[发明专利]一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法与应用。以聚四氟乙烯分散乳液与有含氧基团的氟化石墨烯混合均匀得到混合物；将无机填料用偶联剂进行预处理得到表面包覆有反应基团的改性无机填料；将混合物与改性无机填料充分混合均匀获得树脂胶液；树脂胶液加入破乳剂进行破乳，将固体物滤出烘干获得聚四氟乙烯复合材料。采用所述聚四氟乙烯复合材料压延制得的片材的上下两面覆盖上铜箔在热压机中热压烧结得到的覆铜板。与现有技术相比，本发明中聚四氟乙烯复合材料及其制备的覆铜板具有介电性能优异，与铜箔粘结力好，产品无裂纹，合格率高等优点。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其是涉及一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着现代信息技术的革命，数字电路逐渐步入信息处理高速化、信号传输高频化阶段，为处理不断增加的数据，电子设备的频率变得越来越高。为此，在满足传统设计及制造需求的基础上，对高频电路基板材料的性能提出了更新的要求，特别是毫米波领域对基材的性能要求日益严苛，因此液晶聚合物、聚苯醚、碳氢树脂以及聚四氟乙烯(PTFE)基材的开发和应用引起市场的高度关注。特别是聚四氟乙烯由于具有优良的介电性能、耐化学腐蚀性能及热性能等成为了毫米波领域线路板基板树脂的首选。

但是PTFE具有固体材料中最小的表面张力，表现出极强的不粘性，PTFE基板很难与铜箔进行压合。且由于PTFE本身“不粘”的特性，很难与陶瓷粉等填料表面形成良好的相容性，传统PTFE复合材料的制备，通常采用粉末冶金加工方式，直接将PTFE粉料与填料进行机械混合，然后压坯烧结。这种加工方式很容易造成PTFE基体与陶瓷粉填料颗粒之间的微空隙过多，直接影响到最终复合材料的介电损耗过大，且材料的力学性能也有一定程度的下降。另一方面，陶瓷粉在混合物中分散不好、团聚、局部堆积，都直接造成混合物的孔隙率增大，同时陶瓷粉的团聚和局部堆积还会增大混合物的吸水性。

目前国内外已有少数厂家开发了PTFE覆铜板制备方法，主要是由玻纤布浸渍PTFE乳液，然后烘干、高温烧结而成，优点是技术工艺相对成熟，缺点是在Z轴方向热膨胀系数偏大，与铜箔粘结力差，并且具有玻纤效应，即信号在玻纤网格中传播时，和刚好在玻纤的纤维上传播时介电性能不一样，导致介电性能不稳定，限制了其在高频电子部件中封装、高多层板的应用。国外已授权专利US4335180是目前另外一种高填充含量的PTFE基材加工技术，在氟树脂乳液内添加陶瓷粉和纤维粉混合均匀后，破乳沉降出来得到面团状物料，然后压延成片材，烘干后贴敷铜箔烧结。高填充量的陶瓷粉和纤维粉在氟树脂相中起到物理交联点作用，有效改善填充后介质材料热膨胀系数，但是在压延加工的过程中，氟树脂分子及纤维粉都会不可避免的在压延方向产生取向排列，从而造成最终产品在Z轴方向的热膨胀系数大于X和Y轴方向。另一方面，该法仍不可避免与铜箔粘结力差的问题。并且PTFE树脂在大量填充陶瓷粉填料后，其可加工性能会降低，尤其是在烧结成型时，很容易产生裂纹缺陷，造成产品合格率很低。

发明内容

鉴于背景技术中提及的关于聚四氟乙烯复合材料存在的缺陷，本发明提供一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法与应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明首先提供一种聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)以氟化石墨粉为原料，采用改进Hummers法制备带有含氧基团的氟化石墨烯；

2)将聚四氟乙烯分散乳液与有含氧基团的氟化石墨烯混合均匀得到混合物；

3)将无机填料用偶联剂进行预处理得到表面包覆有反应基团的改性无机填料；

4)将步骤2)所述混合物与步骤3)所述改性无机填料充分混合均匀获得树脂胶液；

5)将所述树脂胶液加入破乳剂进行破乳，将固体物滤出烘干获得聚四氟乙烯复合材料。

在本发明的一个实施方式中，步骤1)中，带有含氧基团的氟化石墨烯制备方法包括如下步骤：