[发明专利]一种低介电损耗的树脂基复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低介电损耗的树脂基复合材料及其制备方法和应用，包括：采用芳基硼酸类化合物和端基带有活性氢的含氮邻羟基化合物在室温下反应，再通过减压蒸馏、萃取后得到含有活泼氢的氮配位的环状硼酸酯化合物；将含有活泼氢的氮配位环状硼酸酯化合物与异氰酸酯类化合物反应，得到含氮配位环状硼酸酯的端异氰酸酯预聚物；将制备的含氮配位环状硼酸酯的端异氰酸酯预聚物用于交联含羟基结构单元的聚苯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂或苯并噁嗪树脂，完成低介电损耗的树脂基复合材料的制备。本发明的树脂基复合材料具有较低的介电损耗；且能够实现其循环回收再利用，可大大地减少环境污染和资源浪费。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种低介电损耗的树脂基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着高性能超大规模集成电路的广泛应用，电子电气产业逐步向集成化、小型化、大功率化和高可靠性发展。第五代移动通信网络的到来使得通信产品印刷电路板的复杂程度不断提高，对覆铜板用介电材料提出更高的要求，如更低的介电常数、介电损耗和热膨胀系数、更好的力学性能和耐高温性能等。

介电材料通常分为有机和无机两大类，传统的介电材料主要是铁电体的陶瓷材料，虽然陶瓷电介质具有很高的介电常数，但存在成型温度高、密度大、脆性大，不易加工等不足，很难满足使用要求。申请号为201510148269.9的中国发明公开了一种高频PCB基板用超低损耗树脂基复合材料及其制备方法，使用KH550对Ni_0.5Ti_0.5NbO₄陶瓷粉末进行表面修饰，然后再与双酚A型氰酸酯树脂单体混合在模具中固化得到树脂基复合材料。高分子材料具有良好的力学性能、电绝缘性、冲击性能、加工性能以及低成本等优势，在很多应用场合有逐步取代陶瓷介电材料的趋势，但存在介电损耗高的问题。申请号为201810336357.5的中国发明公开了一种低介电高强度透波复合材料及其制备方法，采用聚苯醚对氰酸酯树脂进行改性，再将树脂和纤维增强体复合后固化成型得到低介电高强度透波复合材料，其介电常数和介电损耗分别为2.93(10GHz)和0.006；申请号为201210461778.3的中国发明公开了一种低介电环氧树脂复合材料的制备方法，将环氧树脂单体、固化剂和促进剂混合均匀后，加入含有引发剂的不饱和聚合物单体，升温至80℃预聚2h后，在模具中固化得到低介电环氧树脂复合材料，其介电常数和介电损耗分别为2.62和0.0033；申请号为201611120413.9的中国发明公开了一种高导热低介电聚苯醚复合材料及其制备方法，将聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂、氮化硼和各种助剂混均后从螺杆挤出机挤出造粒得到聚苯醚复合材料，其介电损耗低至0.0022。

目前应用较为广泛的介电高分子材料有聚乙烯(PE)、环氧树脂(EP)、氰酸酯树脂(CE)、聚苯醚(PPO)和聚四氟乙烯(PTFE)等。PE具有良好的介电性能，但抗冲击性差，通常交联后作为基体材料使用。CE具有优异的高温力学性能和介电性能，其介电常数约为2.8～3.2，介电损耗角正切值(tanδ)约为0.002-0.005，且在X-W波段内介电性能保持稳定，但其脆性大、难以加工成型。EP具有优异的加工性能，粘结强度高和稳定性好，但是其介电性能(介电常数和介电损耗值分别约为4.0和0.018)无法满足当前电子产品的需求。PPO具有良好的耐热性和介电性能，但是其脆性太大，难以加工。PTFE具有良好的介电性能和耐高温性能，但是其尺寸稳定性差、力学性能差(如模量低)、成本较高。聚苯乙烯(PS)于具有价格低廉、优异的加工工艺性、热稳定性和介电性能(3GHz，ε约2～3，tanδ约0.0008)，并且易于对其进行化学改性，PS在日用品、电子电器、建筑材料、包装容器及医疗设备等领域具有广泛的应用。