[发明专利]一种介电可调氰酸酯基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种介电可调氰酸酯基复合材料及其制备方法。该制备方法包括制备氰酸酯树脂、在树脂基体中加入镍掺杂二氧化钛粉体，配制成复合溶液和固化成型的步骤。此外，还可以在固化前将树脂与纤维增强体复合。利用该方法制得介电可调氰酸酯基复合材料轻质、高强、介电可调，能够满足在高性能电子元器件与新型电磁材料方面的应用。

技术领域

本发明涉及介电功能材料技术领域，尤其涉及一种介电可调氰酸酯基复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电子科技的迅猛发展与不同学科间的相互渗透，许多单相材料难于满足各种电子元器件复杂要求的参数指标。目前，传统的介电材料主要分为无机陶瓷材料与有机聚合物材料，前者介电常数较高，但制备工艺复杂、密度大、易脆且材料损耗角正切较大；后者具有轻质、韧性特征，介电损耗也较低且易于加工，但介电常数通常比较低。如何制备一种质量轻、介电可控、介电损耗低以及可加工性高的介电材料来满足电子元器件的要求成为目前需要攻克的技术难题。

氰酸酯是一种含有两个或两个以上的氰酸酯官能团的酚类衍生物，在热和催化剂的作用下，氰酸酯会发生环化三聚反应，形成含有三嗪环的高度交联网络结构。氰酸酯树脂具有低介电常数和低的介电损耗角正切值、高玻璃化转变温度(240-290℃)、低收缩率、低吸湿率、良好的力学性能和粘接性能等优良性能，因此以氰酸酯树脂胶液固化而成的介电材料应运而成。不过现有的氰酸酯基介电材料也存在前述内容中提到的缺陷，它相比较于其他种类树脂基体的介电材料在介电性能上有所改进，但仍属于单相材料。

本发明对氰酸酯基的介电材料的制备方法进行了改进，使改进后的介电材料具有较高介电常数、低介电损耗和高机械强度，并且介电可调，满足在高性能电子元器件以及新型电磁材料方面的应用要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明目的是为了将高介电常数的镍掺杂二氧化钛功能粉体、低损耗的氰酸酯树脂基体、低密度的中空石英纤维增强体三相进行有效复合，协同发挥各相材料的优点，提供一种轻质、高强、介电可调的介电功能复合材料的制备方法，满足在高性能电子元器件与新型电磁材料方面的应用。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

1、一种介电可调氰酸酯基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氰酸酯单体加热进行预聚，将得到的氰酸酯预聚物加入到第一有机溶剂中溶解，制得氰酸酯树脂；

(2)在步骤(1)制得的树脂基体中加入镍掺杂二氧化钛粉体，配制成复合溶液；

(3)将所述复合溶液固化成型，得到所述复合材料。

2、根据技术方案1所述的制备方法，在所述复合溶液中，所述镍掺杂二氧化钛粉体的质量分数为20～42％。

3、根据技术方案1所述的制备方法，所述镍掺杂二氧化钛粉体以Ni²⁺的溶液和钛酸四丁酯为制备组分，采用溶胶-凝胶法制得。

4、根据技术方案1所述的制备方法，在步骤(3)中，在固化前，将所述复合溶液与纤维增强体复合；

可选的是，采用浸渍法或涂覆法进行复合；

优选的是，所述纤维增强体选用中空石英纤维织物；

更优选的是，所述中空纤维织物具有缎纹编织结构，空心度≥32％，空心率≥95％；和

复合后进行去溶剂处理；优选的是，采用烘干方法进行去溶剂处理；进一步优选的是，在60-80℃下进行烘干，烘干时间优选为4-6h。