共振(¹H NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实PCB与PCBA-Bz的结构特征。热分析显示活化生物碳(AC)比未活化碳(UC)具有更高比表面积，其中NaOH活化碳(AC_NaOH)构建的复合材料(PBz-AC_NaOH9)展现最优介电性能——在1MHz频率下介电常数达17.16，损耗角正切值0.711。

Conclusion

本研究通过对甲酚双酚改性聚苯并噁嗪网络结构设计，结合扇叶树头椤芽生物碳的差异化活化策略，成功开发出兼具高介电性能和超疏水特性(接触角>150°)的新型复合材料。特别是NaOH活化碳增强体系，其独特的孔隙结构和表面化学性质，为电子封装材料提供了突破性解决方案。