[发明专利]一种低介电低密度石英质陶瓷材料制备方法

说明书

本发明公开了一种低介电低密度石英质陶瓷材料制备方法，属于陶瓷材料技术领域，以石英粉为原料，结合注凝工艺，采用有机物造孔、低温排胶、高温烧结制备得到目标材料。工艺操作简便，产品性能稳定，介电系数较低能够达到2.0～2.8，产品强度达到20MPa以上，很好地解决了低介电低密度石英陶瓷的制备存在的困难。传统低介电材料多为有机材料，耐高温性能非常有限，本专利提供方法制备产品为陶瓷质材料，很好的解决了有机低介电材料不能耐受500℃以上高温的问题，在高温低介电领域尤其是微波通信领域应用前景非常广阔。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体提供一种低介电低密度石英质陶瓷材料制备方法。

背景技术

伴随着卫星通讯及高马赫飞行物的发展，对低介电、低损耗、高强度、耐温性好等性能稳定的介电材料的需求也越来越迫切。

石英质陶瓷材料具有介电系数低，介电损耗小，介电受温度影响小的特点，并兼具陶瓷材料耐高温、强度高、热性能好、性能稳定等优点，作为一种低介电材料在电子领域，尤其是高温介电材料领域应用较为广泛。

传统的石英质陶瓷材料的方法有为注浆成型和注凝成型两种方法，注浆成型法一般采用多孔石膏为模具，通过对料浆长时间的沉降和吸水而形成一定厚度的沉积滤饼层而成型，制品致密度分布存在一定差异。注凝成型采用在料浆中加入少量的高分子有机物单体，通过有机物的凝胶而成型。上述两种方法成型的石英材料密度都在1.80g/cm3，介电系数在3.0以上，在满足更低介电(2.50左右)的需要方面还是有一定的差距。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种低介电低密度石英质陶瓷材料制备方法。

一种低介电低密度石英质陶瓷材料制备方法，所述方法的实现步骤包括：

(1)石英料浆的制备

采用石英粉为主要原料，加入纯净水、乳酸、聚乙二醇、丙烯酰胺单体和亚甲基双丙烯酰胺，混匀后进行静置陈腐，

陈腐完成再次混匀后加入PMMA有机物作为造孔剂；

进一步混匀后得到注凝用石英料浆；

(2)注凝成型

将混合好的石英料浆进行搅拌抽真空除气泡处理，处理完毕后加入过硫酸铵作为引发剂，进行模具注浆，然后加热固化成型；

(3)坯体的干燥与排胶烧结

固化成型后的坯体脱除模具后经过保湿干燥，烘干，烘干后将坯体进行排胶烧结，即得到制品。

所述石英粉的加入量为80份～85份，纯净水加入量为15份～20份，乳酸的加入量为石英粉与纯净水总重量的0.05～0.3％，聚乙二醇加入量为石英粉与纯净水总重量的0.1％～2％，丙烯酰胺单体加入量为石英粉与纯净水总重量的0.3％～5％，亚甲基双丙烯酰胺加入量为石英粉与纯净水总重量的0.05％～1.2％；PMMA有机物加入量为石英粉与纯净水总重量的0.5％-6.5％；所述过硫酸铵，加入量为每公斤料浆加入0.01g～0.2g。

所述石英粉为熔融石英粉，为5μm～20μm(细粉)和50μm～200μm(粗粉)的混合，加入量分别为：5μm～20μm(细粉)10份～40份，50μm～200μm(粗粉)45份-75份。通过将粗细石英粉混合，可以进一步提高产品的强度。

熔融石英粉，亦称熔融硅微粉，电熔石英粉(Fused silica)，通过将天然石英，经高温熔炼，冷却后的非晶态二氧化硅作为主要原料，加工而成的石英微粉。熔融硅微粉(熔融石英粉)纯度高，具有热膨胀系数小，内应力低，高耐湿性，低放射性等优良特性，并具有以下特性：极低的线膨胀系数；良好的电磁辐射性；耐化学腐蚀等稳定的化学特性；合理有序、可控的粒度分布。

所述步骤(1)中的静置陈腐时间