本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料低介電纖維產(chǎn)品及其應(yīng)用。具體講，該低介電纖維產(chǎn)品增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的具有介電性能和力學(xué)性能優(yōu)異的特征，所得復(fù)合材料適用于高頻高速通訊領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)背景

近年隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，通訊電子產(chǎn)品正朝著通訊頻率高頻化、高速化方向發(fā)展。進(jìn)而對(duì)用纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制品的介電性能提出了更高要求。目前，低介電纖維增強(qiáng)熱固性樹脂基復(fù)合材料在覆銅板領(lǐng)域已得到成熟應(yīng)用，且相關(guān)專利已見廣泛報(bào)道。

纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料具有加工成型周期短、易回收、可重復(fù)使用、力學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，在電子產(chǎn)品元器件中得到廣泛使用。隨著信息的傳輸速度和傳輸量不斷增加以及智能終端的快速發(fā)展，對(duì)熱塑性樹脂基復(fù)合材料的介電性能也提出了更高要求。

影響樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能與介電性能的因素較多，主要包括以下幾方面：樹脂種類和含量、填料類型和含量、填料與樹脂間的結(jié)合性。纖維填料由于其長徑比大，且具有優(yōu)異的力學(xué)性能和加工性能，已成為樹脂基復(fù)合材料制備中的一種重要增強(qiáng)填料，而纖維本身的介電性能以及纖維與樹脂間的結(jié)合性，都會(huì)對(duì)復(fù)合材料的介電及力學(xué)性能產(chǎn)生重要影響，因此制備與樹脂結(jié)合性優(yōu)異且介電常數(shù)及損耗低的纖維產(chǎn)品對(duì)于滿足低介電復(fù)合材料的發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種低介電熱塑性樹脂基纖維復(fù)合材料的解決方案。通過在樹脂基體材料中添加低介電連續(xù)纖維、短切纖維或纖維織物的方法，獲得介電性能和力學(xué)性能優(yōu)異的熱塑性復(fù)合材料。

所述增強(qiáng)型低介電復(fù)合材料具有如下特征：當(dāng)電磁波頻率在≤10ghz時(shí)，介電常數(shù)≤5.5和介電損耗≤1.5×10^-3，優(yōu)選地，介電常數(shù)≤5.0和介電損耗≤1.2×10^-3，更優(yōu)選地，具有介電常數(shù)≤4.8和介電損耗≤1.0×10^-3。

技術(shù)方案

一種低介電熱塑性樹脂基纖維復(fù)合材料，其特征在于所述復(fù)合材料包括熱塑性樹脂，低介電纖維和助劑。其質(zhì)量百分比為(40-80)∶(30-50)∶(0.1-1)。

優(yōu)選地，熱塑性樹脂，低介電纖維和助劑的質(zhì)量百分比為(50-70)∶(30-50)∶(0.3-0.5)。

上述熱塑性樹脂、低介電纖維和助劑的組成可以是：連續(xù)石英纖維、pa6，6和抗氧劑1010；短切高硅氧纖維、pa6，6樹脂和抗氧劑1010；短切低介電玻璃纖維、pbt樹脂和抗氧劑264；短切芳綸纖維、pps樹脂和抗氧劑1010等。

所述低介電纖維表面需經(jīng)過上漿處理主要是將有包括高分子乳液，偶聯(lián)劑、粘合劑、潤滑劑等組合物的水性漿料涂覆到纖維表面，已達(dá)到改善纖維與樹脂結(jié)合性的目的。

所述連續(xù)或短切低介電纖維產(chǎn)品其特征在于，所述纖維由無機(jī)低介電纖維或有機(jī)低介電纖維以及他們的混合物組成。

所述無機(jī)低介電纖維由石英纖維、高硅氧纖維、低介電玻璃纖維中的一種或幾種組成。

所述有機(jī)低介電纖維由芳綸纖維、聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、聚醚醚酮纖維、聚四氟乙烯纖維、超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種組成。

對(duì)于本發(fā)明中的聚合物樹脂材料主要為熱塑性樹脂材料，如聚丙烯(pp)，聚乙烯(pe)，聚酰胺(pa)、聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pbt)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(pet)、聚甲醛(pom)、熱塑性聚氨酯(tpu)、聚丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(abs)等中的一種或多種共混物。

技術(shù)方案實(shí)施是利用雙螺桿擠出或混煉的方法，將上述復(fù)合材料組合物進(jìn)行熔融共混制備低介電復(fù)合材料，并測(cè)試性能。

具體實(shí)施例

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和性能優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，將結(jié)合下列實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋說明本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

通過輥涂法，將含有1wt％聚氨酯乳液和0.5wt％硅烷偶聯(lián)劑的水性上漿劑涂覆在連續(xù)石英纖維表面，在110℃下脫水干燥后備用。

將上述連續(xù)石英纖維、pa6，6和抗氧劑1010按質(zhì)量百分比45∶54.5∶0.5通過雙螺桿擠出機(jī)造粒。擠出機(jī)溫度設(shè)定為285℃，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為350rpm，處理量為25kg/h。

實(shí)施例2

通過輥涂法，將含有1.5wt％聚氨酯乳液和0.3wt％硅烷偶聯(lián)劑的水性上漿劑涂覆在連續(xù)高硅氧纖維表面，將涂覆后的纖維短切至長度為4mm的短纖維，在120℃下脫水干燥后備用。

將上述短切高硅氧纖維、pa6，6樹脂和抗氧劑1010按質(zhì)量百分比30∶69.5∶0.5通過雙螺桿擠出機(jī)造粒。擠出機(jī)溫度設(shè)定為285℃，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為300rpm，處理量為15kg/h

實(shí)施例3

通過輥涂法，將含有0.5wt％聚氨酯乳液、1.5wt％的環(huán)氧乳液和0.3wt％硅烷偶聯(lián)劑的水性上漿劑涂覆在低介電玻璃纖維表面，并短切成長度4mm的短纖維，在110℃下脫水干燥后備用。

將上述短切低介電玻璃纖維、pbt樹脂和抗氧劑264按質(zhì)量百分比40∶59.5∶0.7通過雙螺桿擠出機(jī)造粒。擠出機(jī)溫度設(shè)定為255℃，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為250rpm，處理量為10kg/h。

實(shí)施例4

通過浸漬法，將1.5wt％的環(huán)氧乳液和1.0wt％硅烷偶聯(lián)劑的水性上漿劑涂覆在芳綸纖維表面上，并短切成長度6mm的短纖維，在125℃下脫水干燥后備用。

取上述短切芳綸纖維、pps樹脂和抗氧劑1010按質(zhì)量百分比35∶64.5∶0.5通過雙螺桿擠出機(jī)造粒。擠出機(jī)溫度設(shè)定為295℃，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為300rpm，處理量為15kg/h。

比較例1

將普通e玻璃短切玻璃纖維、pa6，6和抗氧劑1010按質(zhì)量百分比45∶54.5∶0.5通過雙螺桿擠出機(jī)造粒。擠出機(jī)溫度設(shè)定為285℃，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為300rpm，處理量為25kg/h。

比較例2

將普通e玻璃短切玻璃纖維、pbt和抗氧劑264按質(zhì)量百分比40∶59.7∶0.3通過雙螺桿擠出機(jī)造粒。擠出機(jī)溫度設(shè)定為255℃，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為250rpm，處理量為10kg/h。

比較例3

取普通e玻璃纖維、pps樹脂和抗氧劑1010按質(zhì)量百分比35∶64.5∶0.5通過雙螺桿擠出機(jī)造粒。擠出機(jī)溫度設(shè)定為295℃，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為300rpm，處理量為15kg/h。

實(shí)施例5

取實(shí)施例1-4及比較例1-3的粒料樣品，按iso527-2和astmd150標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試材料的力學(xué)性能和介電性能，測(cè)試結(jié)果見表1

綜上所述，由表1可知，添加增強(qiáng)型低介電纖維與普通玻璃纖維制備的復(fù)合材料相比較，兩者力學(xué)性能相當(dāng)，而前具有有更優(yōu)的介電性能，本發(fā)明提供的低介電常數(shù)復(fù)合材料，在具有優(yōu)異的力學(xué)性能同時(shí)，介電常數(shù)可減小10％以上，并且介電損耗可至少減小100％以上。