[發(fā)明專利]一種γ射線輻照制備低介電聚苯乙烯交聯(lián)材料的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210340531.6
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102838762A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱泉峣;俞悅;孫華君;陳文;王鈞;王翔;段華軍;徐任信
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: C08J3/28
• 分類號: C08J3/28;C08J3/24;C08F212/08;C08F212/36;C08F4/34
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物自由基本體交聯(lián)聚合領(lǐng)域，具體涉及采用γ射線輻照聚苯乙烯進(jìn)行本體交聯(lián)聚合的技術(shù)，在較低的溫度下無需加入引發(fā)劑即可實(shí)現(xiàn)聚苯乙烯的快速交聯(lián)，是一種聚合物結(jié)構(gòu)材料制備方法。

背景技術(shù)

低介電材料通常是指其相對介電常數(shù)低于3.6且在寬頻段下介電損耗較低的材料，它是當(dāng)前微波通訊、半導(dǎo)體等行業(yè)應(yīng)用廣泛的材料之一。降低通訊設(shè)備、集成電路等系統(tǒng)中的介電損耗，可以減弱電信號的損失、集成電路的漏電電流以及導(dǎo)線之間的電容效應(yīng)等，對于這些系統(tǒng)十分重要。聚苯乙烯交聯(lián)材料就是這樣一種性能優(yōu)異的低介電材料，它的介電常數(shù)和介電損耗在1~40GHz范圍內(nèi)穩(wěn)定且極低，具有極廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

通過自由基本體聚合制備聚苯乙烯交聯(lián)材料時，需加入引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)。首先，引發(fā)劑的存在本身對體系的介電性能有一定的影響，而反應(yīng)又無法保證其完全分解且無殘留物，故對聚苯乙烯交聯(lián)材料介電性能的影響無法排除。其次，反應(yīng)需在較高溫度下引發(fā)，且過程放熱劇烈；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系開始凝膠，導(dǎo)熱系數(shù)呈指數(shù)級下降，散熱困難。故體系內(nèi)熱量極易堆積，輕則影響分子量分布和強(qiáng)度，重則發(fā)生“暴聚”。考慮到散熱問題，制備產(chǎn)品的厚度就受到了極大的限制。另外，此方法制備產(chǎn)品的周期較長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過引發(fā)劑的半衰期，導(dǎo)致體系交聯(lián)程度不易控制。本發(fā)明采用γ射線引發(fā)交聯(lián)聚合技術(shù)，能夠很好的解決以上這些問題。

γ射線輻照交聯(lián)聚合是指在γ射線的輻照下，體系中的單體受激發(fā)產(chǎn)生自由基而引發(fā)交聯(lián)聚合得到所需的高聚物。這是一項(xiàng)環(huán)境友好的綠色技術(shù)。它主要有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）γ射線輻射能高，無需引發(fā)劑即可引發(fā)交聯(lián)聚合；（2）反應(yīng)在室溫下引發(fā)，安全性高；（3）γ射線穿透能力強(qiáng)，可一次性制備各種厚度的聚苯乙烯交聯(lián)材料；（4）反應(yīng)速度快，生產(chǎn)效率高。

本發(fā)明所介紹的通過γ射線輻照交聯(lián)聚合制備低介電聚苯乙烯交聯(lián)材料的方法，擴(kuò)大了輻射聚合-交聯(lián)領(lǐng)域，對于其他同類性質(zhì)材料的制備有著指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的旨在提供一種γ射線輻照制備低介電聚苯乙烯交聯(lián)材料的方法。通過控制聚苯乙烯線性預(yù)聚物的分子量，使之與交聯(lián)劑充分混合，控制γ射線輻照強(qiáng)度，即可制備出質(zhì)輕透明、性能優(yōu)異的聚苯乙烯交聯(lián)塊體材料。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

????一種低介電性能聚苯乙烯交聯(lián)材料的制備方法，其方法為γ射線引發(fā)交聯(lián)聚合，以苯乙烯為單體，過氧化苯甲酰為引發(fā)劑合成聚苯乙烯線性預(yù)聚體，向該預(yù)聚體中加入交聯(lián)劑二乙烯基苯并混合均勻，以γ射線引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)，即得到聚苯乙烯交聯(lián)材料。

本發(fā)明的低介電性能聚苯乙烯交聯(lián)材料的制備方法步驟為：

1）將苯乙烯和過氧化苯甲酰按質(zhì)量比1000：1~40混合后，在反應(yīng)釜里充入氬氣，控制溫度在70~85℃之間進(jìn)行聚合，30~80min后得到用于γ射線照射的線性聚苯乙烯預(yù)聚體，該預(yù)聚體25℃溫度下粘度范圍為500~3500mPa·s（參見本申請人申請的中國發(fā)明專利CN201110185819.6）；

2）向步驟1）所得的預(yù)聚體加入交聯(lián)劑二乙烯基苯，其含量為預(yù)聚體質(zhì)量的0.1%~10%；

3）將步驟2）得到的混合物注入模具中，排除空氣并充入氬氣，密封，接受輻照劑量為1000~70000Gray的γ射線照射，即得到聚苯乙烯交聯(lián)材料產(chǎn)物。

本發(fā)明的低介電性能聚苯乙烯交聯(lián)材料制備方法的優(yōu)選方案為：

1）將苯乙烯和過氧化苯甲酰按質(zhì)量比1000：3混合后，在反應(yīng)釜里充入氬氣，控制溫度在80℃進(jìn)行聚合，60min后得到用于γ射線照射的線性聚苯乙烯預(yù)聚體，其在25℃溫度下粘度范圍為1000~2500mpa·s；

2）向步驟1）所得的預(yù)聚體加入交聯(lián)劑二乙烯基苯，其含量為預(yù)聚體質(zhì)量的2%；

?3）將步驟2）得到的混合物注入模具中，排除空氣并充入氬氣，密封，接受輻照劑量為7000Gray的γ射線照射，即得到聚苯乙烯交聯(lián)材料產(chǎn)物。

??本發(fā)明將γ射線輻照技術(shù)與本體交聯(lián)聚合技術(shù)結(jié)合起來，有效地解決了低介電材料制備過程當(dāng)中的一些技術(shù)問題，且生產(chǎn)周期短，耗能少，有利于改善工作環(huán)境。

附圖說明

圖1：實(shí)施例1最終產(chǎn)物的介電常數(shù)-頻率圖

圖2：實(shí)施例1最終產(chǎn)物的介電損耗-頻率圖