[发明专利]一种碳氢树脂与氧化硅复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种碳氢树脂与氧化硅复合材料及制备方法，所述方法通过将碳氢树脂加热软化后，与二氧化硅短纤维、二氧化硅球混合，制备无机有机双纳米杂化材料。本发明利用碳氢树脂的热塑性，与二氧化硅短纤维，二氧化硅球完成杂化复合，成本低、工艺简单，所制备的符合材料兼备较高的机械强度和塑性，且拥有低介电常数和较小的介电损耗，为高速高频线路板的生产提供了优质的制作材料。

技术领域

本发明涉及杂化复合材料合成技术领域，具体提供一种碳氢树脂与氧化硅复合材料及制备方法。

背景技术

有机无机纳米杂化材料是在微观尺寸上有机和无机相互结合得到的一种材料，是二十世纪八十年代开始兴起的一种新型材料，对无机和有机材料在宏观尺寸上进行复合，以改进单一材料的不足。而这种微观层面上的复合材料具有传统的有机和无机材料，以及传统的宏观尺寸复合物所没有的独特性能。有机无机杂化材料的合成方面，目前主流有溶胶凝胶法、插层复合技术、无机离子的表面改性、电化学合成法、组装法等。

碳氢树脂是指一种全碳氢组分的树脂，即其分子结构中仅含有C、H两种元素，且分子结构中不含极性基团，因而具有优异的介电性能。是近年来新兴的一种高频高速覆铜板用基体树脂，但其玻璃化转变温度低、耐热性差。长期以来本领域的技术人员对介电性能很好的碳氢树脂进行了研究。

专利WO97/38564采用非极性的苯乙烯与丁二烯和二乙烯基苯的四聚物添加硅铝酸镁填料，以玻璃纤维布作为增强材料制成的电路基板，虽然介电性能优异，但是基板的耐热性很差，玻璃化转变温度只有100℃左右，很难满足PCB制作过程无铅化制程的高温(240℃以上)要求。

美国专利US571609采用分子量小于5000的低分子量的1，2-聚丁二烯树脂或聚异丁二烯，和高分子量的丁二烯与苯乙烯的共聚物配合，并加入大量的硅微粉作为填料，以玻璃纤维布作为增强材料制作的电路基板，虽然介电性能优异，但是因为在该专利中采用了高分子量的成分来改善半固化片粘手状况，使得制作半固化片的过程的工艺性能变差，而且因为整个树脂体系的树脂分子中的刚性结构苯环的比例很少，交联以后的链段大都由刚性很低的亚甲基组成，因此制作成的板材刚性不好，弯曲强度很低。

中国专利CN101544841B使用分子量11000以下乙烯基含量60％以上的碳氢树脂作为主体，采用烯丙基改性的酚醛树脂改进半固化片发粘的特性，剥离强度有一定提升，但是体系固化后的耐热性低，覆铜箔层压板在PCB加工过程中出现分层失效的风险较高。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种碳氢树脂与氧化硅复合材料及制备方法。

一种碳氢树脂与氧化硅复合材料制备方法，所述方法通过将碳氢树脂加热软化后，与二氧化硅短纤维、二氧化硅球混合，制备无机有机双纳米杂化材料。

在高聚物加入少量层状无机物并实现插层复合后，可使纳米复合体系的机械性能大大提高，耐热性也显著增强，且通过对粘土含量、界面作用、分散状态的优化有可能使材料的力学性能得到更大幅度的提高，得到性能更好的结构材料。

二氧化硅球为纳米球型二氧化硅，具有颗粒尺寸小、形状为真球型、比表面积大、紫外线、可见光及红外线反射能力强等特点,与有机高分子材料的相容性好，利用纳米球型SiO2来制造复合材料，大大提高了材料的致密性、韧性和光洁度。

二氧化硅短纤维作为补强材料具有拉伸强度高、弹性模量大、耐老化和耐化学品腐蚀性强、耐热性好、原材料充足以及价格低廉等优点，通过将二氧化硅短纤维的刚性与碳氢树脂的柔性有机结合在一起，具有高模量、高强度、抗撕裂、抗溶胀和抗动态疲劳等特点，载荷通过一定方式由树脂基体传递到纤维上，由于纤维通常具有比树脂更高的拉伸强度和模量，因此能够有效提高复合材料的拉伸强度和模量。

所述碳氢树脂、二氧化硅短纤维和二氧化硅球的混合质量比例为：55-70比20-30比10-15，优选60比25比12。

所述方法的实现包括以下步骤：