聚苯醚基高频低损耗微波复合介质材料的制备与性能研究

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随着通信的发展,如今已经进入5G通信时代,在5G通信领域,以有机聚合物为基体,微波介质陶瓷为填料所制备的微波介质复合材料用于基站(微基站)或终端上作为介质天线与基板等使用,受到国内外科研院校与产业界的广泛关注。聚苯醚(PPO)树脂这一有机聚合物具有极低的介电损耗,可以有效的降低能耗,优异的机械性能,可以保证其在应用中的稳定性,成型温度低,保证了其易于加工,等优良的特性,这使得PPO树脂在微波介质复合材料中作为有机聚合物基体成为了一种极佳的选择。本文从PPO树脂与HIPS树脂进行机械共混进行物理改性,Ca0.7La0.2Ti O3-Mg Ti O3(简称CLTMT)陶瓷填料表面改性和CLTMT陶瓷填料粒径对复合材料的性能的影响这三个方面来研究复合材料的性能。(1)PPO虽然具有极佳的介电性能和机械性能,但是由于其难以加工成型的缺点限制了其应用,在以往的研究中,一般是通过对PPO树脂进行改性来改善其加工性能,而通过聚苯乙烯(PS)及其衍生物高抗冲击聚苯乙烯(HIPS)对其进行物理改性是一种常见的手段。但是其改性后的介电性能很少有人研究。在本文中,我通过不同的配比的HIPS与PPO进行机械共混后并研究其性能,最后得到结论,当PPO与HIPS的比例为2:1时,所制备的共混物的性能最好,介电常数达到了2.54,介电损耗低至1.38×10-3,热膨胀系数达到了72.3ppm/℃,抗弯强度达到73.00MPa的优异的综合性能。并保持着优异的热稳定性。这一配比所制备的共混物将作为复合材料的基体命名为m PPO。(2)对比粒径为4μm的CLTMT陶瓷的0.5wt.%的KH560对其进行表面改性后前后分别与m PPO共混物基体制备的复合材料的性能可以得出,KH560可以有效的改善有机/无机界面并改善了复合材料的综合性能,当改性后CLTMT陶瓷的填充比为20vol.%时的复合材料表现出最佳的综合性能,其介电常数是4.24,介电损耗1.32×10-3,热膨胀系数达到56.91ppm/℃,抗弯强度为111.4MPa。(3)对比粒径为15μm(CLTMT-15)和4μm(CLTMT-4)的CLTMT陶瓷粉体作为填料的复合材料的性能,发现当采用CLTMT-15为填料时,复合材料可以获得更优异的综合性能。当CLTMT-15的填料含量为40vol.%时,复合材料表现出最佳综合性能,其介电常数为6.81,介电损耗1.04×10-3,热膨胀系数25.27ppm/℃,抗弯强度达到110.4MPa。
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