[发明专利]紫外光辅助制备低介电性能交联型聚苯乙烯材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物自由基本体聚合领域，具体涉及到采用紫外光引发交联聚合技术，在较低的温度下实现苯乙烯快速交联，是一种新的聚合物结构材料制备方法。

背景技术

低介电性能材料通常是指其相对介电常数低于3.6且有较低介电损耗低因子的材料，它是当前微波通讯、半导体等行业应用广泛的材料之一。通过降低通讯设备及集成电路等系统中使用的介电材料的介电常数，可以降低电信号的损耗、集成电路的漏电电流、导线之间的电容效应、集成电路发热等。往往低介电材料的研究是同高分子材料密切相关的，交联聚苯乙烯材料就是这样一种具有优异介电性能的高分子材料，它在1～40GHz范围内具有稳定的介电常数且介电损耗低，具有极广泛的应用领域。

通过自由基本体聚合制备交联聚苯乙烯材料时，由于反应初始温度较高，反应过程中还有大量的反应热产生，因此很难控制反应热的传导；并且随着反应体系的粘度增加还有自动加速反应的现象，极易发生“暴聚”现象。另外，此方法产品制备周期长，远远超过引发剂的半衰期，导致体系交联程度不易控制。本发明设计采用紫外光辅助聚合与交联技术，能够很好的解决这两方面的问题。

紫外光引发聚合是指在紫外光的照射下，反应体系中的光敏物质可通过光化学反应产生自由基或活性离子，而引发体系中的活性单体进行聚合得到所需的高聚物。这是一项环境友好的绿色技术。它主要有下列一些突出的优点：(1)所需活化能低，在较低温度下就能实现快速反应；(2)易于控制，可以通过电源开关来控制反应的进行；(3)速度快，生产效率高；(4)所需设备简单。本发明通过逐层浇注的方法，解决了由于紫外光穿透能力限制，光引发聚合反应所制备材料在厚度上的限制。苯乙烯单体是聚苯乙烯的良溶剂，控制预聚体的反应程度，再实施本发明的光引发聚合工艺，即逐层多次浇注，进行光引发聚合及交联，可以得到没有界面层的块体聚合物材料。

此发明所介绍的通过光引发聚合制备低介电性能交联聚苯乙烯块体材料的方法，扩大了光聚合-交联领域，对于其他同类性质材料的制备有着指导意义。

发明内容

本发明目的旨在解决现有本体聚合及交联反应中热量难以控制的问题，提供一种简单、快速、安全的低介电性能交联聚苯乙烯块体材料的制备方法。采用本体聚合制备交联聚苯乙烯材料时，由于初始反应温度较高，反应产生大量热量而难以控制，且随着体系粘度增加还有自动加速反应的现象，很容易发生“暴聚”现象。本发明要解决现有自由基本体聚合与交联中热量难以控制的问题，提供一种简单、快速、安全的低介电交联聚苯乙烯材料的制备方法。紫外光引发的本体聚合方法所需活化能低，能在室温下引发反应。另外，控制光引发时的预聚物厚度也有利于控制热量的散发。此方法制备出的材料不受厚度上的限制，先控制预聚物的转化率，进行紫外光引发聚合交联，然后再浇注新的预聚物，这样制备的交联聚苯乙烯整块材料质轻透明，性能优异。

本发明将紫外光引发和本体聚合技术结合起来，有效的解决了低介电材料制备过程当中的一些技术问题，且生产周期短，耗能少，有利于改善工作环境。

本发明提供的技术方案是：

一种低介电性能交联型聚苯乙烯材料的制备方法，其方法为紫外光引发本体聚合方法，苯乙烯在加入热引发剂过氧化苯甲酰合成了线性聚苯乙烯预聚体后，加入交联剂二乙烯苯、光引发剂和光促进剂混合，在紫外灯的照射下使物料发生交联反应，最后进行热处理至完全固化，即得到交联聚苯乙烯材料；通过逐层光聚合的方法可以得到所需厚度的交联型聚苯乙烯块体材料，浇注新的一层时，控制前面反应层的转化率为80％，即得到没有界面层的低介电性能交联型聚苯乙烯块体材料。

其中，所述的光引发剂选用2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173)、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷(TPO)、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化磷(819)、安息香双甲醚(BDK)、1-羟基环己基苯基甲酮(184)、二苯甲酮(BP)、2-异丙基硫杂蒽酮(ITX)、或者2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮(907)自由基型光引发剂。

所述的光促进剂包括辛酸亚锡或氯化亚锡。

本发明制备所述的低介电性能交联型聚苯乙烯材料方法，其制备交联型聚苯乙烯块体材料步骤为：

1)将苯乙烯和过氧化苯甲酰按质量比1000∶3～40混合后，在反应釜里充入氩气，控制温度在70～85℃之间进行聚合，得到用于紫外光照射的线性聚苯乙烯预聚体，该预聚体25℃温度下粘度范围为500～3500mpa·s；