一种复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料及其制备方法，本发明专利技术还公开了使用该复合材料制备得到的覆铜板和天线基板。该复合材料包含具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯、聚苯醚和陶瓷粉体，其中以所述复合材料的重量为基准计，具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯用量为1‑3wt％；陶瓷粉的用量为7‑29wt％；聚苯醚的用量为70‑90wt％。采用本发明专利技术制备的复合材料能够在减小复合材料的密度的同时不影响其介电常数的要求。

Composite material and preparation method thereof

The invention discloses a composite material and a preparation method thereof, and also discloses a copper clad laminate and an antenna substrate made of the composite material. The composite material includes a core-shell structure composed of epoxy resin coated graphene oxide, polyphenylene oxide and ceramic powder, in which the composite material weight, core-shell structure composed of graphene oxide epoxy resin coated dosage was 1 3wt%; ceramic powder dosage is 7 29wt% polyphenylene ether; dosage of 70 90wt%. The composite prepared by the present invention can reduce the density of the composite without affecting its dielectric constant.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料及其制备方法
本专利技术涉及用于天线基板的高介电常数复合材料及其制作方法，还涉及使用该复合材料制备的轻质微波覆铜板。更具体地，本专利技术涉及由包含核壳氧化石墨烯、钛酸锶钡陶瓷粉和聚苯醚的复合介质材料以及使用该复合介质材料制得的覆铜板。
技术介绍
各种通信设备如便携电话，以及定位系统，如通讯定位、汽车定位、个人定位、遥控测绘、导航等系统的快速发展，这些设备的小型化得以推进。在基板中传播的信号的波长与材料的相对介电常数的平方根成反比，介电常数高的材料使信号波长变短，所以对于用于通信设备内部的天线基板，使用高介电常数的材料可以将天线基板小型化。对用于天线基板的覆铜板，希望其具有介电常数高、体积小、密度小和重量轻的特点。目前常见的用于天线基板的复合介质材料主要采用聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、环氧树脂等作为主体树脂，采用陶瓷粉末，例如二氧化钛、钛酸锶、钛酸钡、钛酸铜钙等来提高介电常数。例如，现有技术中一种由聚偏氟乙烯和钛酸铜钙陶瓷的混合粉末制得的复合介电材料，该材料具有高介电常数，便于控制填料的填充量，具有工程实用性。但该复合介电材料中，钛酸铜钙陶瓷粉末的体积百分比高达40％,导致复合材料密度比较大，机械性能急剧下降。现有技术中还公开了一种高介电常数覆铜板，其采用双酚A环氧树脂作为主体树脂，采用双氰胺或咪唑作为固化剂，采用二氧化钛、三氧化铝、钛酸钡或钛酸铅等作为高介电填料制得。该覆铜板成本低具有良好的介电性能。但在制备过程中环氧树脂用量为100份，高介电填料为480-500份，高含量的陶瓷填料不仅会使覆铜板密度增大，而且不利于其机械性能提高。另外有现有技术公开了一种高分子复合材料，其包含导热性材料以及电磁波屏蔽材料，该导热性材料包括金属、陶瓷粉体、碳黑、碳纤维、石墨烯或石墨烯氧化物等，采用热塑性树脂如聚苯醚、氟碳树脂、聚苯乙烯类等作为高分子黏结剂，由于碳黑、石墨烯等在复合材料中的分散性差，需采用聚乙烯醇、聚乙二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇等作为分散剂。该专利技术将导热材料与电磁波屏蔽材料分散于高分子粘合剂，在分散剂作用下充分混掺，最终形成粒子均匀分散于高分子的结构。但采用这些现有技术制备的复合材料，很难同时满足在减小复合材料的密度的同时不影响其介电常数的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种包含具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯，聚苯醚以及陶瓷粉体的高介电常数复合材料以及使用该复合材料制备得到的覆铜板和天线基板。本专利技术所采用的具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯在聚苯醚树脂中具有良好的分散性能，能够克服石墨烯在介质中分散性差的缺陷，使用所述具有核壳结构的氧化石墨烯能减少陶瓷粉体用量，能减小复合材料的密度同时不影响介电常数，从而制备得到具有高介电常数的复合材料。本专利技术的一个方面，提供了一种用于复合材料，复合材料包含具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯、聚苯醚和陶瓷粉体，其中以复合材料的重量为基准计，具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯用量为1-3wt％；陶瓷粉的用量为7-29wt％；聚苯醚的用量为70-90wt％。进一步的，陶瓷粉体是钛酸锶钡陶瓷粉。进一步的，环氧树脂是双酚A型环氧树脂。进一步的聚苯醚为接枝改性的聚苯醚。本专利技术的另一个方面提供了具有核壳结构的氧化石墨烯在高介电常数复合材料中用于降低产品密度的用途。本专利技术的另一个方面提供了复合材料制备的方法，包括以下的步骤：1)将氧化石墨烯溶解于溶剂中，加入环氧树脂组分进行超声波分散，以使氧化石墨烯表面包裹环氧树脂，从而得到具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯；2)将具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯，聚苯醚以及陶瓷粉体混合并制膜，其中以所述复合材料的重量为基准计，具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯用量为1-3wt％；陶瓷粉的用量为7-29wt％；聚苯醚的用量为70-90wt％。进一步的，环氧树脂组分与氧化石墨烯的重量配比范围为5：1～1：1.2。进一步的，将步骤2中得到的膜热压成型。进一步的，采用流延法进行制膜。本专利技术的另一个方面，提供了用复合材料制成的覆铜板。本专利技术的另一个方面，提供了复合材料制成的天线基板。本专利技术具有以下的有益效果：制得的复合材料密度小，重量轻，适用于天线基板，并且制备方法成本低，工艺简单，可用于轻质覆铜板复合介质材料的大规模生产。另外，陶瓷粉的添加可以提高复合材料的介电常数，从而可实现天线的小型化。附图说明图1为本专利技术提供的轻质核壳石墨烯/钛酸锶钡/聚苯醚高介电常数复合材料的制备方法流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。比例和百分比基于摩尔量，除非特别说明。本专利技术人经过广泛而深入的研究，首次发现在用于覆铜板的复合材料中添加少量具有核壳结构的氧化石墨烯即可大幅减少陶瓷粉体用量，能在不损失复合介质材料的介电常数的情况下降低其密度，从而提供具有优异介电性能的轻质覆铜板。在本专利技术中，术语“具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯”是指由环氧树脂包裹的氧化石墨烯，它通过以下方法进行制备：将微米级层状氧化石墨烯，加入无水丙酮溶剂中，然后加入常温固化环氧树脂双组分，超声波分散反应使氧化石墨烯表面包裹一层固化环氧树脂。术语“环氧树脂”是指分子中至少含有两个反应性环氧基团的树脂化合物，常见的环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂等。在本专利技术中，所述环氧树脂优选但不限于双酚A型环氧树脂。术语“陶瓷粉体”是指微米-纳米级别的无机陶瓷颗粒，例如钛酸锶钡、钛酸钡等颗粒。通常在复合介质材料中使用陶瓷粉体来增加产品的介电常数，但所需的陶瓷粉添加量较高，通常质量分数大于50％，会导致复合材料密度比较大，机械性能急剧下降。在本专利技术中可以使用钛酸锶、钛酸锶钡、金红石型二氧化钛等陶瓷粉，优选钛酸锶钡陶瓷粉。术语“聚苯醚”的化学名称为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚，简称PPO，在本文中，聚苯醚包括未改性或改性的聚苯醚，改性的聚苯醚可以是改性的官能化聚苯醚，例如氨基化、酯化、醚化的聚苯醚。在本专利技术中，所述高介电常数复合材料包含具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯、聚苯醚和陶瓷粉体，以所述复合材料的重量为基准计，具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯用量为1-3wt％(重量百分比)，优选3wt％；陶瓷粉的用量为7-29wt％，优选20wt％；聚苯醚的用量为70-90wt％，优选77wt％。本专利技术所述高介电常数复合材料的最为常规的制备方法为模压/热压成型，所述方法包括以下步骤：1)将氧化石墨烯溶解于溶剂中，加入环氧树脂组分进行超声波分散，以使氧化石墨烯表面包裹环氧树脂，从而得到具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯，其中环氧树脂组分与氧化石墨烯的重量配比范围为5：1～1：1.2；2)将具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯，聚苯醚以及陶瓷粉体混合并制膜，将得到的膜热压成型，其中以所述复合材料的重量为基准计，具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯用量为1-3wt％，优选3wt％；陶瓷粉的用量为7-29wt％，优选20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料，所述复合材料包含具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯、聚苯醚和陶瓷粉体，其中以所述复合材料的重量为基准计，具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯用量为1‑3wt％；陶瓷粉的用量为7‑29wt％；聚苯醚的用量为70‑90wt％。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，所述复合材料包含具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯、聚苯醚和陶瓷粉体，其中以所述复合材料的重量为基准计，具有核壳结构的由环氧树脂包裹的氧化石墨烯用量为1-3wt％；陶瓷粉的用量为7-29wt％；聚苯醚的用量为70-90wt％。2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述陶瓷粉体是钛酸锶钡陶瓷粉。3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述环氧树脂是双酚A型环氧树脂。4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚苯醚为接枝改性的聚苯醚。5.一种制备复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：1)将氧化石墨烯溶解于溶剂中，加入环氧树脂组分进行超声波分散，以使氧化石墨烯表面包裹环氧树脂，从而得到具有核壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44