[发明专利]一种低介电常数绝缘复合陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，特别涉及到一种低介电常数绝缘复合陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

结构陶瓷作为结构材料用来制造结构零部件，主要使用其力学性能，如加强度、韧性、硬度、模量、耐磨性、耐高温性能(高温强度、抗热震性、耐烧蚀性)等。功能陶瓷作为功能材料用来制造功能器件，主要使用其物理性队如电磁性能、热性能、光性能、生物性能等。例如铁氧体、铁电陶瓷主要使用其电磁性能用来制造电磁元件。介电陶瓷用来制造电容器，压电陶瓷用来制作位移或压力传感器。固体电解质陶瓷利用其离子传身特性可以制作氧探测器．生物陶瓷用来制造人工骨骼和人工牙齿等。超导材料和光导纤维也属于功能陶瓷的范畴。碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、炉子管道等，具有非常广泛的用途。本发明致力于研发低介电常数的绝缘陶瓷材料，在保留陶瓷材料坚硬牢固的性质时，降低材料的介电常数，增加其绝缘性能，使其具有优越的电学性质，拓宽其应用的范围。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种低介电常数绝缘复合陶瓷材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的低介电常数绝缘复合陶瓷材料，其性能稳定、介电常数第、绝缘性能好，抗压力强，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种低介电常数绝缘复合陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：氧化镁4-9份、氧化铝2-7份、二氧化钙1-6份、二氧化锆2-4份、钛酸钡2-4份、二硼化镁4-8份、氮化钛1-4份、氮化铝2-4份、氮化硼1-3份、硅酸镁5-10份、碳粉3-9份、粉煤灰1-5份、四氢呋喃3-6份、苯甲基二氯硅烷1-3份、正己烷1-4份、分散剂1-4份、稳定剂2-5份、偶联剂1-2份。

优选地，所述分散剂为焦磷酸钠、正磷酸钠、酒石酸钠、硅酸钠中的一种或几种。

优选地，所述稳定剂为氯硅酸钠复合物、硬脂酸锂、苯甲酸钙、月硅酸钙中的任意一种。

优选地，所述偶联剂选自磷酸氨苄酯、双十六烷基硼酸异丙酯、乙烯基三乙氧基硅烷 、γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷 中的任意一种或几种。

所述的低介电常数绝缘复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将硅酸镁、碳粉、粉煤灰加入管式炉内进行热处理，热处理温度为360-420℃，时间为30分钟，然后自然降温冷却至室温，静置30分钟;

（3）将氧化镁、氧化铝、二氧化钙、二氧化锆、钛酸钡、二硼化镁、氮化钛、氮化铝、氮化硼、步骤（2）的混合物加入球磨机，球磨机中球料比为20:1，球磨时间为3-5小时，球磨机的转速为100-200转/分钟；

（4）将步骤（3）的球磨粉碎物、四氢呋喃、苯甲基二氯硅烷、正己烷、分散剂一起加入高速加压匀质机中，转速3000-5000转/分钟，压强为1-2MPa，混合搅拌30分钟；

（5）将步骤（4）的匀质混合物过筛分选，收集过筛混合物；

（6）将步骤（5）的过筛混合物、稳定剂、偶联剂注入模具中，在高温煅烧炉中进行加压成型，煅烧温度以6-8℃/分的升温速度升至760-820℃，然后在温度为760-820℃时保温60分钟，加压速度为0.05-0.1MPa/分，成型压力为2-5MPa；

（7）将步骤（6）的煅烧模型降至室温后，去模、脱蜡、放于氮气保温箱中养护2-4小时，即得成品。

优选地，所述筛孔径为200-300目。

优选地，所述保温箱温度为65-75℃。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

（1）本发明的低介电常数绝缘复合陶瓷材料，以硅酸镁、碳粉、粉煤灰、氧化镁、氧化铝、二氧化钙、二氧化锆、钛酸钡、二硼化镁、氮化钛、氮化铝、氮化硼为主要成分，通过加入四氢呋喃、苯甲基二氯硅烷、正己烷、分散剂、稳定剂、偶联剂，辅以加热处理、球磨粉碎、加压匀质、过筛分选、高温煅烧、去模脱蜡、养护成型等工艺，使得制备而成的低介电常数绝缘复合陶瓷材料，其性能稳定、介电常数第、绝缘性能好，抗压力强，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

（2）本发明的低介电常数绝缘复合陶瓷材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。

实施例1