[发明专利]高介电常数玻璃纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于印刷电路板小型化需要的高介电常数玻璃纤维，属于新材料领域。

背景技术

近十几年来，由于电子信息产业的飞跃发展，要求电子设备和微波线路小型化、便携化，因此要求印刷电路板向高容量、小型化方向发展。这就要求材料具有高的介电常数，这是因为器件的尺寸和制造器件的材料的介电常数成反比。印刷电路板通常由树脂和玻璃纤维组成。如果采用介电常数在10以上的树脂，则材料的介电损耗急剧增加，难于实用化。因此常规用于印刷电路板的树脂材料的介电常数一般在4以下。要提高印刷电路板的介电常数，关键在于提高玻璃纤维的介电常数。传统用于印刷电路板的E玻璃纤维的介电常数在7左右，也不能满足电路板小型化的要求。因此开发比E玻璃具有更高的介电常数(介电常数大于9)的玻璃纤维成为重要的任务。

针对这种情况，国内外做了不少研究，开发了一些低介电常数和低介电损耗的玻璃纤维。如美国专利US5284807介绍了一种高介电常数玻璃纤维的组成，SiO₂40～65mol％,RO(RO＝MgO、CaO、SrO、BaO)20～45mol％,TiO₂+ZrO25～25％,Nb2O₅0.5～15mol％,Al₂O₃0.5～15mol％,所得玻璃纤维的介电常数ε大于9，拉丝温度在1150℃左右。中国专利201310121691.6介绍了一种高介电常数玻璃纤维的组成：SiO₂30～40wt％,MgO0～2wt％,CaO3～7wt％,SrO6～10wt％，BaO22～27wt％，CeO₂0～5wt％,TiO₂7～15wt％，ZrO₂2～5wt％，Nb₂O₅4～22wt％，Al₂O₃0～6wt％；ZnO、R₂O及其它化合物，总量小于1wt％；在1MHz频率条件下，玻璃纤维介电常数ε大于9.5、介电损耗tgδ小于0.03，拉丝温度在1100～1120℃之间。为了保证玻璃纤维有良好的成型性能和介电性能，上述玻璃纤维的组成中都含有Nb₂O₅和Al₂O₃。贵金属氧化物Nb₂O₅大大增加了生产成本，Al₂O₃的存在会导致玻璃熔融困难，相应地也会导致生产成本的增加。

发明内容

针对现有的问题，本发明的目的在于提供另一种工艺性和介电性能优良、生产升本低的高介电常数玻璃纤维。本发明还提供了该种高介电常数玻璃纤维的制备方法

为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：一种高介电常数玻璃纤维，其特征在于：由重量百分比的以下组分组成：SiO₂35％～45％、Bi₂O₃5％～15％、BaO15～25％、SrO10～20％、TiO₂10％～20％、ZrO₂1％～5％。

本发明建立了基本不含贵金属氧化物Nb₂O₅和难熔氧化物Al₂O₃的新高介电常数玻璃纤维体系，通过对该玻璃体系的设计试验得到一种新的玻璃纤维组成。该玻璃纤维中：

SiO₂是形成玻璃及玻璃纤维的骨架氧化物之一，Bi₂O₃在本发明中起到玻璃网络调整体的作用，BaO在本发明中起到玻璃网络调整体的作用，SrO在本发明中也起到玻璃网络调整体的作用，TiO₂在本发明中起到增加介电常数和调节玻璃液粘度的的作用，ZrO₂在本发明中起到调节玻璃液粘度的作用。

采用本发明组成和重量百分比例制备的玻璃纤维，室温下，频率为1MHz时介电常数为12.5～14.5，介电损耗为5～9×10^-4。拉丝温度在1000～1050℃之间，拉丝温度和液相温度之差大于60℃，介电性能、工艺性能优良。