[發明專利]一種聚四氟乙烯復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110153391.0
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112812476B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 聶婭;李小慧;金石磊;段家真;莫曉羚
• 申請（專利權）人: 上海材料研究所
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08K9/02;C08K9/10;C08K3/04;B32B15/085;B32B15/20;B32B27/18;B32B27/32
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明涉及一種聚四氟乙烯復合材料及其制備方法與應用。以聚四氟乙烯分散乳液與有含氧基團的氟化石墨烯混合均勻得到混合物；將無機填料用偶聯劑進行預處理得到表面包覆有反應基團的改性無機填料；將混合物與改性無機填料充分混合均勻獲得樹脂膠液；樹脂膠液加入破乳劑進行破乳，將固體物濾出烘干獲得聚四氟乙烯復合材料。采用所述聚四氟乙烯復合材料壓延制得的片材的上下兩面覆蓋上銅箔在熱壓機中熱壓燒結得到的覆銅板。與現有技術相比，本發明中聚四氟乙烯復合材料及其制備的覆銅板具有介電性能優異，與銅箔粘結力好，產品無裂紋，合格率高等優點。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，尤其是涉及一種聚四氟乙烯復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

隨著現代信息技術的革命，數字電路逐漸步入信息處理高速化、信號傳輸高頻化階段，為處理不斷增加的數據，電子設備的頻率變得越來越高。為此，在滿足傳統設計及制造需求的基礎上，對高頻電路基板材料的性能提出了更新的要求，特別是毫米波領域對基材的性能要求日益嚴苛，因此液晶聚合物、聚苯醚、碳氫樹脂以及聚四氟乙烯(PTFE)基材的開發和應用引起市場的高度關注。特別是聚四氟乙烯由于具有優良的介電性能、耐化學腐蝕性能及熱性能等成為了毫米波領域線路板基板樹脂的首選。

但是PTFE具有固體材料中最小的表面張力，表現出極強的不粘性，PTFE基板很難與銅箔進行壓合。且由于PTFE本身“不粘”的特性，很難與陶瓷粉等填料表面形成良好的相容性，傳統PTFE復合材料的制備，通常采用粉末冶金加工方式，直接將PTFE粉料與填料進行機械混合，然后壓坯燒結。這種加工方式很容易造成PTFE基體與陶瓷粉填料顆粒之間的微空隙過多，直接影響到最終復合材料的介電損耗過大，且材料的力學性能也有一定程度的下降。另一方面，陶瓷粉在混合物中分散不好、團聚、局部堆積，都直接造成混合物的孔隙率增大，同時陶瓷粉的團聚和局部堆積還會增大混合物的吸水性。

目前國內外已有少數廠家開發了PTFE覆銅板制備方法，主要是由玻纖布浸漬PTFE乳液，然后烘干、高溫燒結而成，優點是技術工藝相對成熟，缺點是在Z軸方向熱膨脹系數偏大，與銅箔粘結力差，并且具有玻纖效應，即信號在玻纖網格中傳播時，和剛好在玻纖的纖維上傳播時介電性能不一樣，導致介電性能不穩定，限制了其在高頻電子部件中封裝、高多層板的應用。國外已授權專利US4335180是目前另外一種高填充含量的PTFE基材加工技術，在氟樹脂乳液內添加陶瓷粉和纖維粉混合均勻后，破乳沉降出來得到面團狀物料，然后壓延成片材，烘干后貼敷銅箔燒結。高填充量的陶瓷粉和纖維粉在氟樹脂相中起到物理交聯點作用，有效改善填充后介質材料熱膨脹系數，但是在壓延加工的過程中，氟樹脂分子及纖維粉都會不可避免的在壓延方向產生取向排列，從而造成最終產品在Z軸方向的熱膨脹系數大于X和Y軸方向。另一方面，該法仍不可避免與銅箔粘結力差的問題。并且PTFE樹脂在大量填充陶瓷粉填料后，其可加工性能會降低，尤其是在燒結成型時，很容易產生裂紋缺陷，造成產品合格率很低。

發明內容

鑒于背景技術中提及的關于聚四氟乙烯復合材料存在的缺陷，本發明提供一種聚四氟乙烯復合材料及其制備方法與應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明首先提供一種聚四氟乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)以氟化石墨粉為原料，采用改進Hummers法制備帶有含氧基團的氟化石墨烯；

2)將聚四氟乙烯分散乳液與有含氧基團的氟化石墨烯混合均勻得到混合物；

3)將無機填料用偶聯劑進行預處理得到表面包覆有反應基團的改性無機填料；

4)將步驟2)所述混合物與步驟3)所述改性無機填料充分混合均勻獲得樹脂膠液；

5)將所述樹脂膠液加入破乳劑進行破乳，將固體物濾出烘干獲得聚四氟乙烯復合材料。

在本發明的一個實施方式中，步驟1)中，帶有含氧基團的氟化石墨烯制備方法包括如下步驟：