一种低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料制造技术

本发明专利技术提供一种低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料，原料包括改性聚苯醚树脂、氮化硼、无机填料、抗氧剂、相容剂和微孔材料，聚苯醚树脂在改性过程中包括了氟化改性，增加了材料中聚合物的自由体积，降低了介电常数，制备的材料介电常数为1.5

【技术实现步骤摘要】
一种低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料


[0001]本专利技术属于通信用材料改性领域，具体为一种低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料。

技术介绍

[0002]低介电材料有利于电磁信号更好的传输，因而当前世界各国科学界和产业界都已意识到5G时代材料发展的重要性，正致力于研究开发具有高性价比、环境友好型、健康的低介电、低损耗增强改性材料。
[0003]随着5G通讯技术的发展，其在智能手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备、智能家居、智能家电、智能传媒、智能汽车、智能交通等领域将广泛应用。同时，与5G通讯设备相匹配的低介电常数材料的需求也迫在眉睫。介电常数对5G通讯厘米波的信号传输速度、信号延迟、信号损失等的影响很大，在5G高频传输情况下，低介电常数和低介电损耗的材料在壳盖方面就大有用途。
[0004]改性塑料在5G时代可用于设备的外框、键盘、后盖、中框、支架等部件，具有外壳包覆、装饰、支撑和连接等作用，如5G基站天线罩、滤波器、天线振子、手机后盖及中框等等。用于5G产品中的改性塑料除了具有美学设计、轻量化、高强度、抗冲击、耐高低温等特点之外，还需要接近或满足业界对于5G通讯材料提出的介电常数(ε)≤3的要求。对于改性材料来说，其介电性能如介电常数值与介电损耗是本身就存在的，一般情况下，它由介质的自身组成以及材料的微观结构决定。根据高分子材料的极性大小可以判断其介电常数高低：非极性或弱极性的聚丙烯、聚苯醚树脂、聚乙烯、聚苯乙烯以及聚四氟乙烯等的ε均在3以下；极性较强的聚酰胺、聚酯等的ε一般大于3.6。
[0005]聚苯醚树脂(PPO)是世界五大通用工程塑料之一。它具有刚性大、耐热性高、难燃，强度较高电性能优良等优点。另外，PPO还具有耐磨、无毒、耐污染等优点。PPO的介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一，几乎不受温度，湿度的影响。但是聚苯醚为类似牛顿流体，流动性差，粘度对温度比较敏感，且极易分解。因此聚苯醚加工成型性能极差，纯聚苯醚不能采用注射方法成型，很大程度上限制了聚苯醚的应用。添加滑石粉或者云母一类的填充物，可以在一定程度上能够改善PPO的流动性，但是这类填充物会使PPO的机械性能和热力学性能下降，达不到某些领域的性能要求。
[0006]由于极性低的聚苯醚树脂，兼具低密度、低介电常数(ε＝2.58)的特点，被视为5G通讯设备外壳的理想材料。专利CN109705284A公开了一种低介电常数的聚苯醚树脂组合物及其制作的半固化片，用于印制电路板(PCB)，介电常数达到4.0以下，介质损耗降低至0.003以下。
[0007]但低介电常数材料一般介电常数至少小于3，我司实验室制备的本专利技术材料介电常数在2.1
‑
2.6之间。

技术实现思路

[0008]本专利技术目的是针对现有技术中外壳、支架和盖板材料介电常数高于3.0，介电损耗高于1％，并且导热性能不足的特点，提供一种低介电常数、低介电损耗并且导热性高的一种改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料。
[0009]为达以上目的，具体方案如下：
[0010]一种低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料，原料包括改性聚苯醚树脂、氮化硼、无机填料、抗氧剂、相容剂和微孔材料，具体配方如下：
[0011][0012]优选地，所述改性聚苯醚树脂的制备为聚苯醚和聚苯乙烯在氟化物催化剂的催化下制得，具体制备方法为：将100重量份的聚苯醚、30
‑
50重量份的聚苯乙烯、3
‑
5重量份的硼酸锌、1
‑
3重量份的氟化氢钾和5
‑
8重量份的马来酸酐加入反应釜中，先搅拌均匀，然后进行程序升温加热，加热速度为5
‑
8℃/min，加热至220
‑
280℃，保持温度30
‑
45分钟，停止加热3
‑
5min后开始以8
‑
15℃/min的速度快速降温至室温，从反应釜中取出固定，为改性聚苯醚树脂。
[0013]优选地，所述的无机填料为纳米氢氧化铝、纳米氢氧化镁和玻璃纤维的混合物，优选地，纳米氢氧化铝：纳米氢氧化镁：玻璃纤维质量比为1：2
‑
5：15
‑
26。
[0014]所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中主抗氧剂为3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄甲醚，占抗氧剂总质量的60
‑
80％，所述的辅助抗氧剂为三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯抗氧剂。
[0015]优选地，所述微孔材料为纳米二氧化硅气凝胶材料。
[0016]优选地，所述相容剂自接枝率1.0
‑
1.7％的聚苯醚接枝马来酸酐(PPO
‑
g
‑
MAH)。
[0017]优选地，所述氮化硼为六方晶氮化硼。
[0018]一种低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料的制备方法，具体为：a、制备改性聚苯醚树脂；b、按照配比制备无机填料；c、将步骤a制得的改性聚苯醚树脂、氮化硼、步骤b制得的无机填料和抗氧剂、相容剂、微孔材料混合搅拌5min～10min，得到混合物料；d、将混合后的物料在190℃～230℃的环境中加热，加热时间持续30min～50min；挤出条状物料，e、挤出的条状物料经过冷却水槽降温至60
‑
70℃时开始切粒，然后将粒料放入无水乙醇洗涤，干燥后得到低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料。
[0019]优选地，步骤c中，将步骤a制得的改性聚苯醚树脂和微孔材料先混合为A料，步骤b制得的无机填料、氮化硼和抗氧剂、相容剂混合为B料，然后A料和B料混合。
[0020]本专利技术的优势及原理如下：
[0021]1、本专利技术的通过将聚苯醚树脂进行改性可以极大的提高聚苯醚树脂的流动性以
及对温度的敏感性，还有提高了制备的复合材料的拉伸强度，并同时提高了聚苯醚树脂的阻燃性。
[0022]2、本专利技术的无机填料既可以大幅度降低符合材料的极性，并且同事提高材料的阻燃性能和注塑性能。
[0023]3、本专利技术的主抗氧剂和辅助抗氧剂相结合，制备的材料寿命延长，在0
‑
90℃温度下性能稳定，抗老化能力强，使用寿命是普通材料的1.5
‑
2倍。
[0024]4、聚苯醚树脂在改性过程中包括了氟化改性，增加了材料中聚合物的自由体积，降低了介电常数，制备的材料介电常数为1.5
‑
2.2，使用本专利技术的材料制得的结构信号传输及时，噪音干扰小，功率损耗少等优势。
[0025]5、采用PPO
‑
g
‑
MAH作为相容剂，提高了改性聚苯醚树脂和氮化硅、无机填料的相容性，制备的材料中聚合物自由体积增大，降低了材料的介电常数，并且提高了材料的机械性能，在耐刮擦性方面优势明显。
[0026]6、采用纳米二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料，原料包括改性聚苯醚树脂、氮化硼、无机填料、抗氧剂、相容剂和微孔材料，具体配方如下：2.根据权利要求1所述的低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料，其特征在于：改性聚苯醚树脂为聚苯醚和聚苯乙烯在氟化物催化剂的催化下制得。3.根据权利要求2所述的低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料，其特征在于：改性聚苯醚树脂具体制备方法为：将100重量份的聚苯醚、30
‑
50重量份的聚苯乙烯、3
‑
5重量份的硼酸锌、1
‑
3重量份的氟化氢钾和5
‑
8重量份的马来酸酐加入反应釜中，先搅拌均匀，然后进行程序升温加热，加热速度为5
‑
8℃/min，加热至220
‑
280℃，保持温度30
‑
45分钟，停止加热3
‑
5min后开始以8
‑
15℃/min的速度快速降温至室温，从反应釜中取出固定，为改性聚苯醚树脂。。4.根据权利要求1所述的低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料，其特征在于：所述的无机填料为纳米氢氧化铝、纳米氢氧化镁和玻璃纤维的混合物。5.根据权利要求4所述的低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料，其特征在于：纳米氢氧化铝：纳米氢氧化镁：玻璃纤维质量比为1：2
‑
5：15
‑
26。。6.根据权利要求3所述的低介电常数改性聚苯醚树脂和氮化硼复合材料，其特征在于：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂为3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄甲醚，占抗氧剂总质量的60
‑
80％，所述的辅助抗氧剂为三(...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小波，汪德瑜，
申请(专利权)人：广东粤化新材料技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：