[發明專利]一種具有近零介電常數溫度系數的聚四氟乙烯基陶瓷復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811435196.1
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109437663B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 唐斌;羅福川;袁穎;鐘朝位;張樹人
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C04B26/08
• 分類號: C04B26/08;C04B20/10
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種聚四氟乙烯基陶瓷復合材料，其特征在于：所述復合材料包括介電常數溫度系數為正的、近零的陶瓷粉體、聚四氟乙烯和玻璃纖維；所述陶瓷粉體采用活性劑和含氟硅烷偶聯劑分別進行粉體活化和表面氟化改性制得改性陶瓷粉體，所述玻璃纖維采用含氟硅烷偶聯劑進行表面氟化改性制得改性玻璃纖維；然后通過將改性陶瓷粉體、改性玻璃纖維分散于聚四氟乙烯乳液中混合得到的漿料，再對所述漿料進行混合、粉碎、燒結而制成；其中：改性陶瓷粉體、改性玻璃纖維和聚四氟乙烯的質量比為46∶4∶50。

2.根據權利要求1所述的一種聚四氟乙烯基陶瓷復合材料，其特征在于，所述玻璃纖維為E級玻璃纖維，所述陶瓷粉體為BaZn_0.4Ti₄O_9.4陶瓷粉體。

3.根據權利要求1所述的一種聚四氟乙烯基陶瓷復合材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯基陶瓷復合材料的介電損耗tanδ低于0.0008，介電常數溫度系數τ_ε介于1～8之間，吸水率低于0.015％，介電常數ε_r為4.3±0.1。

4.如權利要求1至3任一項所述聚四氟乙烯基陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A：改性陶瓷粉體的制備：

選擇介電常數溫度系數為正的、近零的陶瓷粉體，采用活化劑和含氟硅烷偶聯劑對陶瓷粉體進行表面處理，使得陶瓷粉體表面嫁接與聚四氟乙烯相近的-C-F₂-化學鏈；

步驟B：改性玻璃纖維的制備；

采用含氟硅烷偶聯劑對玻璃纖維進行表面處理，使得玻璃纖維表面嫁接與聚四氟乙烯相近的-C-F₂-化學鏈；

步驟C：原料復合；

將步驟A制得的改性陶瓷粉體和步驟B制得的改性玻璃纖維分散于聚四氟乙烯乳液中得到分散漿料，其中所述分散漿料中改性陶瓷粉體、改性玻璃纖維和聚四氟乙烯的質量比為46∶4∶50；將所述分散漿料經球磨混合制得復合物；

步驟D：成型、燒結；

將步驟C制得的復合物經成型工藝得到生坯，然后烘干后進行熱壓燒結，至此制得聚四氟乙烯基陶瓷復合材料。

5.根據權利要求4所述聚四氟乙烯基陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟A中活化處理具體是將陶瓷粉體加入到活化溶液體系中得到懸浮液，然后對所述懸浮液抽濾并將所得產物在真空環境下干燥；所述步驟A中含氟偶聯劑改性具體是將陶瓷粉體加入到表面改性溶液體系中進行混合，然后將所得混合漿料經干燥、過篩處理，得到改性陶瓷粉體。

6.根據權利要求5所述聚四氟乙烯基陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于，所述活化溶液體系具體采用雙氧水和濃鹽酸共混制備的混合溶液；所述表面改性溶液體系中包括含氟硅烷偶聯劑、無水乙醇和去離子水，其中去離子水和無水乙醇作為混合溶劑，且去離子水和無水乙醇的質量比為5∶9，采用冰醋酸調節pH值為4.5，所述含氟硅烷偶聯劑與上述混合溶劑的質量比為1∶60；所述含氟硅烷偶聯劑包括十三氟辛基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷以及γ—氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或者幾種，含氟硅烷偶聯劑的用量占陶瓷粉體或者玻璃纖維質量的比重為2％。

7.根據權利要求4所述聚四氟乙烯基陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟C中聚四氟乙烯乳液為聚四氟乙烯在非離子型表面活性劑存在下的分散乳液。

8.根據權利要求4所述聚四氟乙烯基陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟A、B、C所用混合方式采用行星式球磨機進行高速球磨混合，所述步驟C中陶瓷粉體的粒徑為8～10μm。

9.根據權利要求4所述聚四氟乙烯基陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟D成型工藝具體是將粉狀復合物放入模具中冷靜壓成型，制得生坯，然后經烘干進行熱壓燒結。

10.根據權利要求9所述聚四氟乙烯基陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于，所述冷靜壓成型的壓力為15～30MPa，保壓時間為20～60秒；所述烘干的操作具體按照如下流程順序進行：在85℃烘干6小時、105℃烘烤4小時、120℃烘烤4小時、200℃烘烤6小時；所述熱壓燒結的溫度為350℃～380℃，在此溫度下保溫時間為2～4小時。