[發(fā)明專利]高介電常數(shù)玻璃纖維及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610213425.X
• 申請(qǐng)日: 2016-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN105731815A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃偉九;田中青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C13/02
• 分類號(hào): C03C13/02;C03B37/02
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務(wù)所(普通合伙) 50211
• 代理人: 譚春艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于印刷電路板小型化需要的高介電常數(shù)玻璃纖維，屬于新材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近十幾年來，由于電子信息產(chǎn)業(yè)的飛躍發(fā)展，要求電子設(shè)備和微波線路小型化、便攜化，因此要求印刷電路板向高容量、小型化方向發(fā)展。這就要求材料具有高的介電常數(shù)，這是因?yàn)槠骷某叽绾椭圃炱骷牟牧系慕殡姵?shù)成反比。印刷電路板通常由樹脂和玻璃纖維組成。如果采用介電常數(shù)在10以上的樹脂，則材料的介電損耗急劇增加，難于實(shí)用化。因此常規(guī)用于印刷電路板的樹脂材料的介電常數(shù)一般在4以下。要提高印刷電路板的介電常數(shù)，關(guān)鍵在于提高玻璃纖維的介電常數(shù)。傳統(tǒng)用于印刷電路板的E玻璃纖維的介電常數(shù)在7左右，也不能滿足電路板小型化的要求。因此開發(fā)比E玻璃具有更高的介電常數(shù)(介電常數(shù)大于9)的玻璃纖維成為重要的任務(wù)。

針對(duì)這種情況，國(guó)內(nèi)外做了不少研究，開發(fā)了一些低介電常數(shù)和低介電損耗的玻璃纖維。如美國(guó)專利US5284807介紹了一種高介電常數(shù)玻璃纖維的組成，SiO₂40～65mol％,RO(RO＝MgO、CaO、SrO、BaO)20～45mol％,TiO₂+ZrO25～25％,Nb2O₅0.5～15mol％,Al₂O₃0.5～15mol％,所得玻璃纖維的介電常數(shù)ε大于9，拉絲溫度在1150℃左右。中國(guó)專利201310121691.6介紹了一種高介電常數(shù)玻璃纖維的組成：SiO₂30～40wt％,MgO0～2wt％,CaO3～7wt％,SrO6～10wt％，BaO22～27wt％，CeO₂0～5wt％,TiO₂7～15wt％，ZrO₂2～5wt％，Nb₂O₅4～22wt％，Al₂O₃0～6wt％；ZnO、R₂O及其它化合物，總量小于1wt％；在1MHz頻率條件下，玻璃纖維介電常數(shù)ε大于9.5、介電損耗tgδ小于0.03，拉絲溫度在1100～1120℃之間。為了保證玻璃纖維有良好的成型性能和介電性能，上述玻璃纖維的組成中都含有Nb₂O₅和Al₂O₃。貴金屬氧化物Nb₂O₅大大增加了生產(chǎn)成本，Al₂O₃的存在會(huì)導(dǎo)致玻璃熔融困難，相應(yīng)地也會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的問題，本發(fā)明的目的在于提供另一種工藝性和介電性能優(yōu)良、生產(chǎn)升本低的高介電常數(shù)玻璃纖維。本發(fā)明還提供了該種高介電常數(shù)玻璃纖維的制備方法

為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種高介電常數(shù)玻璃纖維，其特征在于：由重量百分比的以下組分組成：SiO₂35％～45％、Bi₂O₃5％～15％、BaO15～25％、SrO10～20％、TiO₂10％～20％、ZrO₂1％～5％。

本發(fā)明建立了基本不含貴金屬氧化物Nb₂O₅和難熔氧化物Al₂O₃的新高介電常數(shù)玻璃纖維體系，通過對(duì)該玻璃體系的設(shè)計(jì)試驗(yàn)得到一種新的玻璃纖維組成。該玻璃纖維中：

SiO₂是形成玻璃及玻璃纖維的骨架氧化物之一，Bi₂O₃在本發(fā)明中起到玻璃網(wǎng)絡(luò)調(diào)整體的作用，BaO在本發(fā)明中起到玻璃網(wǎng)絡(luò)調(diào)整體的作用，SrO在本發(fā)明中也起到玻璃網(wǎng)絡(luò)調(diào)整體的作用，TiO₂在本發(fā)明中起到增加介電常數(shù)和調(diào)節(jié)玻璃液粘度的的作用，ZrO₂在本發(fā)明中起到調(diào)節(jié)玻璃液粘度的作用。

采用本發(fā)明組成和重量百分比例制備的玻璃纖維，室溫下，頻率為1MHz時(shí)介電常數(shù)為12.5～14.5，介電損耗為5～9×10^-4。拉絲溫度在1000～1050℃之間，拉絲溫度和液相溫度之差大于60℃，介電性能、工藝性能優(yōu)良。