[发明专利]一种钛酸钙改性聚苯硫醚介电复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料制备领域，确切地说是指一种钛酸钙改性聚苯硫醚介电复合材料的制备方法。

背景技术

随着微电子行业集成度的提高，通信设备和便携式终端实体正在向小型化、轻量化、薄型化、多功能、高性能方向发展，具体表现为电子元器件的特征尺度逐渐减小，布线实现高密度化布局，这就对微电子行业所需介电材料提出以下要求：在电性能方面，要有更高适用频率、稳定且系列化的介电常数、较低的介质损耗和较高的绝缘电阻；在机械性能方面，要有高的附着力和高硬度；在化学性能方面要有高的耐腐蚀性和低的吸湿率；在工艺性能方面，要有容差性强、经济性好的加工制备工艺和二次加工工艺。传统的介电材料如环氧树脂、高温陶瓷等都存在相应的先天缺陷，已经不能满足微电子行业发展的需求，所以新型的介电材料的开发已经成为目前研究的热点，而聚苯硫醚(PPS)就是其中的佼佼者。

聚苯硫醚是一种新型高性能的特种工程塑料，具有耐高温、抗蠕变、耐化学腐蚀、高刚性、电绝缘性能好、粘结性能优良、摩擦系数低等优异性能；而且加工成型方式多样化，可挤出、注塑、压制、烧结、压延成型，可像金属一样进行切削、研磨、抛光、钻孔等二次机械加工，使得聚苯硫醚制品易于满足各种形状和工艺需求，在电子、机械、汽车和化工领域均具有广泛的应用。但是聚苯硫醚和其他高分子介电材料一样，介电常数（3.4～5.1）较低，限制了其在微电子行业的发展。

然而，上世纪80 、90 年代美国先后推出以热塑性热固性工程树脂为基的两大系列微波毫米波复合介电材料及其金属化基板，复合介电基板材料具有介电常数调节容易、高频损耗小、金属化成本低、电路加工与安装方便、可靠性高、加工性好等一系列优点，因此在微波毫米波器件、基板等众多领域已获得了广泛的应用。这种用无机粒子填充改性聚合物的技术也给聚苯硫醚在介电材料领域的应用带来了新的契机。

发明内容

本发明提供一种钛酸钙改性聚苯硫醚介电复合材料制备方法，目的是用钛酸钙填充改性聚苯硫醚，使聚苯硫醚保持原有优异性能的同时，提高其介电常数，扩大其在电子材料领域的应用。

为了解决以上的技术问题，本发明提供的钛酸钙改性聚苯硫醚介电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A. 钛酸钙的偶联化表面处理：将钛酸钙和偶联剂按比例混合，加入助磨剂混合球磨30～60min，球磨速率为150～200rpm，使偶联剂充分与钛酸钙表面作用，经干燥后得到偶联化表面处理的钛酸钙； 

所述钛酸钙的粒径为0.1～5μm，含水量＜0.1%。

所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中一种或组合，其用量为钛酸钙用量的2%～10%(wt)。

所述助磨剂为无水乙醇或去离子水，钛酸钙与助磨剂比例为1～2:1(wt)。

所述球磨所用磨介球为氧化锆球，氧化锆球直径为Φ9:Φ5=(2～4):(6～8) (wt)，钛酸钙与氧化锆球比例为1:1.5～2.5（wt）。

B. 混料：按质量配比称取聚苯硫醚和经偶联化表面处理的钛酸钙，投入高速混合机中干混10～15min，控制搅拌速率为1500～2000rpm，搅拌桶温度为40～50℃；

所述聚苯硫醚的粒径为0.2～2μm。

混料各组分比例为：聚苯硫醚50%～70% (wt)，偶联化表面处理钛酸钙30%～50% (wt)。

C. 熔融共混挤出造粒：将步骤B中混好的物料投入到螺杆挤出机（长径比L/D＞25）的料斗中，控制螺杆转速为90～120rpm，挤出温度为240～320℃，经熔融挤出，冷却后，送入切料机造粒，制得钛酸钙改性的聚苯硫醚介电复合材料。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1. 本发明采用介电常数高的无机粒子钛酸钙添加到聚苯硫醚中进行熔融共混改性，通过发明中所述的偶联剂对钛酸钙表面处理，能使钛酸钙粒子均匀的分散在聚苯硫醚中，具有良好的相容性，制得的聚苯硫醚/钛酸钙介电复合材料的介电常数提高到了6～10，使其成为可调制介电常数的系列化解决方案，从而扩大了其应用领域。

2. 本发明使用的原料简单易购，采用挤塑加工工艺制备产品，既成熟又高效，易于产业化。

3. 本发明提出的聚苯硫醚/钛酸钙介电复合材料，既提高了聚苯硫醚介电常数，又不破坏原有的低损耗、耐腐蚀、易二次加工等优异性能，可应用于电子电器、微波通信、卫星通信和雷达系统等高科技领域。

具体实施方式

为了本领域的技术人员能够更好的理解本发明提供的制备方法，我们通过以下的实施例来具体说明。