[发明专利]一种聚苯硫醚树脂基高频低损耗复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于聚苯硫醚基复合材料技术领域，具体涉及一种高频低介电损耗的聚苯硫醚基复合材料及其制备方法和应用，用于制作5G天线振子。本发明采用线型聚苯硫醚为基础树脂，利用低介电的高抗冲的增韧剂SEBS对其进行流变改性，在保持聚苯硫醚良好的耐热性、强度和刚性等性能基础上，提高其熔融流变性能，进一步降低介电损耗；与此同时，利用偶联剂活化低介电常数的无机粉体表面后，与聚苯醚复合树脂进行高速预混、熔融混合挤出等工艺将有机树脂与无机粉体制备为具有预定介电常数，同时具有极低介电损耗、高耐温性能、低成型收缩、高强度和高刚性的复合材料，可广泛用于生产5G天线罩、移相器等通信元器件。

技术领域

本发明属于聚苯硫醚基复合材料技术领域，具体涉及一种5G天线振子专用的高频低介电损耗的聚苯硫醚基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

第五代移动电话行动通信(缩写为5G)，其峰值理论传输速度可达每秒数10GB，比4G网络的传输速度快数百倍。5G技术的到来让虚拟现实、增强现实、智能医疗等科幻电影里面的场景变得可以实现，物联网、云计算等战略领域的发展也将因此加速。而5G通讯为了提高数据传输速度，采用了极高频的毫米波波段，导致其在传播过程中的衰减较大，因此，为了保证信号传输速度，减少信号损失，较低介电常数和介电损耗的材料在5G相关行业中具有较大应用价值。

5G天线振子是5G基站天线内部重要的器件，具有导向和放大电磁波的作用，传统的天线振子用金属材料压铸成型或是钣金件、塑料固定件和电路板组合的方式。进入5G时代后，对通信质量要求更高，天线振子的数量大幅增加，如果还用金属材料就会让天线变得极为沉重，成本也更高，安装也复杂。因此5G天线架构从4G多端口天线演进到密集阵列，更关注零部件高集成度、高一致性、高生产效率、高产能的塑料天线。

玻纤增强聚苯硫醚强度高、质量轻、价格低、结构较为稳定，是4G通信时代最常用的专用料之一，也是应用在5G天线振子上的合适材料。聚苯硫醚的分子结构由苯环与硫原子交互排列，构型整齐，易形成热稳定性较高的结晶结构。同时，其分子结构使PPS材料具有了高度稳定的化学键特性，苯环结构使PPS具有较大的刚性，而硫醚键(-S-)则提供了一定的柔顺性，独特的分子结构使PPS材料具有很多优于其它工程塑料的性能，例如PPS材料的冲击强度较低，刚性强，纯PPS的弯曲模量为3.8GPa，增强改性后可以达到12.6GPa。聚苯硫醚(PPS)与金属的粘合强度高达3000N/cm²，其耐热性能优异，短期耐热可以达到260℃，且能在200-240℃下长期使用。制成品尺寸稳定性好，耐蠕变性好，还具有吸水率较低，阻燃性较好，耐化学腐蚀性较好等特性。PPS的介电常数(3-3.3，104Hz))及介电损耗角正切值(0.0007，104Hz)均较低，并且在较大的频率和温度范围内变化较小。然而实际PPS的使用，都需要加入玻璃纤维进行增强改性，常规玻璃纤维的介电常数为6.5左右，介电损耗也大于0.007，因此应用于5G通讯等设备时，为提高传输效率，降低损耗，仍需要对介电性能进一步改进，降低PPS塑料材料介电常数和介电损耗的方法只有通过改变玻纤等填充物的手段进行。

目前降低玻纤增强聚苯硫醚复合材料介电常数和介电损耗的方法中比较集中的是使用低介电填料。

CN108250751A公开了一种低介电常数的NMT技术用聚苯硫醚树脂组合物及制备方法，主要由聚苯硫醚树脂20-80；低介电常数短切玻璃纤维15-40；中空微珠0.5-10；增韧剂3-15；抗氧剂0.3-3；热稳定剂0.3-3；润滑剂0.5-2；成核剂0-3％制备得到。所使用低介电常数短切玻璃纤维为介电常数4-5，通过无机空心微珠和低介电常数短切玻璃纤维来达到降低材料介电常数，同时与金属注塑成型的拉拔力高，适用于NMT技术，但却没有研究产品的介电损耗性能，所以对于要求有低介电损耗特性的5G天线振子产品，并不适合。