專利名稱：柔性高介電常數(shù)的無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料及其制造領(lǐng)域，具體涉及應(yīng)用于高頻和微波領(lǐng)域的一種柔性高介電常數(shù)的無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著移動通信和消費(fèi)電子等技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是近兩年來WAPI、手持終端，射頻IC卡等設(shè)備的迅速發(fā)展，硬件上對器件小型化、高速化的要求越來越迫切。高介電常數(shù)對器件的小型化作用很大，因此開發(fā)適用于低微波頻段的高介電常數(shù)的介質(zhì)材料就日益迫切和重要起來。在軍事上，隨著高功率微波武器、定向能武器的快速發(fā)展，也迫切的需要具有一定彎曲能力的柔性波導(dǎo)。由于柔性波導(dǎo)采用高介電常數(shù)和低介電常數(shù)兩種柔性介質(zhì)疊在一起組成，這也對適用于柔性波導(dǎo)的電子材料提出了嶄新的要求，低介電常數(shù)(ε≤3)柔性材料已有現(xiàn)成的商用聚合物材料可供選擇，目前迫切需要開發(fā)的是高介電常數(shù)(ε≥10)的柔性微波介質(zhì)材料。從目前廣泛應(yīng)用于微波領(lǐng)域的介質(zhì)材料來看，很難找到既擁有較高介電常數(shù)且擁有優(yōu)異微波性能，又擁有一定柔性的材料。這種材料不但在軍事上有潛在的應(yīng)用，在民用領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。因此開發(fā)和尋找具有較高的介電常數(shù)、低的介電損耗、在微波頻率范圍內(nèi)具有良好的頻率、溫度穩(wěn)定性，較低的彈性模量以及較好的機(jī)械和熱穩(wěn)定特性微波介質(zhì)材料已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)從事微波材料研究人員的共同研究目標(biāo)。
應(yīng)用于微波領(lǐng)域的聚合物基復(fù)合材料通過使用具有良好彈性性能，優(yōu)異高頻性能的聚合物作為基體，添加不同的填料以提高聚合物的介電性能。Georgia工業(yè)研究院的姚堯，將一種高介電常數(shù)(6.4)的環(huán)氧樹脂和PMN-PT和BT粉末相混合(PMN-PT與BT體積比為4∶1)，得到了一種在微波頻段具有優(yōu)異介電性能的復(fù)合材料，研究結(jié)果表明當(dāng)陶瓷的粉末的體積比為85％時(shí)，這種復(fù)合材料的介電常數(shù)約為150，介電常數(shù)變化量在10KHz到1.8G之間小于10％，但是這種材料的不具有任何的柔性。臺灣的ChenYuan-Chih等人詳細(xì)研究了SiO2/PTFE復(fù)合材料的性能，這種材料只能有限的提高了材料的介電常數(shù)(＜10)，當(dāng)SiO2的體積比較高時(shí)，SiO2/PTFE復(fù)合材料的柔性變的很差，使其不能滿足柔性介質(zhì)波導(dǎo)等柔性器件的應(yīng)用要求。美國賓州州立大學(xué)的Zhang QM研究小組以P(VDF-TrFE)為基體添加CuPc(copper-phthalocyanine，介電常數(shù)＞10000)獲得了具有巨大應(yīng)變，高介電常數(shù)的全聚合物復(fù)合材料。CuPC的含量為40wt％時(shí)的P(VDF-TrFE)基復(fù)合材料的介電常數(shù)最高可達(dá)425(1Hz)，電阻率大于108Ωm，且擁有良好的彈性。這個研究小組還在P(VDF-TrFE-CTFE)中添加有機(jī)導(dǎo)電體的聚苯胺(PANI)制備成功了另一種全聚合物的復(fù)合材料，這種材料具有較高的介電常數(shù)，并且具有聚合物所具有的優(yōu)異性能。但是這兩種復(fù)合材料的介電常數(shù)隨著測試頻率的升高而急劇降低，介電損耗隨之顯著增大，不能滿足微波應(yīng)用的要求。
復(fù)合材料介電常數(shù)的提高，一種方法是改進(jìn)基體?，F(xiàn)有的常見的、具有良好微波性能的聚合物，除了PTFE，只有聚乙烯，聚丙稀，聚酰亞胺，氰酸酯樹脂等有限的幾種，這些聚合物的介電常數(shù)一般都小于3。經(jīng)過簡單的計(jì)算，在保證電性能、成形性、機(jī)械性能的前提下，假設(shè)復(fù)合材料的介電常數(shù)為20，當(dāng)介質(zhì)的添加量為40Vol％時(shí)，就要求介質(zhì)的介電常數(shù)要在400以上，滿足這樣條件的陶瓷介質(zhì)目前也是微波介質(zhì)領(lǐng)域內(nèi)的一個熱點(diǎn)和難點(diǎn)。最直接的方法就是尋找一種具有高介電常數(shù)的聚合物，或者聚合物的混合體?，F(xiàn)在PVDF受到廣泛關(guān)注就是因?yàn)樗慕殡姵?shù)一般大于20，很容易制備出具有高介電常數(shù)的材料。但是由于PVDF類的聚合物本身的介電性能并不是很優(yōu)秀，介電常數(shù)隨頻率的增高變化極大，是很難在微波領(lǐng)域得到應(yīng)用的。
另一種是在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上改變所添加的介質(zhì)。在基體中添加具有高介電常數(shù)的介質(zhì)如BT，PMN-PT，BST，就現(xiàn)有的文獻(xiàn)來看，很難獲得優(yōu)異的微波性能。在基體中添加導(dǎo)電性的介質(zhì)如，Ni粉，F(xiàn)e粉，炭纖維，碳黑、聚苯胺等；添加半導(dǎo)體，Bi2S3粉等，也可以提高介電常數(shù)，但是也存在導(dǎo)電率過高，損耗過大，高頻的介電常數(shù)變化顯著等問題。此外，復(fù)合材料為了保證一定的柔性和較好的機(jī)械性能，無形中對添加介質(zhì)的體積比也提出了苛刻的要求。如何結(jié)合它們的優(yōu)勢，研制一種制備工藝簡單，具有良好彈性，較高介電常數(shù)(＞20)，優(yōu)異的微波性能的新型微波介電復(fù)合材料是一項(xiàng)很有挑戰(zhàn)性的工作。
綜上所述，具有一定彈性的高介電常數(shù)微波復(fù)合材料在國內(nèi)外尚處于空白。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述背景技術(shù)中存在的缺陷或不足，申請人對以熱塑性彈性體材料為聚合物基體，微波陶瓷介質(zhì)粉末為填充介質(zhì)的無機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料進(jìn)行了深入研究，提供一種柔性高介電常數(shù)的無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料及其制備方法，該方法制得的微波介質(zhì)材料具有高介電常數(shù)，優(yōu)異微波性能的同時(shí)，且擁有良好的柔性，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的微波介質(zhì)材料。
實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)的技術(shù)解決方案是一種柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，其特征在于，制得該材料的主要成分是熱塑性彈性體和微波介質(zhì)陶瓷粉末，其體積比為熱塑性彈性體∶微波介質(zhì)陶瓷粉末＝100∶(1～100)。
上述柔性高介電常數(shù)的無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括下列步驟步驟一無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的配方體積比組成熱塑性彈性體100份；微波介質(zhì)陶瓷粉末1～100份；表面偶聯(lián)劑1～2份；丙烯酸1～5份；有機(jī)溶劑50～200份；其中，熱塑性彈性體為茂金屬催化的乙烯-辛烯共聚物，所述的微波介質(zhì)陶瓷粉末為鈦酸鹽基微波介質(zhì)陶瓷或鉍基焦綠石微波介質(zhì)陶瓷，其平均粒徑為100nm～5um，有機(jī)溶劑為無水乙醇和石油醚，表面偶聯(lián)劑為硅烷、鈦酸酯和鋁酸酯；步驟二微波介質(zhì)陶瓷粉末的表面處理將平均粒徑為100nm～5um的微波介質(zhì)陶瓷粉末100份，于110℃下干燥24小時(shí)，然后將干燥后的陶瓷粉末100份，丙烯酸1～5份，在50～100份的有機(jī)溶劑中超聲處理1小時(shí)，使陶瓷粉末表面被丙烯酸處理。
步驟三微波介質(zhì)陶瓷粉末的表面改性將表面處理過的陶瓷粉末100份，于110℃下干燥24小時(shí)，然后將干燥后的陶瓷粉末100份，表面偶聯(lián)劑1～2份在50～100份的有機(jī)溶劑中超聲處理10小時(shí)或者在球磨機(jī)中高速分散4小時(shí)，使陶瓷粉末表面均勻的包覆一層偶聯(lián)劑。
步驟四柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的制備將表面改性處理后的陶瓷粉末0～100份，于110℃下干燥24小時(shí)，然后將干燥后的陶瓷粉末1～100份，和熱塑性彈性體100份混合，加入雙螺桿擠出機(jī)中，溫度為150℃～250℃，轉(zhuǎn)速為60～150rpm，擠出造粒制備復(fù)合材料；步驟五將造粒完畢的復(fù)合材料置入特定的模具或者在平板硫化機(jī)上熱壓成型，其溫度為150～200℃，壓力為20MPa～100MPa，時(shí)間為5分鐘，得到所需的柔性高介電常數(shù)微波復(fù)合材料；或者將造粒完畢的復(fù)合材料置入注塑成型機(jī)中，亦可以得到所需的復(fù)合材料。
采用本發(fā)明獲得的柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，具有以下特點(diǎn)加工溫度低(＜250℃)，成型簡單方便，相對介電常數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬(εr＝2.1～20)，介質(zhì)損耗小(tanδ＜1×10-2)，介電常數(shù)溫度系數(shù)覆蓋范圍寬(αε＝-1000ppm/℃～-100ppm/℃)，絕緣電阻大(ρv≥1013Ω·cm)，微波性能好(Qf＞1000)，拉伸率大(90％～700％)。通過調(diào)節(jié)復(fù)合材料的聚合物基體和微波介質(zhì)陶瓷粉末的性能和體積比，對其進(jìn)行不同的物理化學(xué)改性，可以明顯的改善復(fù)合材料的微波性能和機(jī)械性能，使之達(dá)到所需要的性能，獲得兼聚高介電常數(shù)、優(yōu)異微波性能和良好柔性的復(fù)合材料。本發(fā)明的制備工藝簡單，方便，工藝參數(shù)便于控制，容易實(shí)現(xiàn)由實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模生產(chǎn)向大工業(yè)生產(chǎn)的過渡。


圖1是樣品的介電常數(shù)和頻率的關(guān)系圖；圖2是樣品的拉伸性能圖。
圖3是樣品的微觀組織照片。
圖4是不同ST含量的復(fù)合材料的介電常數(shù)、介電損耗隨實(shí)驗(yàn)頻率之間的關(guān)系。
以下結(jié)合發(fā)明人給出的具體實(shí)施例子對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施例方式
以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例，需要指出的是，按照本發(fā)明的技術(shù)方案，以下實(shí)施例子還可以舉出許多，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，根據(jù)申請人大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在本發(fā)明提出的配方范圍，均可以達(dá)到本發(fā)明的目的，本領(lǐng)域的熟練人員可以根據(jù)以上內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1本實(shí)施例提供的柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，其制備包括下列步驟步驟一無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的配方體積比組成熱塑性彈性體100份；微波介質(zhì)陶瓷粉末100份；表面偶聯(lián)劑2份；丙烯酸5份；有機(jī)溶劑100份；步驟二微波介質(zhì)陶瓷粉末的表面處理取平均粒徑為100nm～5um的微波介質(zhì)陶瓷粉末100份，于110℃下干燥24小時(shí)，然后將干燥后的陶瓷粉末加入5份的丙烯酸，在100份的有機(jī)溶劑中超聲處理1小時(shí)，使陶瓷粉末表面被丙烯酸處理；步驟三微波介質(zhì)陶瓷粉末的表面改性將表面處理過的陶瓷粉末100份，置于110℃下干燥24小時(shí)，然后將干燥后的陶瓷粉末，加入表面偶聯(lián)劑2份，在100份的有機(jī)溶劑中超聲處理10小時(shí)，或者在球磨機(jī)中高速分散4小時(shí)，使陶瓷粉末表面均勻的包覆一層偶聯(lián)劑；步驟四柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的制備將表面改性處理后的陶瓷粉末100份，于110℃下干燥24小時(shí)，然后將干燥后的陶瓷粉末100份，加入熱塑性彈性體100份混合，加入雙螺桿擠出機(jī)中，溫度為200℃，轉(zhuǎn)速為100rpm，擠出造粒。
步驟五將造粒完畢的復(fù)合材料置入模具或者在平板硫化機(jī)上熱壓，熱壓溫度為200℃，壓力為100MPa，時(shí)間為5分鐘，熱壓成型后即可得到無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料；或者將造粒完畢的復(fù)合材料置入注塑成型機(jī)中，即可得到無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料。
本實(shí)施例以鈦酸酯作為偶聯(lián)劑，以無水乙醇作為溶劑；陶瓷粉末選擇鈦酸鍶SrTiO3粉體，熱塑性彈性體為茂金屬催化的乙烯-辛烯共聚物(如選擇Engage8100、Engage8840或Engage8200等系列熱塑性彈性體)，制得的該材料主要成分的體積比為熱塑性彈性體∶微波介質(zhì)陶瓷粉末＝100∶100。
上述實(shí)施例制備的無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，經(jīng)檢測，其主要成分是熱塑性彈性體和微波介質(zhì)陶瓷粉末，體積比為1∶1，其中添加的溶劑、偶聯(lián)劑在制備過程中揮發(fā)，理論上還有微量的殘余，如微量的鈦等，但實(shí)際上未檢出。
實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1所不同的是以硅烷作為偶聯(lián)劑，以200份石油醚作為溶劑，陶瓷粉末選擇BaxSr1-xTiO3粉體，其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例1所不同的是熱塑性彈性體為100份，鈦酸鍶SrTiO3粉體67份，制備過程的偶聯(lián)劑為1份，丙烯酸為3份，其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例4本實(shí)施例與實(shí)施例1所不同的是步驟4中加入雙螺桿擠出機(jī)中，溫度為220℃，轉(zhuǎn)速為150rpm，步驟5中的在平板硫化機(jī)上熱壓成型，其溫度為180℃壓力為80MPa，其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例5本實(shí)施例與實(shí)施例1所不同的是表面偶聯(lián)劑是鋁酸酯，其余同實(shí)施例1。
上述實(shí)施例所測樣品的介電常數(shù)和頻率的關(guān)系如圖1所示。樣品的拉伸性能如圖2所示。樣品的微觀組織照片如圖3所示。
該無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的相對介電常數(shù)約為11(1GHz)，介電損耗tanδ約為0.8×10-2，介電常數(shù)溫度系αε＝-900ppm/℃，絕緣電阻ρv≥1013Ω·cm，微波性能好(Qf＞1000)，拉伸率＞90％。
實(shí)施例6本實(shí)施例與上述實(shí)施例所不同的是，以鈦酸酯作為偶聯(lián)劑，以無水乙醇作為溶劑，對平均粒徑為100nm的鈦酸鍶SrTiO3粉體進(jìn)行表面改性。將表面改性后的SrTiO3粉體25份和Engage8100熱塑性彈性體100份混合后加入溫度為220℃的流變轉(zhuǎn)矩儀中混合10～20分鐘。將混合均勻的復(fù)合材料在平板硫化機(jī)中熱壓(壓力為100MPa，溫度為180℃)成型，然后根據(jù)實(shí)際的要求進(jìn)行裁剪?；蛘邔⒃炝Ｍ戤叺膹?fù)合材料置入注塑成型機(jī)中，即可得到無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料。
或者將造粒完畢的復(fù)合材料置入注塑成型機(jī)中，即可得到無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料。
該無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的相對介電常數(shù)約為5.2(1GHz)，介電損耗tanδ約為0.5×10-2，如圖4所示；介電常數(shù)溫度系αε＝-700ppm/℃，絕緣電阻ρv≥1013Ω·cm，微波性能好(Qf＞2500)，拉伸率＞200％。
實(shí)施例7以鈦酸酯作為偶聯(lián)劑，以無水乙醇作為溶劑，對平均粒徑為1um的立方相Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7(BZN)粉體進(jìn)行表面改性，其中，x＝0.5。將表面改性后立方相Bi3xZn2-2xNb2-xO7(BZN)粉體1份和Engage8200熱塑性彈性體100份加入溫度為220℃的流變轉(zhuǎn)矩儀中混合10～20分鐘。將混合均勻的復(fù)合材料放在直徑為Φ50mm的圓形熱壓模具中進(jìn)行熱壓(壓力60MPa，溫度為180℃)，保持壓力5分鐘，就可以得到外形平整的圓形復(fù)合材料。
或者將造粒完畢的復(fù)合材料置入注塑成型機(jī)中，即可得到無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料。
實(shí)施例8本實(shí)施例和實(shí)施例7所不同的是，鉍基焦綠石微波介質(zhì)陶瓷為立方相Bi3xZn2-2xNb2-xO7(BZN)粉體為80份，x＝0.6，其余同實(shí)施例7。
實(shí)施例9本實(shí)施例和實(shí)施例7所不同的是，鈦酸鍶鋇微波介質(zhì)陶瓷為BaxSr1-xTiO3粉體50份，其中，x＝0.4，其余同實(shí)施例7。
上述無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的相對介電常數(shù)約為8.6(1GHz)，介電損耗tanδ約為0.5×10-2，介電常數(shù)溫度系αε＝-400ppm/℃，絕緣電阻ρv≥1013Ω·cm，微波性能好(Qf＞1500)，拉伸率拉伸率＞90％。
實(shí)施例10以硅烷作為偶聯(lián)劑，以石油醚作為溶劑，對平均粒徑為1um、介電常數(shù)溫度系數(shù)為正(αε＝+245ppm/℃)、Ba離子改性的Bi1.68Zn0.88Nb1.44O7(BZN)粉體進(jìn)行表面改性。將表面改性后改性BZN微波介質(zhì)陶瓷粉末66.7份和Engage8100熱塑性彈性體100份加入溫度為220℃的流變轉(zhuǎn)矩儀中混合10～20分鐘。將混合均勻的復(fù)合材料在平板硫化機(jī)中熱壓(壓力為100MPa，溫度為180℃)成型，然后根據(jù)實(shí)際的要求進(jìn)行裁剪。可以得到介電常數(shù)溫度系數(shù)得到改善的微波復(fù)合材料。
或者將造粒完畢的復(fù)合材料置入注塑成型機(jī)中，即可得到無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料。
該復(fù)合材料的相對介電常數(shù)約為10(1GHz)，介電損耗tanδ約為0.7×10-2，介電常數(shù)溫度系αε＝-150ppm/℃，絕緣電阻ρv≥1013Ω·cm，微波性能好(Qf＞1000)，拉拉伸率＞90％。
實(shí)施例11以鈦酸酯作為偶聯(lián)劑，以無水乙醇作為溶劑，對平均粒徑為0.8um的鈦酸鍶鋇Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)粉體進(jìn)行表面改性。將表面改性后的BST微波介質(zhì)陶瓷粉末50份和Engage8100熱塑性彈性體100份加入溫度為220℃的流變轉(zhuǎn)矩儀中混合10～20分鐘。將混合均勻的復(fù)合材料在平板硫化機(jī)中熱壓(壓力為100MPa，溫度為180℃)成型，然后根據(jù)實(shí)際的要求進(jìn)行裁剪。可以得到介電常數(shù)溫度系數(shù)得到改善的微波復(fù)合材料。
或者將造粒完畢的復(fù)合材料置入注塑成型機(jī)中，即可得到無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料。
該復(fù)合材料的相對介電常數(shù)約為24(1GHz)，介電損耗tanδ約為1.6×10-2，介電常數(shù)溫度系αε＝-350ppm/℃，絕緣電阻ρv≥1013Ω·cm，拉伸率拉伸率＞150％。
上述實(shí)施例還可以窮盡列舉，在這里不一一給出，只要是在本發(fā)明涉及的范圍內(nèi)，即選擇的熱塑性彈性體只要是茂金屬催化的乙烯-辛烯共聚物，微波介質(zhì)陶瓷粉末為鈦酸鍶微波介質(zhì)陶瓷或鈦酸鍶鋇微波介質(zhì)陶瓷，其平均粒徑為100nm～5um，以及制備過程選擇的有機(jī)溶劑、丙烯酸的合適份數(shù)，在制備方法給出的工藝參數(shù)范圍內(nèi)，均可以制備成柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種柔性高介電常數(shù)的無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，其特征在于，制得該材料的主要成分是熱塑性彈性體和微波介質(zhì)陶瓷粉末，其體積比為熱塑性彈性體∶微波介質(zhì)陶瓷粉末＝100∶(1～100)。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，其特征在于，所述的熱塑性彈性體為茂金屬催化的乙烯-辛烯共聚物，所述的微波介質(zhì)陶瓷粉末為低損耗高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
3.如權(quán)利要求2所述的柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，其特征在于，所述的茂金屬催化的乙烯-辛烯共聚物為Engage8100熱塑性彈性體、Engage8840熱塑性彈性體或Engage8200熱塑性彈性體。
4.如權(quán)利要求2所述的柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，其特征在于，所述的低損耗高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷為鈦酸鍶微波介質(zhì)陶瓷或鈦酸鍶鋇微波介質(zhì)陶瓷，其平均粒徑為100nm～5um。
5.如權(quán)利要求4所述的柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，其特征在于，所述的鈦酸鍶微波介質(zhì)陶瓷為SrTiO3粉體。
6.如權(quán)利要求4所述的柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，其特征在于，所述的鈦酸鍶鋇微波介質(zhì)陶瓷為BaxSr1-xTiO3粉體，其中，x＝0.4～0.7。
7.如權(quán)利要求4所述的柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料，其特征在于，所述的鉍基焦綠石微波介質(zhì)陶瓷為立方相Bi3xZn2-2xNb2-xO7(BZN)粉體，其中，x＝0.5-0.67。
8.權(quán)利要求1所述的性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括下列步驟步驟一無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的配方體積比組成熱塑性彈性體100份；微波介質(zhì)陶瓷粉末1～100份；表面偶聯(lián)劑1～2份；丙烯酸1～5份；有機(jī)溶劑50～200份；其中，熱塑性彈性體為茂金屬催化的乙烯-辛烯共聚物，所述的微波介質(zhì)陶瓷粉末為鈦酸鹽基微波介質(zhì)陶瓷或鉍基焦綠石微波介質(zhì)陶瓷，其平均粒徑為100nm～5um，有機(jī)溶劑為無水乙醇和石油醚，表面偶聯(lián)劑為硅烷、鈦酸酯或鋁酸酯；步驟二微波介質(zhì)陶瓷粉末的表面處理將平均粒徑為100nm～5um的微波介質(zhì)陶瓷粉末100份，于110℃下干燥24小時(shí)，然后將干燥后的陶瓷粉末100份，丙烯酸1～5份，在50～100份的有機(jī)溶劑中超聲處理1小時(shí)，使陶瓷粉末表面被丙烯酸處理；步驟三微波介質(zhì)陶瓷粉末的表面改性將表面處理過的陶瓷粉末100份，于110℃下干燥24小時(shí)，然后將干燥后的陶瓷粉末100份，表面偶聯(lián)劑1～2份在50～100份的有機(jī)溶劑中超聲處理10小時(shí)或者在球磨機(jī)中高速分散4小時(shí)，使陶瓷粉末表面均勻的包覆一層偶聯(lián)劑；步驟四柔性高介電常數(shù)無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合材料的制備將表面改性處理后的陶瓷粉末1～100份，于110℃下干燥24小時(shí)，然后將干燥后的陶瓷粉末1～100份，和熱塑性彈性體100份混合，加入雙螺桿擠出機(jī)中，溫度為150℃～250℃，轉(zhuǎn)速為60～150rpm，擠出造粒制備復(fù)合材料；步驟五將造粒完畢的復(fù)合材料置入模具或者在平板硫化機(jī)上熱壓成型，其溫度為150℃～200℃，壓力為20MPa～100MPa，時(shí)間為5分鐘，得到所需的柔性高介電常數(shù)微波復(fù)合材料；或者將造粒完畢的復(fù)合材料置入注塑成型機(jī)中，亦可以得到所需的復(fù)合材料。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述的茂金屬催化的乙烯-辛烯共聚物是Engage8100熱塑性彈性體、Engage8840熱塑性彈性體或Engage8200熱塑性彈性體。
10.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述的鈦酸鍶微波介質(zhì)陶瓷為SrTiO3及其部分離子取代的鈦酸鍶基陶瓷；所述的鈦酸鍶鋇微波介質(zhì)陶瓷為BaxSr1-xTiO3，其中x＝0.4～0.7；所述的鉍基焦綠石微波介質(zhì)陶瓷為Bi3xZn2-2xNb2-xO7(BZN)，其中x＝0.5～0.67。
全文摘要
本發(fā)明屬于復(fù)合材料及其制造技術(shù)方法，特別涉及一種新型的高介電常數(shù)、柔性、低介電損耗、無機(jī)/有機(jī)微波復(fù)合高介柔性材料及其制備方法。該復(fù)合材料通過將熱塑性彈性體材料與經(jīng)過表面處理的微波介質(zhì)陶瓷粉末按比例混合后，通過共混設(shè)備混合均勻，再在平板硫化機(jī)上熱壓而成本發(fā)明的柔性高介電常數(shù)微波復(fù)合材料具有以下特點(diǎn)加工溫度低，相對介電常數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬，介質(zhì)損耗小，介電常數(shù)溫度系數(shù)覆蓋范圍寬，絕緣電阻大，微波性能好，拉伸率大。主要應(yīng)用在微波電容器、柔性介質(zhì)波導(dǎo)、柔性天線、柔性電磁帶隙結(jié)構(gòu)、柔性電路基板以及其他對微波介電性能和柔性同時(shí)要求的場合。其制備工藝簡單、成型方便、綠色環(huán)保，是一種擁有廣闊應(yīng)用前景的新型材料。
文檔編號C08K3/00GK1900150SQ20061004317
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
發(fā)明者汪宏, 向鋒, 姚熹 申請人:西安交通大學(xué)