一種低介電常數(shù)液體硅橡膠復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低介電常數(shù)液體硅橡膠復(fù)合材料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著器件集成度的提高和延遲時(shí)間的縮短，低介電常數(shù)材料的需求和應(yīng)用越來(lái)越 廣泛。低介電常數(shù)材料按材料性質(zhì)可分為無(wú)機(jī)類和有機(jī)聚高分子類。目前國(guó)內(nèi)對(duì)低介電高 分子材料的研宄主要集中在低介電常數(shù)的聚酰亞胺、聚芳醚酮、環(huán)氧樹(shù)脂等熱塑性或熱固 塑料的研宄，而幾乎沒(méi)有關(guān)于低介電橡膠類彈性體高分子材料的研宄。常用的降低高分子 材料介電常數(shù)的方法有增加高分子材料的自由體積、在分子中引入氟原子和生成具有納米 微孔的高分子材料。其中，在分子中引入氟原子獲得的摻氟低介電常數(shù)材料在高溫時(shí)會(huì)緩 慢放出氟化氫和氟氣，因而并不被看好，而通過(guò)降低材料自由體積或生成納米微孔獲得介 電材料雖然具有較好的綜合性能，但高分子基體材料以及納米致孔劑的選擇范圍較窄，制 備工藝復(fù)雜難控制，從而使其應(yīng)用受到限制。由于空氣的介電常數(shù)很低，將高分子材料基體 與無(wú)機(jī)中空填料復(fù)合，相當(dāng)于在基體中引入了部分空氣，從而可明顯降低材料的介電常數(shù)， 獲得低介電常數(shù)的高分子復(fù)合材料，目前，只有關(guān)于將中空二氧化硅與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合制備 低介電材料的報(bào)道，未見(jiàn)將中空填料用于橡膠類制備低介電彈性體材料的文獻(xiàn)和報(bào)道。
[0003] 硅橡膠具有耐高低溫性能、耐候性、化學(xué)穩(wěn)定性、電氣絕緣性等，而液體硅橡膠除 具上述優(yōu)良性能外，還具有良好的流動(dòng)性，能夠滿足不同的成型工藝要求，適合于多種成型 工藝，廣泛用于航空航天、電子、汽車機(jī)械以及包裝等領(lǐng)域。未經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠本體的介電 常數(shù)在3. 8 (60Hz、常溫）左右，經(jīng)過(guò)白炭黑等填料補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠，其介電常數(shù)更高，不能滿 足集成電路等對(duì)低介電常數(shù)材料的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 【技術(shù)問(wèn)題】
[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提出了一種低介電常數(shù)液體硅橡 膠復(fù)合材料及其制備方法。
[0006] 【技術(shù)方案】
[0007] 為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明是采用縮合型或加成型的液體硅橡膠與一種中空的無(wú)機(jī)填料復(fù)合，由于液 體硅橡膠的低粘度特征，與中空填料的混合可以直接通過(guò)機(jī)械攪拌實(shí)現(xiàn)，而不需通過(guò)密煉、 混煉等會(huì)破壞中空填料完整性的方式，能夠保證中空填料的完整性，使硅橡膠同時(shí)具有較 好的力學(xué)性能和低介電常數(shù)。
[0009] -種低介電常數(shù)液體硅橡膠復(fù)合材料，它是由以下重量份的組分制備而成：
[0010] 1〇〇份液體硅橡膠生膠、20~75份中空無(wú)機(jī)填料、1~10份交聯(lián)劑、0. 1~3份催 化劑。
[0011] 本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述液體硅橡膠生膠是粘度為2000~lOOOOOmPa. s 的液體硅橡膠生膠；它是一種或多種選自羥基封端聚二甲基硅氧烷、羥基封端聚甲基苯基 硅氧烷、乙條基封端聚^甲基硅氧烷、乙條基封端聚甲基苯基硅氧烷的液體娃橡膠生月父。
[0012] 本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述中空無(wú)機(jī)填料是一種或多種選自中空二氧化 硅、玻璃中空微珠、硅石中空微珠的中空無(wú)機(jī)填料。
[0013] 本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述交聯(lián)劑是一種或多種選自三烷氧基硅烷、四烷 氧基硅烷、聚甲基氛硅氧烷的交聯(lián)劑。
[0014] 本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述催化劑選自鉑類催化劑、有機(jī)錫類催化劑或鈦 酸酯類催化劑。
[0015] 本發(fā)明所述低介電常數(shù)液體硅橡膠復(fù)合材料的制備方法，它包括以下步驟：
[0016] 首先，將上述的重量份的液體硅橡膠、無(wú)機(jī)中空填料和交聯(lián)劑通過(guò)機(jī)械攪拌混合 均勻，得到基礎(chǔ)膠料；
[0017] 然后，將基礎(chǔ)膠料中加入上述重量份的催化劑，繼續(xù)攪拌混合均勻；
[0018] 最后，將添加了催化劑的基礎(chǔ)膠料在室溫至120°C范圍內(nèi)進(jìn)行硫化，得到所述低介 電常數(shù)液體硅橡膠復(fù)合材料。
[0019] 下面將詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
[0020] 一種低介電常數(shù)液體硅橡膠復(fù)合材料，它是由以下重量份的組分制備而成：
[0021] 100份液體硅橡膠生膠、20~75份中空無(wú)機(jī)填料、1~10份交聯(lián)劑、0. 1~3份催 化劑。
[0022] 本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述液體硅橡膠生膠是粘度為2000~lOOOOOmPa. s 的液體硅橡膠生膠；它是一種或多種選自羥基封端聚二甲基硅氧烷、羥基封端聚甲基苯基 硅氧烷、乙條基封端聚^甲基硅氧烷、乙條基封端聚甲基苯基硅氧烷的液體娃橡膠生月父。
[0023] 本發(fā)明使用的硅橡膠具有耐高低溫性能、耐候性、化學(xué)穩(wěn)定性、電氣絕緣性等特 點(diǎn)，而液體硅橡膠除具上述優(yōu)良性能外，還具有良好的流動(dòng)性，能夠滿足不同的成型工藝要 求，適合多種成型工藝。
[0024] 本發(fā)明中，由于使用的液體硅橡膠粘度較低，流動(dòng)性好，液體硅橡膠生膠與中空填 料以及交聯(lián)劑的混合可以直接通過(guò)機(jī)械攪拌的方式完成，可以避免通過(guò)常用的密煉或混煉 方式時(shí)中空填料會(huì)破碎的問(wèn)題，最大程度保持中空填料的完整性，大幅度降低硅橡膠的介 電常數(shù)，同時(shí)也可以避免通過(guò)添加溶劑改進(jìn)填料在基體中的分散帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題。
[0025] 本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述中空無(wú)機(jī)填料是一種或多種選自中空二氧化 硅、玻璃中空微珠、硅石中空微珠的中空無(wú)機(jī)填料。
[0026] 本發(fā)明使用中空無(wú)機(jī)填料，是因?yàn)榭諝獾慕殡姵?shù)很低，將高分子材料基體與無(wú) 機(jī)中空填料復(fù)合，相當(dāng)于在基體中引入了部分空氣，從而可明顯降低材料的介電常數(shù)，獲得 低介電常數(shù)的高分子材料。
[0027] 本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述交聯(lián)劑是一種或多種選自三烷氧基硅烷、四烷 氧基硅烷、聚甲基氛硅氧烷的交聯(lián)劑；
[0028] 本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述催化劑選自鉑類催化劑、有機(jī)錫類催化劑或鈦 酸酯類催化劑。
[0029] 本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案，液體硅橡膠生膠、交聯(lián)劑與催化劑的有如下3種組 合：
[0030] 1)液體硅橡膠生膠為羥基封端聚二甲基硅氧烷或羥基封端聚甲基苯基硅氧烷中 的一種或兩種時(shí)，交聯(lián)劑為二烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷中的任意一種或多種時(shí)，催化劑可 選有機(jī)錫類催化劑或鈦酸酯類催化劑中的一種；
[0031] 2)液體硅橡膠生膠為羥基封端聚二甲基硅氧烷或羥基封端聚甲基苯基硅氧烷中 的一種或兩種時(shí)，交聯(lián)劑為聚甲基氫硅氧烷時(shí)，催化劑只能為鉑類催化劑；
[0032] 3)液體硅橡膠生膠中含有乙烯封端基聚二甲基硅氧烷、乙烯基封端聚甲基中的一 種或兩種時(shí)，交聯(lián)劑只能為聚甲基氫硅氧烷，催化劑只能為鉑類催化劑；
[0033] 當(dāng)液體硅橡膠生膠為羥基封端聚二甲基硅氧烷或羥基封端聚甲基苯基硅氧烷中 的一種或兩種時(shí)，而交聯(lián)劑為聚甲基氫硅氧烷時(shí)，由于在硫化過(guò)程中，生膠中的端羥基與交 聯(lián)劑聚甲基氫硅氧烷中的Si-H鍵反應(yīng)會(huì)釋放氫氣，從而會(huì)在基體中形成泡孔，由于空氣的 介電常數(shù)為1，遠(yuǎn)低于硅橡膠基體的介電常數(shù)（約為3. 8)，因此，會(huì)進(jìn)一步降低液體硅橡膠 /無(wú)機(jī)中空填料復(fù)合材料的介電常數(shù)。
[0034] 本發(fā)明所述低介電常數(shù)液體硅橡膠復(fù)合材料的制備方法，它包括以下步驟：
[0035] 首先，將上述的重量份的液體硅橡膠、無(wú)機(jī)中空填料