一种耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料及其制备方法，按照重量百分比计，原料组成为：环氧树脂30

【技术实现步骤摘要】
一种耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高介电常数环氧树脂，特别是涉及一种耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着近年来通信技术的快速发展和5G时代的加速到来，各种电子器件如：具有滤波、储能等作用的储能器件正向着小型化、多功能化、轻量化发展；高介电常数的电介质材料也能拥有诸多的应用如：直流电容器、电应力控制产品、介电弹性体驱动器、薄膜晶体管等；另一方面，良好的电介质材料还应具有较小的介电损耗以保证电介质材料处于电场中时损失的电能更少。因此具有高介电常数、低介电损耗的电介质材料成为了电子行业研究的热点。
[0003]传统的高介电陶瓷材料柔韧性低，不利于微型化设计和加工，且其成本较高，而聚合物电介质材料成本低、介电损耗低、加工性好、韧性好，弥补了传统电介质材料的不足，丰富了电介质材料的种类，有利于提高电介质材料的综合性能、拓宽电介质材料的应用领域。
[0004]中国专利技术专利申请CN108264758A公开了一种高介电性能且耐磨的尼龙复合材料，该材料包括如下重量份的原料：尼龙60
‑
94份，聚偏氟乙烯树脂5
‑
25份，相容剂1
‑
15份，抗氧剂0.02
‑
0.5份，所得复合材料的介电常数在4.8
‑
12.8之间。但该技术中核心原料尼龙是一种热塑性树脂，且分子中含有酰胺基团，故该电介质复合材料在湿热环境中易吸水，引起介电性能变化。
[0005]中国专利技术专利CN107141721B公开了一种高介电常数环氧树脂组合物，该高介电常数环氧树脂包括环氧树脂、固化剂、固化剂促进剂、高介电填料、应力吸收剂和气相白炭黑；其中的环氧树脂是该专利的两种结构式中的一种；环氧树脂的重量占环氧树脂组合物总重量的3
‑
25％；固化剂的重量占环氧树脂组合物总重量的2.3
‑
25％；固化剂促进剂占环氧树脂组合物总重量的0.01
‑
2％；应力吸收剂占环氧树脂组合物总重量的0.2
‑
3％；应力吸收剂为马来酸酐加成的聚丁二烯；其余为高介电填料，可见该技术中高介电填料占绝大部分。高介电填料使用钛酸钡或氧化铝。但该技术中特殊结构式的环氧树脂材料本身介电常数低，需要大量的电介质填料的填充才能具有较高的介电常数，而该环氧树脂较脆，加入大量填料之后对环氧树脂力学性能有不利的影响。
[0006]随着电介质材料应用场所不断拓宽，更为严苛的应用环境对电介质材料性能的稳定性提出了更高的要求；当电介质材料长时间在高温高湿的环境下工作后难免受到水的影响，导致电介质材料的介电常数和介电损耗发生变化，影响其在湿热条件下长期稳定地工作。热固性的塑料如环氧树脂吸水率小、在湿热条件下性能更稳定；但大量电介质填料的填充会导致环氧树脂复合材料力学性能的下降。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对上述环氧树脂电介质材料存在的问题，提供一种具有高介电常数，同
时在湿热条件下保持介电常数稳定的环氧树脂复合材料及其制备方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料，其特征在于，按照重量百分比计，原料组成为：环氧树脂30
‑
50wt％、硅烷2
‑
10wt％、电介质填料40
‑
60wt％、固化剂1
‑
10wt％、催化剂0.1
‑
0.5wt％；制备过程中，环氧树脂、硅烷和催化剂先混合后进行反应，再加入电介质填料和固化剂；
[0010]所述的环氧树脂为双酚A缩水甘油醚型环氧树脂；
[0011]所述的硅烷为苯基三甲氧基硅烷(PTMS)或γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)。
[0012]为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述的电介质填料为二氧化钛、二氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种。
[0013]优选地，所述的固化剂为咪唑、固化剂W93和固化剂593中的一种或多种。
[0014]优选地，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、磷酸三丁酯和醋酸中的一种或多种。
[0015]所述的耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016]1)将环氧树脂、硅烷以及催化剂在加热搅拌的条件下进行反应；
[0017]2)将反应得到的产物与电介质填料充分混合；
[0018]3)加入固化剂，混合均匀；
[0019]4)所得混合物浇入模具中，抽真空，升温固化，得产物。
[0020]优选地，所述的电介质填料使用前先进行干燥处理。
[0021]优选地，所述的干燥处理是在鼓风烘箱内80
‑
100℃的温度干燥4
‑
8小时，使原料的含水量降至0.2
‑
0.5wt％。
[0022]优选地，所述的反应是在温度为80
‑
100℃油浴，300
‑
500r/min的磁力搅拌下反应6
‑
12个小时；反应完成后还对产物抽真空，除去反应过程生成的醇类物质。
[0023]优选地，所述的充分混合是通过使用高速搅拌机实现，搅拌的转速为200
‑
500r/min，搅拌的时间为2
‑
5小时。
[0024]优选地，步骤3)中，若固化剂中含有溶剂，则将混合好的原料放入真空干燥箱中抽真空，除去原料中的溶剂；
[0025]步骤4)中，抽真空是在真空干燥箱中进行；升温固化是鼓风烘箱中进行。
[0026]相对于现有技术，本专利技术具有如下技术优点：
[0027]1)本专利技术的硅烷为苯基三甲氧基硅烷(PTMS)或γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)，利用该硅烷对环氧树脂进行改性，一方面可有效提高环氧树脂的力学性能，另一方面可显著减少了环氧树脂分子链中的氢键，从而进一步降低环氧树脂复合材料的吸水性；因此本专利技术将硅烷改性后的环氧树脂与电介质填料(如二氧化钛)复合，可提供了一种在湿热条件下介电常数变化范围小的高介电常数、低介电损耗的高性能环氧树脂复合材料。
[0028]2)本专利技术使用的树脂基体为双酚A缩水甘油醚型环氧树脂，常温下为粘稠液体，与添加剂混合方便；尤其是该树脂是一种典型的热固性树脂，其分子链交联密度大，亲水基团少，故环氧树脂吸水率低，保证以环氧树脂为基体的电介质材料在湿热条件下介电性能的稳定性。
[0029]3)本专利技术所使用的硅烷改性的环氧树脂，不仅具有良好的力学性能，硅烷的存在，还有利于高介电常数填料在环氧树脂中的分散，减少填料表面的氢键，进一步提高填料的疏水性；通过高速搅拌即可完成对填料在环氧树脂中的分散，成型过程简单，有利于规模化生产。
附图说明
[0030]图1是实施例1、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料，其特征在于，按照重量百分比计，原料组成为：环氧树脂30
‑
50wt％、硅烷2
‑
10wt％、电介质填料40
‑
60wt％、固化剂1
‑
10wt％、催化剂0.1
‑
0.5wt％；制备过程中，环氧树脂、硅烷和催化剂先混合后进行反应，再加入电介质填料和固化剂；所述的环氧树脂为双酚A缩水甘油醚型环氧树脂；所述的硅烷为苯基三甲氧基硅烷或γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。2.根据权利要求1所述的耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料，其特征在于，所述的电介质填料为二氧化钛、二氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料，其特征在于，所述的固化剂为咪唑、固化剂W93和固化剂593中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料，其特征在于，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、磷酸三丁酯和醋酸中的一种或多种。5.权利要求1
‑
4任一项所述的耐湿热的高介电常数环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将环氧树脂、硅烷以及催化剂在加热搅拌的条件下进行反应；2)将反应得到的产物与电介质填料充分混合；3)加入固化剂，混合均匀；4)所得混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：何慧，何雪峰，
申请(专利权)人：广州安国科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：