[發明專利]一種耐濕熱的高介電常數環氧樹脂復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110721298.5
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113388235A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 何慧;何雪峰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州安國科技股份有限公司
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08K3/22;C08K3/36
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種耐濕熱的高介電常數環氧樹脂復合材料及其制備方法，按照重量百分比計，原料組成為：環氧樹脂30?50wt％、硅烷2?10wt％、電介質填料40?60wt％、固化劑1?10wt％、催化劑0.1?0.5wt％；制備過程中，環氧樹脂、硅烷和催化劑先混合后進行反應，再加入電介質填料和固化劑；所述的環氧樹脂為雙酚A縮水甘油醚型環氧樹脂；所述的硅烷為苯基三甲氧基硅烷或γ?縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。本發明有效提高環氧樹脂的力學性能的同時，顯著降低環氧樹脂復合材料的吸水性。

技術領域

本發明涉及一種高介電常數環氧樹脂，特別是涉及一種耐濕熱的高介電常數環氧樹脂復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著近年來通信技術的快速發展和5G時代的加速到來，各種電子器件如：具有濾波、儲能等作用的儲能器件正向著小型化、多功能化、輕量化發展；高介電常數的電介質材料也能擁有諸多的應用如：直流電容器、電應力控制產品、介電彈性體驅動器、薄膜晶體管等；另一方面，良好的電介質材料還應具有較小的介電損耗以保證電介質材料處于電場中時損失的電能更少。因此具有高介電常數、低介電損耗的電介質材料成為了電子行業研究的熱點。

傳統的高介電陶瓷材料柔韌性低，不利于微型化設計和加工，且其成本較高，而聚合物電介質材料成本低、介電損耗低、加工性好、韌性好，彌補了傳統電介質材料的不足，豐富了電介質材料的種類，有利于提高電介質材料的綜合性能、拓寬電介質材料的應用領域。

中國發明專利申請CN108264758A公開了一種高介電性能且耐磨的尼龍復合材料，該材料包括如下重量份的原料：尼龍60-94份，聚偏氟乙烯樹脂5-25份，相容劑1-15份，抗氧劑0.02-0.5份，所得復合材料的介電常數在4.8-12.8之間。但該技術中核心原料尼龍是一種熱塑性樹脂，且分子中含有酰胺基團，故該電介質復合材料在濕熱環境中易吸水，引起介電性能變化。

中國發明專利CN107141721B公開了一種高介電常數環氧樹脂組合物，該高介電常數環氧樹脂包括環氧樹脂、固化劑、固化劑促進劑、高介電填料、應力吸收劑和氣相白炭黑；其中的環氧樹脂是該專利的兩種結構式中的一種；環氧樹脂的重量占環氧樹脂組合物總重量的3-25％；固化劑的重量占環氧樹脂組合物總重量的2.3-25％；固化劑促進劑占環氧樹脂組合物總重量的0.01-2％；應力吸收劑占環氧樹脂組合物總重量的0.2-3％；應力吸收劑為馬來酸酐加成的聚丁二烯；其余為高介電填料，可見該技術中高介電填料占絕大部分。高介電填料使用鈦酸鋇或氧化鋁。但該技術中特殊結構式的環氧樹脂材料本身介電常數低，需要大量的電介質填料的填充才能具有較高的介電常數，而該環氧樹脂較脆，加入大量填料之后對環氧樹脂力學性能有不利的影響。

隨著電介質材料應用場所不斷拓寬，更為嚴苛的應用環境對電介質材料性能的穩定性提出了更高的要求；當電介質材料長時間在高溫高濕的環境下工作后難免受到水的影響，導致電介質材料的介電常數和介電損耗發生變化，影響其在濕熱條件下長期穩定地工作。熱固性的塑料如環氧樹脂吸水率小、在濕熱條件下性能更穩定；但大量電介質填料的填充會導致環氧樹脂復合材料力學性能的下降。

發明內容

本發明針對上述環氧樹脂電介質材料存在的問題，提供一種具有高介電常數，同時在濕熱條件下保持介電常數穩定的環氧樹脂復合材料及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種耐濕熱的高介電常數環氧樹脂復合材料，其特征在于，按照重量百分比計，原料組成為：環氧樹脂30-50wt％、硅烷2-10wt％、電介質填料40-60wt％、固化劑1-10wt％、催化劑0.1-0.5wt％；制備過程中，環氧樹脂、硅烷和催化劑先混合后進行反應，再加入電介質填料和固化劑；

所述的環氧樹脂為雙酚A縮水甘油醚型環氧樹脂；

所述的硅烷為苯基三甲氧基硅烷(PTMS)或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)。