一种复合材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种复合材料及其制备方法和用途。以重量份计所述复合材料包括40～95份聚对苯二甲酸丁二醇酯、10～40份玻璃纤维和2～30份第二填料；所述玻璃纤维中硼含量为15～40％，硅含量为60～90％；本发明专利技术通过在聚对苯二甲酸丁二醇酯中加入特定种类和含量的玻璃纤维和第二填料，使得所述复合材料具有优异的介电性能和刚韧平衡性；并且所述复合材料与金属具有高的结合力，加工性能好，适用于制备电子材料。子材料。

A composite material and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种复合材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]金属/树脂复合材料的最大技术难点在于如何实现金属与树脂两相界面的牢固粘接。由于金属与树脂的性质差异较大，这种复合材料的加工方法不同于金属之间的焊接加工，也不同于树脂之间的熔融共混。因此，如何高效地制得低成本、性能优异的金属/树脂复合材料已成为这一领域的研究热点。
[0003]目前，金属/树脂复合材料的加工方法主要有层压、激光焊接、摩擦叠焊、搅拌摩擦焊、超声焊接和纳米注塑等。其中，层压法只能用于制备结构简单、尺寸较大的产品；激光焊接、摩擦叠焊和搅拌摩擦焊会损伤制品表面，影响美观；超声焊接工艺复杂。而纳米注塑成型技术(Nano
‑
molding technique,NMT)可实现金属/树脂复合材料的一体化制备，同时兼顾两相的粘接强度和制品的灵活设计，从而成为制备金属/树脂复合材料的重要技术方法并得到广泛研究。
[0004]NMT是实现树脂与金属直接粘接的技术，首先对金属表面进行纳米化处理，再通过注塑直接将树脂注于金属表面得到金属树脂结合体。该粘接作用分为物理粘接作用、物理和化学粘接的协同作用。物理粘接作用是指树脂注入到金属表面的微纳孔中，通过成型工艺在金属与树脂间形成锁扣结构，该结构通过锚栓效应实现两者的高强度粘附并形成互相锁住的结构，金属表面的孔结构就是“锚栓”结构的“锚”。经T处理(即采用T液对金属表面进行刻蚀，使表面产生纳米孔洞)后直接注塑成型，使树脂注入金属表面的微结构中，待树脂冷却固化后就形成了锚栓结构中的“栓”，“锚”与“栓”通过物理锁扣形成高强度的粘接。协调作用是指在物理粘接作用的基础上，使用的金属表面处理剂能够与树脂发生反应，以化学键的形式连接金属与树脂，实现金属/树脂的物理锚定和化学交联的协同作用，从而进一步提高金属树脂之间的粘接强度。由于材料应用在电子电器方面，手机天线信号传输能力与材料的介电性能存在较大相关性，不同信号要求的电子器件对于材料的介电常数的数值需求范围不同，介电损耗需求数值要求尽量小，故需要对应开发应用于手机、手表手环的中框天线的一体成型的低介电损耗的聚合物材料。
[0005]例如CN110959026A公开了一种用于纳米成型技术的低介电常数和耗散系数材料及其制备方法，所述材料包括聚合物树脂、低介电常数玻璃纤维、中空纤维和抗冲改性剂；所述材料在1.1～1.9GHz频段，呈现低介电常数和低耗散系数。但是，所述材料不能在高频率段(如2.5GHz等)呈现较低介电性能，难以应对最新的5G、6G等对于材料介电性能的要求。
[0006]CN106536625A公开了一种提高粘结强度的填料增强的热塑性组合物材料，所述材料包括聚对苯二甲酸丁二酯、第二组分、玻纤和冲击改性剂；所述第二组分包括聚酯、基于间苯二酚的芳聚酯或聚酰亚胺中的任意一种或至少两种。所述材料耐热温度高、抗冲击性良好，同时，具有良好的金属粘结强度。但是，所述材料作为电子器件的介电性能尚未提及，不具备优良的介电常数和较低的介电损耗，是无法应用于电子产品材料的，不利于该种材
料大规模推广和应用。
[0007]因此，开发一种介电性能优异且与金属具有较强结合力的复合材料，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合材料及其制备方法和用途。所述复合材料通过在聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中加入特定含量的玻璃纤维和特定种类及含量的第二填料，使得所述复合材料具有优异的介电性能且与金属有较高的结合力，适用于制作电子器件。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种复合材料，以重量份计所述复合材料包括40～95份聚对苯二甲酸丁二醇酯、10～40份玻璃纤维和2～30份第二填料；所述玻璃纤维中硼的含量为15～40％，硅含量为60～90％。
[0011]本专利技术提供的复合材料，通过特定种类和含量的玻璃纤维与第二填料复配，不仅降低了所述复合材料的介电损耗和介电常数，也提高了复合材料与金属的结合力，同时使得所述复合材料具有较好的刚韧平衡性，且加工性能好。
[0012]优选地，以重量份计所述复合材料包括40～95份聚对苯二甲酸丁二醇酯，例如可以为42份、44份、48份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份等。
[0013]优选地，以重量份计所述复合材料包括10～40份玻璃纤维，例如可以为12份、14份、16份、18份、20份、24份、28份、30份、32份、34份、36份、38份等。
[0014]优选地，以重量份计所述复合材料包括2～30份第二填料，例如可以为4份、6份、8份、10份、12份、14份、16份、18份、20份、22份、24份、26份、28份等。
[0015]优选地，所述玻璃纤维中硼含量为15～40％，例如可以为16％、18％、20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、36％、38％等。
[0016]优选地，所述玻璃纤维中硅含量为60～90％，例如可以为62％、64％、66％、68％、70％、72％、74％、76％、78％、80％、82％、84％、86％、88％等。
[0017]本专利技术中，所述玻璃纤维中硼的含量太少，复合材料的介电性能较差，介电常数和介电损耗较高。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，在23～30℃的条件下，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的固有粘度为0.1～5dL/g，例如可以为0.2dL/g、0.4dL/g、0.6dL/g、0.8dL/g、1dL/g、1.5dL/g、2dL/g、2.5dL/g、3dL/g、3.5dL/g、4dL/g、4.5dL/g等，进一步优选为0.1～2dL/g。
[0019]本专利技术中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的固有粘度在苯酚与四氯乙烷的体积比为60:40的混合溶剂中进行测量。
[0020]本专利技术中，通过设计PBT不同的分子量及固有粘度的差别，使得树脂基体能快速填充到处理过的金属孔洞中，并被牢牢束缚在金属纳米孔洞内部，使得树脂基体与金属制件很好的结合在一起。
[0021]优选地，所述第二填料包括金属有机框架材料、空心玻璃微珠、空心二氧化硅或分子筛中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]优选地，所述金属有机框架材料的孔径为0.1～20nm，例如可以为0.5nm、1nm、2nm、
4nm、8nm、10nm、12nm、14nm、16nm、18nm等。
[0023]本专利技术中，所述金属有机框架材料的孔径过大，会导致机械性能差，雾孔径会导致介电性能降低。
[0024]优选地，所述金属有机框架材料包括ZIF金属有机框架材料、UiO金属有机框架材料或HKUST金属有机框架材料中的任意一种或至少两种的组合。
[0025]优选地，所述ZIF金属有机框架材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，以重量份计所述复合材料包括40～95份聚对苯二甲酸丁二醇酯、10～40份玻璃纤维和2～30份第二填料；所述玻璃纤维中硼含量为15～40％，硅含量为60～90％。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，在23～30℃的条件下，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的固有粘度为0.1～5dL/g，进一步优选为0.1～2dL/g。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述第二填料包括金属有机框架材料、空心玻璃微珠、空心二氧化硅或分子筛中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述金属有机框架材料的孔径为0.1～20nm；优选地，所述金属有机框架材料包括ZIF金属有机框架材料、UiO金属有机框架材料或HKUST金属有机框架材料中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述ZIF金属有机框架材料包括ZIF
‑
8；优选地，所述UiO金属有机框架材料包括UiO
‑
66；优选地，所述HKUST金属有机框架材料包括HKUST
‑
1。4.根据权利要求1～3任一项所述的复合材料，其特征在于，所述空心玻璃微珠的粒径为5～15μm；优选地，所述空心二氧化硅包括空心纳米二氧化硅；优选地，所述空心纳米二氧化硅的粒径为0.01～5nm。5.根据权利要求1～4任一项所述的复合材料，其特征在于，以重量份计所述复合材料还包括0.5～5份其它助剂；优选地，所述其它助剂包括抗氧化剂、润滑剂、抗紫外剂或热稳定剂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧化剂和/或亚磷酸酯类抗氧化剂；优选地，所述抗氧化剂包括四[甲基
‑
β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇；优选地，所述润滑剂包括脂肪酸酯类润滑剂和/或氧化聚乙烯蜡；优选地，所述润滑剂包括季戊四...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春艳，钱盼盼，
申请(专利权)人：上海中镭新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：