專(zhuān)利名稱(chēng)：高分子磁性縮波基板材料及由其制成的高分子磁性縮波基板型材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種高分子磁性縮波基板材料及由其制成的高分子磁性縮波基板。
在現(xiàn)代科技中，微波通訊及微帶電路正朝著輕量化、小型化和平面小，即輕、小、薄的方向發(fā)展。鐵氧體、金屬及合金材料等傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)軟磁性材料雖早已在生產(chǎn)及生活的各方面都有廣泛的應(yīng)用，但其比重大且磁損耗會(huì)隨使用頻率的增大而急劇增加，因此這些傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)軟磁性材料及介質(zhì)材料已難以適應(yīng)微波通訊的要求，不能直接被制成磁性基板而用于微電帶電路及微帶天線(xiàn)。
為使微波器件輕、小、薄，目前常使用一種介質(zhì)材料基板。如已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的陶瓷基片，二氧化鈦-鈦酸鋇(鈦酸鍶)、聚四氟乙烯及玻璃纖維復(fù)合介電基板，以及聚四氟乙烯或聚苯乙烯基板等幾種材料基板。其中，陶瓷基片是用純度為99.99％的陶瓷經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，在表面蒸發(fā)有金屬鉻，再鍍銅成為基片。其特點(diǎn)是介電常數(shù)高，損耗低，但工藝復(fù)雜，硬脆，加工困難，價(jià)格昂貴。二氧化鈦、鈦酸鋇(鈦酸鍶)和聚四氟乙烯復(fù)合介電基板是將其三者經(jīng)充分混合后，經(jīng)熱壓成型并覆合銅片而成。其特點(diǎn)是有一定介電常數(shù)，加工相對(duì)容易，但性硬脆，價(jià)昂。直接以聚四氟乙烯或聚苯乙烯作為介電基板，雖然加工方便，但介電常數(shù)僅為2～3，電子器件的幾何尺寸太大，因而僅能適用于某些地面通訊設(shè)施。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述情況，提供一種高分子磁性縮波基板材料及由其制成的高分子磁性縮波基板，以解決上述問(wèn)題，滿(mǎn)足在制造微波器件上的輕、小、薄的需要。
通常，當(dāng)電磁波通過(guò)相對(duì)介電常數(shù)εr和相對(duì)導(dǎo)磁率μr的材料時(shí)，波長(zhǎng)縮短了
倍。因?yàn)閹缀纬叽缗c磁性材料中的波長(zhǎng)有關(guān)，所以與無(wú)磁性的介質(zhì)材料比較，磁性縮波天線(xiàn)顯然可具有更小的尺寸。與上述的介質(zhì)材料基板(片)比較，使用適當(dāng)?shù)拇判圆牧虾?，可以使其既具有一定的磁?dǎo)率μr，又具有一定的介電常數(shù)εr。而這兩個(gè)有縮波功能的因素的結(jié)合不但可以使微波通訊器件的幾何尺寸減小，還可以改善如方向性等其它方面的功能。
本發(fā)明所稱(chēng)的高分子磁性縮波基板材料，是由下列組分A與組分B中的至少一種與常規(guī)的熱塑性樹(shù)脂材料經(jīng)共混改性所成，其中組分A與組分B的總用量為高分子磁性縮波基板材料總重量的10％～70％，其余為改性用的塑料性樹(shù)脂材料。其中所說(shuō)的組分A可以為二茂鐵苯二胺、二茂鐵乙二胺、二茂鐵聯(lián)苯胺、二茂鐵二酮、二茂鐵二醛、二茂鐵氨基苯苯醚及二茂鐵二氨基二苯甲烷中任一種含有胺基、氨基或羰基的二茂鐵成分的金屬有機(jī)高分子磁性材料，或所說(shuō)二茂鐵成分的金屬有機(jī)低分子磁性材料的金屬配合物。這里所說(shuō)的金屬有機(jī)高分子或低分子磁性材料在分子量方面的劃分界限并不十分嚴(yán)格，也并不十分重要，例如，可粗略地約以分子量3000分界。所說(shuō)的組分B可以為乙二醇、己二醇、苯二甲醇、乙二胺、己二胺、聯(lián)苯胺、二氨基二苯甲烷、二氨基偶氮苯、二氨基苯醚中任一種小分子二醇、二胺(氨)、二肼或二肟的金屬配合物，其中所涉及的金屬均可以為鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈣、鎂、鎵、釔、釓中的任何一種。組分中所說(shuō)的常規(guī)的熱塑性樹(shù)脂材料可以為粉狀、粒狀或棒狀的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚砜、聚醚、聚苯硫醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚對(duì)苯二甲酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂、聚四氟乙烯中的任一種。
對(duì)于組分A和組分B，根據(jù)使用領(lǐng)域和/或用途的不同，可以只單獨(dú)使用其中的一種，也可以不同配合比例同時(shí)使用A與B兩種組分。一般可按所使用的不同頻段來(lái)選用。由于組分A中的二茂鐵高分子類(lèi)有機(jī)磁性材料具有低磁損、低導(dǎo)磁率的特點(diǎn)，因此當(dāng)使用頻率范圍是在1000兆赫以上的頻段時(shí)，可優(yōu)先選用此類(lèi)材料；當(dāng)使用頻率在300～1000兆赫范圍的頻段時(shí)，建議可選用A組分中的低分子材料或B類(lèi)組分；使用頻率在20～300兆赫范圍的頻段時(shí)，可使用由A、B兩種組分組成的混合物，并可根據(jù)使用頻段的相對(duì)高低，適當(dāng)調(diào)整組分A與組分B的比例，達(dá)到既能最佳地適應(yīng)特定頻段的需求，又能滿(mǎn)足雖磁損較高但導(dǎo)磁率也可較高的性能上的需要。
對(duì)于上述由小分子二醇、二胺(氨)、二肼或二肟的金屬配合物構(gòu)成的組分B的選用，同樣可根據(jù)使用領(lǐng)域和/或用途的不同進(jìn)行選擇，一般也可以產(chǎn)品所使用的頻段作為選用的指導(dǎo)原則。如，使用頻率在300～1000兆赫范圍的頻段時(shí)，可選用上述的二醇或二肼類(lèi)的金屬配合物；使用頻率在20～300兆赫范圍的頻段時(shí)，可選用二肟或二胺類(lèi)的金屬配合物。試驗(yàn)還顯示，若將二醇、二肼類(lèi)的金屬配合物與二肟或二胺類(lèi)金屬配合物相互混合使用，則除略增加材料的介電常數(shù)外，對(duì)其磁導(dǎo)率變化的影響一般不大。
將上述的組分A和/或組分B與常規(guī)的熱塑性樹(shù)脂材料進(jìn)行共混改性，可以在常用的SK型或SKL型混煉機(jī)，或X(S)M型密煉機(jī)，或GH型高速捏合機(jī)中，按常規(guī)的混煉方法，如，可在100℃～400℃的常規(guī)范圍內(nèi)混煉30分鐘以上進(jìn)行改性，對(duì)此過(guò)程和操作并無(wú)其它特殊要求。
在上述組成的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同使用領(lǐng)域的需要，必要時(shí)可還加入為原料總重量的0～20％常規(guī)粉末狀的羰基鐵、羰基鎳、坡莫合金、軟磁鐵氧體、晶態(tài)的鎳鐵合金、非晶態(tài)合金、氧化鈦、氧化硅、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氧化鋁蘭寶石、氧化鉭、白云母、石英、陶瓷、玻璃中的任一種無(wú)機(jī)成分，其中所說(shuō)的軟磁鐵氧體可以為鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、四氧化三鐵、α-三氧化二鐵、γ-三氧化二鐵中的任一種；非晶態(tài)合金可以為鐵基的鐵鈷硅硼合金、鐵鎳基的鐵鎳鉬硼合金、鈷基的鈷鎳鐵硅硼合金中的任一種。由于這些無(wú)機(jī)成分一般具有成本較低的顯著優(yōu)點(diǎn)，但卻可在一定程度上增加磁損耗，因此當(dāng)使用頻率在1000兆赫以下的頻段時(shí)，因?qū)Υ艙p耗的要求一般不高，可在所說(shuō)的范圍內(nèi)適當(dāng)添加上述的無(wú)機(jī)成分材料。但若使用頻率在1000兆赫以上的頻段時(shí)，因一般對(duì)磁損耗都有嚴(yán)格的要求，故以不使用上述的無(wú)機(jī)成分材料為宜。
為提高用所說(shuō)的熱塑性樹(shù)脂材料進(jìn)行共混改性的效果，必要時(shí)在所用的常規(guī)的熱塑性樹(shù)脂材料中還可加入為總重量的2～10％的鈦酸酯類(lèi)、硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑中的任一種，如常用的三異硬脂酰氧基鈦酸酯異丙醇、三(十二烷基苯磺酸酰氧基)鈦酸異丙酯、乙烯基三乙氧基硅烷、三乙烯基三氯硅烷等。
在以上述的高分子磁性縮波基板材料制造相應(yīng)的高分子磁性縮波基板對(duì)，可以將上述的改性材料經(jīng)常規(guī)的擠塑、注塑或熱壓等方法按照不同領(lǐng)域的使用要求制成可供使用的板片狀、棒狀或環(huán)狀等形式的型材。此外，根據(jù)不同使用領(lǐng)域中的特殊需要，還可進(jìn)一步采用真空濺射法、塑料電鍍法或熱壓法等常規(guī)方法在所成的這些型材的表面被覆一層銅、金或銀等導(dǎo)電材料膜層或片層。
以下介紹的是作為本發(fā)明上述內(nèi)容的具體實(shí)施例，并可由此對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步的說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述的實(shí)例。
例1將5份(均為重量份，以下同)二茂鐵二氨基苯醚高分子磁性材料(數(shù)均分子量為2500～4000)與1份鈦酸鋇、0.5份二氧化硅、0.2份石英粉充分混合，再與3.7份聚乙烯于120℃～160℃在常規(guī)混煉機(jī)中混煉約40分鐘，進(jìn)行化學(xué)和物理改性。然后用擠塑、注塑或熱壓法根據(jù)使用需要制成板、棒或環(huán)狀的磁性縮波基板型材產(chǎn)品。本產(chǎn)品的適用頻段為1000兆赫左右。
例2將6份二茂鐵二酮高分子磁性材料(數(shù)均分子量3000～5000)與1份市售的細(xì)度為1-10μ的鎳鋅鐵氧體磁粉(化學(xué)成分為(NiZn)Fe2O4)、2份四氧化三鐵(化學(xué)純)、0.1份三氧化二鋁及0.2份三氧化二鉬與聚乙烯，于120℃～180℃在混煉機(jī)中混煉1小時(shí)進(jìn)行共混改性后，再用擠塑、注塑或熱壓成型，并按常規(guī)方法在制品表面覆合一層銅膜或銅片。本產(chǎn)品的適用頻段為300～1000兆赫。
例3將4份低分子二茂鐵二醛的鎵配合物、1份化學(xué)純四氧化三鐵及1份二氧化鈦和鈦酸鋇、0.2份二氧化硅、0.2份陶瓷粉及3.6份聚碳酸酯在捏合機(jī)中，于250℃～300℃下充分捏合改性后，擠塑成適當(dāng)形式的型材，再在表面覆合銅片。本產(chǎn)品的適用頻段為300～1000兆赫。
例4將4份聚四氟乙烯與2份乙二胺銅的配合物和1份鈦酸鋇、2份無(wú)機(jī)軟磁材料(Ni-Zn)Fe2O4、0.2份化學(xué)純四氧化三鐵和1份氮化鐵，于320℃～350℃溫度下在捏合機(jī)中充分捏合40分鐘，然后熱壓成型再在表面覆合銅片。本產(chǎn)品的適用頻段為20～300兆赫。
例5將4份二茂鐵聯(lián)苯胺高分子磁性材料(數(shù)均分子量為3000～50000)、1份聚四氟乙烯、2份二氧化鈦、0.5份三氧化二鋁、0.5份三氧化二鋁、0.2份二氧化硅和0.8份聚碳酸酯，于250℃～300℃溫度下下在捏合機(jī)中充分捏合40分鐘，然后擠壓成型，再在表面覆合銅片。本產(chǎn)品的適用頻段為1000兆赫以上。
例6將3份二茂鐵二胺鎳配合物、4份聚苯乙烯與2份化學(xué)純四氧化三鐵、1份二氧化鈦、0.5份三氧化二鋁及1份二氧化硅，于120℃～180℃溫度下，在混煉機(jī)中共混40分鐘，然后注塑或熱壓成型，并在表面覆合銅片。本產(chǎn)品的適用頻段范圍為300～1000兆赫。
例7將3份二氨基二苯甲烷鈷的配合物、3份二茂鐵二酮高分子磁性材料(數(shù)均分子量為3000～5000)、0.5份二氧化鈦、0.5份γ-三氧化二鐵與3份聚苯乙烯，在120℃～180℃溫度下關(guān)混1小時(shí)后，再擠壓成磁板、磁棒或磁環(huán)。本產(chǎn)品的適用頻段為300～1000兆赫。
例8將4份聯(lián)苯胺鎳的配合物、2份羰基鐵、1份四氧化三鐵及3份聚苯硫醚，在250℃～300℃溫度下共混40分鐘后，熱壓成磁板，并在表面覆合銅片。本產(chǎn)品的適用頻段為300～1000兆赫。
例9將3份乙二醇銅的配合物、2份二氨基苯醚、2份二茂鐵二醛高分子磁性材料(數(shù)均分子量3000～4000)、3份聚丙烯，于120℃～180℃溫度下共混40分鐘后，熱壓成磁板、磁棒或磁環(huán)。本產(chǎn)品的適用頻段范圍為300～1000兆赫。
例10將3份二茂鐵乙二胺高分子磁性材料(數(shù)均分子量為3000～4000)、2份對(duì)苯二肼的銅配合物、4份聚對(duì)苯二甲酸酯、0.5份石英粉及0.5份鈦酸鋇，在180℃～220℃的溫度下共混40分鐘后，熱壓成磁板，并在經(jīng)常規(guī)真空濺射法在表面被覆銅膜。本產(chǎn)品的適用頻段范圍為1000兆赫以上。
例11將5份對(duì)苯二胺鋅的配合物、1份四氧化三鐵、0.5份三氧化二鋁、0.5份二氧化鈦及3份聚砜，于250℃～300℃的溫度下共混40分鐘后，經(jīng)熱壓成磁板、磁棒或磁環(huán)。本產(chǎn)品的適用頻段范圍為20～3000兆赫。
例12將3份二茂鐵氨基苯醚高分子磁性材料(數(shù)均分子量為3000～4000)、2份苯二甲醇釔的配合物、1份鈦酸鋇及4份聚乙烯，在120℃～180℃溫度下共混40分鐘后，注塑成磁棒或磁環(huán)。本產(chǎn)品的適用頻段范圍為1000兆赫以上。
例13將5份二茂鐵氨基苯醚高分子磁性材料(數(shù)均分子量為3000～5000)、1份四氧化三鐵及4份聚碳酸酯，于250℃～300℃溫度下共混40分鐘后，熱壓成磁板并在表面覆合銅片。本產(chǎn)品的適用頻段單位為3000～1000兆赫。
例14將4份二氨基苯醚的鈷配合物、1份鎳鋅鐵氧體、0.5份二氧化鈦、0.5份鈦酸鋇及4份聚乙烯于120℃～180℃溫度下共混40分鐘后，注塑成型，并用真空濺射法在表面被覆一層金膜。本產(chǎn)品的適用頻段范圍為20～3000兆赫。
例15將4份對(duì)苯二肟銅配合物、2份鐵基的鐵鈷硅硼合金粉、0.5份三氧化二鋁、0.2份二氧化鈦及0.3份玻璃粉與3份聚乙烯，在120℃～180℃溫度下共混30分鐘后，熱壓成磁板、磁棒或磁環(huán)。本產(chǎn)品的適用頻段范圍為20～3000兆赫。
本發(fā)明上述部分實(shí)例與現(xiàn)有介電基板的性能測(cè)試數(shù)據(jù)及相關(guān)價(jià)格對(duì)比情況如表1所示。
權(quán)利要求
1.高分子磁性縮波基板材料，其特征在于是由下列組分A與組分B中的至少一種與常規(guī)的熱塑性樹(shù)脂材料經(jīng)共混或捏合改性所成，其中組分A與組分B的總用量為總重量的10％～70％，其余為改性用的塑料性樹(shù)脂材料，所說(shuō)的組分A可以為二茂鐵苯二胺、二茂鐵乙二胺、二茂鐵聯(lián)苯胺、二茂鐵二酮、二茂鐵二醛、二茂鐵二氨基苯醚及二茂鐵二氨基二苯甲烷中任一種含有胺基、氨基或羰基的二茂鐵成分的金屬有機(jī)高分子磁性材料，或所說(shuō)二茂鐵成分的金屬有機(jī)低分子磁性材料的金屬配合物，其中的金屬可為鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈣、鎂、鎵、釔、釓中的任一種；所說(shuō)的組分B可以為乙二醇、己二醇、苯二甲醇、乙二胺、己二胺、聯(lián)苯胺、二氨基二苯甲烷、二氨基偶氮苯、二氨基苯醚中任一種小分子二醇、二胺(氨)、二肼或二肟的金屬配合物，其中的金屬可為鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈣、鎂、鎵、釔、釓中的任一種；所說(shuō)的常規(guī)的熱塑性樹(shù)脂材料可以為粉狀、粒狀或棒狀的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚砜、聚苯硫醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚對(duì)苯二甲酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂、聚四氟乙烯中的任一種。
2.如權(quán)利要求1所述的高分子磁性縮波基板材料，其特征在于可加入為原料總重量的0～20％常規(guī)粉末狀的羰基鐵、羰基鎳、坡莫合金、軟磁鐵氧體、晶態(tài)的鎳鐵合金、非晶態(tài)合金、氧化鈦、氧化硅、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氧化鋁蘭寶石、氧化鉭、白云母、石英、陶瓷、玻璃中任一種無(wú)機(jī)成分，其中的軟磁鐵氧體可以為鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、四氧化三鐵、α-三氧化二鐵、γ-三氧化二鐵中的任一種，其中的非晶態(tài)合金可以為鐵基的鐵鈷硅硼合金、鐵鎳基的鐵鎳鉬硼合金、鈷基的鈷鎳鐵硅硼合金中的任一種。
3.如權(quán)利要求1所述的高分子磁性縮波基板材料，其特征在于必要時(shí)在所說(shuō)的常規(guī)的熱塑性樹(shù)脂材料中可加入總重量2～10％的鈦酸酯類(lèi)、硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑中的任一種。
4.以權(quán)利要求1所述的高分子磁性縮波基板材料制成的高分子磁性縮波基板，其特征在于為經(jīng)擠塑、注塑或熱壓所成的板片狀、棒狀或環(huán)狀型材。
5.如權(quán)利要求4所述的高分子磁性縮波基板材料制成的高分子磁性縮波基板，其特征在于所說(shuō)的型材的表面被覆有導(dǎo)電材料層。
6.如權(quán)利要求5所述的高分子磁性縮波基板材料制成的高分子磁性縮波基板，其特征在于所說(shuō)的導(dǎo)電材料膜層為銅、金或銀的材料層。
全文摘要
本發(fā)明涉及高分子磁性縮波基板材料及由其制成的高分子磁性縮波基板,該高分子磁性縮波基板材料是由一種含有胺基或氨基的二茂鐵成分的金屬有機(jī)高分子磁性材料,或其低分子磁性材料的金屬配合物的組分A與一種小分子二醇、二胺(氨)二肼或二肟的金屬配合物的組分B中的至少一種與常規(guī)的熱塑性樹(shù)脂材料經(jīng)共混改性所成,其中所說(shuō)的金屬可以為鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈣、鎂、鎵、釔、釓中的任一種。組分A與組分B的總用量為高分子磁性縮波基板材料總重量的10%～70%。其余為改性用的塑料性樹(shù)脂材料。經(jīng)擠塑、注塑或熱壓可制成板片狀、棒狀或環(huán)狀的高分子磁性縮波基板型材。
文檔編號(hào)H01F1/12GK1267893SQ9911471
公開(kāi)日2000年9月27日 申請(qǐng)日期1999年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月17日
發(fā)明者林展如, 干久志, 胡漢杰, 林云 申請(qǐng)人:四川師范大學(xué)