PTFE/SiO 2 /玻璃纤维复合基板的制备与性能研究
发布时间：2020-12-29 22:11
微波复合基板作为理想的微波介质复合材料,在通讯、军事、航空航天等领域都发挥不可替代的作用。而聚四氟乙烯（PTFE）为基体的复合基板因为其稳定的介电常数和低介质损耗得到了越来越广泛的应用。随着5G时代的到来,从吃穿住行到航空航天,各个领域都将迎来变革,信号传输也向高速率、低时延、低功耗和互联互通的方向发展。各国科研工作者以聚四氟乙烯为基体材料,通过应用不同的增强材料研发了一系列的微波复合基板。因此研发性能优异的PTFE/SiO2/玻璃纤维复合基板具有一定的军事价值和科学意义。本文以PTFE为基体,玻璃纤维布和SiO2为增强材料,制备出特定性能的复合基板,并对偶联剂和增稠剂对复合基板的影响进行研究。本论文的主要研究内容如下:1.系统地研究了制备工艺对复合基板介电性能和吸水率的影响。对比了自然风干和烘箱烘干、垂直方向干燥和水平方向干燥以及浸渍上胶和刮凃上胶的方式对粘结片和上胶量的影响,并且制备成复合基板进行测试和分析,从而确定最佳的粘结片制备工艺。结果表明:采用烘箱高温快速烘干浸渍片的方式,可以模拟量产生产线的工艺,粘结片的上胶量有明显提升。垂直方...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚四氟乙烯的结构模型
?璧耐?唇峁沟贾缕湓诒砻?OH的作用下增强了体系的粘度，使得沉降出现减缓。但是这种现象不够稳定，当收到外界的机械作用搅拌时，会使得增稠体系受到破坏，还原到原状。（3）微波性能。由表1-3所示，二氧化硅的热膨胀系数很小，在与聚四氟乙烯复合后，可以有效的降低复合基板的热膨胀系数。使得基板的热膨胀系数与铜箔的热膨胀差距缩小，防止铜导线受热脱落或者断裂的风险，延长产品的使用寿命。同时二氧化硅的热导系数大于聚四氟乙烯，复合后可以改善基板的导热性能，将堆积的热量更快速的排出，降低基板失效的风险。图1-2无定型二氧化硅分子结构图1.4玻璃纤维概述在上一节对聚四氟乙烯改性的方法中，采用玻璃纤维复合可以有效增强复合微波基板的各项性能，比如基板的介电性能和机械性能。玻璃纤维（glassfiber，GF）是一种性能优异的无机非金属增强材料。它起源于20世纪30年代，并在1938年在美国成立了世界上第一家玻璃纤维制造公司名为欧文斯·康宁玻璃纤维公司。无碱e玻纤是由美国公司早在20世纪中期就研究制备出来，并投入使用。再往后美国科研人员研究出使用硅烷偶联剂可以有效增强玻璃纤维的各项性能。我国的玻璃纤维制造行业起步较晚，从20世纪中后期开始研究，在无碱玻璃纤维的基础上制备出满足一定需求的中碱玻璃纤维。经过数十年的发展，目前我国已经拥有制备各种不同型号的玻璃纤维的生产工艺和制造工厂，出口到全世界。玻璃纤维作为一种工程材料，他是由二氧化硅为主体，和氧化钙、氧化铝等金属氧化物一起为原料，经过加热至高温熔融状态下经过特殊工艺的拉丝编织冷却而成。玻璃纤维的单丝直径不等，一般直径由几十纳米至几十微米都有，所以一般按照内部氧化钠含量的
电子科技大学硕士学位论文122.2复合基板制备工艺（1）二氧化硅陶瓷的表面处理实验采用硅烷偶联剂对二氧化硅填料进行改性处理。表面改性是指通过物理或者化学的方法改变物质的结构来赋予新的性能。聚四氟乙烯是一种疏水性的大分子结构，表面能低，未经处理的陶瓷填料浸渍是物理结合，没有化学键的形成，结合度极低，影响基板的性能。同时前面介绍二氧化硅的吸水性很强，未经处理的裸露会吸收空气中的水分，造成复合制品的性能下降。图2-1是表面处理的流程，通过对比多种不同的偶联剂并制成基板对比各项性能，来找到最合适的硅烷偶联剂和改性浓度。图2-1二氧化硅陶瓷改性处理流程（2）玻璃纤维布的浸渍过程根据实验的设计将改性过的陶瓷与聚四氟乙烯复合，配置完浆料就在搅拌机下慢速搅拌。搅拌速率不能太快，太快的话聚四氟乙烯的大分子会在高剪切应力下团聚。搅拌速率太快会回产生大量的泡沫附在浆料表面，很难去除，浸渍时吸附在玻璃纤维布的浸渍片上，导致厚度不均匀，影响基板的性能。所以复合均匀后将乳液盛入托盘之中，将剪裁处理好的玻纤布放入托盘中浸泡，静渍充分后将浸渍片烘干。采用阶梯式升温烘干，烘去表面水分和活性剂。根据实验要求，选择合适的浸渍次数，最后一次完成后称取粘结片的质量，测算粘结片的上胶量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]偶联剂改性对纳米二氧化钛光催化活性的影响[J]. 杨平,霍瑞亭. 硅酸盐学报. 2013(03)
[2]TiO2掺杂量对PTFE/SiO2复合材料性能的影响[J]. 黄全全,袁颖. 电子元件与材料. 2012(11)
[3]聚四氟乙烯微波复合介质板的研制[J]. 朱建军. 现代雷达. 2009(08)
[4]高频印制电路基板研究进展[J]. 杨雁,李盛涛. 绝缘材料. 2007(06)
[5]空心玻璃微珠增强聚四氟乙烯复合材料的制备及拉伸强度的研究[J]. 胡福田,杨卓如. 塑料工业. 2007(11)
[6]无线通信技术发展分析[J]. 王翔. 通信技术. 2007(06)
[7]玻璃纤维布增强聚四氟乙烯复合材料的制备及性能研究[J]. 胡福田,杨卓如. 化工新型材料. 2006(12)
[8]聚四氟乙烯/陶瓷/玻璃纤维复合介质的性能研究[J]. 刘敏,周洪庆,朱海奎. 兵器材料科学与工程. 2006(06)
[9]高频印制电路基板材料[J]. 杨邦朝,崔红玲,胡永达,蒋明. 电子与封装. 2001(02)
硕士论文
[1]BMN陶瓷的表面改性及其对PTFE基复合材料介电性能的影响[D]. 罗清.武汉理工大学 2017
[2]纳米二氧化钛分散及其表面改性研究[D]. 郭璐瑶.东华大学 2015
[3]聚合物基微波复合材料的制备与性能研究[D]. 樊勇.华中科技大学 2007
[4]玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料研究[D]. 房红强.西北工业大学 2005
本文编号：2946417
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚四氟乙烯的结构模型
?璧耐?唇峁沟贾缕湓诒砻?OH的作用下增强了体系的粘度，使得沉降出现减缓。但是这种现象不够稳定，当收到外界的机械作用搅拌时，会使得增稠体系受到破坏，还原到原状。（3）微波性能。由表1-3所示，二氧化硅的热膨胀系数很小，在与聚四氟乙烯复合后，可以有效的降低复合基板的热膨胀系数。使得基板的热膨胀系数与铜箔的热膨胀差距缩小，防止铜导线受热脱落或者断裂的风险，延长产品的使用寿命。同时二氧化硅的热导系数大于聚四氟乙烯，复合后可以改善基板的导热性能，将堆积的热量更快速的排出，降低基板失效的风险。图1-2无定型二氧化硅分子结构图1.4玻璃纤维概述在上一节对聚四氟乙烯改性的方法中，采用玻璃纤维复合可以有效增强复合微波基板的各项性能，比如基板的介电性能和机械性能。玻璃纤维（glassfiber，GF）是一种性能优异的无机非金属增强材料。它起源于20世纪30年代，并在1938年在美国成立了世界上第一家玻璃纤维制造公司名为欧文斯·康宁玻璃纤维公司。无碱e玻纤是由美国公司早在20世纪中期就研究制备出来，并投入使用。再往后美国科研人员研究出使用硅烷偶联剂可以有效增强玻璃纤维的各项性能。我国的玻璃纤维制造行业起步较晚，从20世纪中后期开始研究，在无碱玻璃纤维的基础上制备出满足一定需求的中碱玻璃纤维。经过数十年的发展，目前我国已经拥有制备各种不同型号的玻璃纤维的生产工艺和制造工厂，出口到全世界。玻璃纤维作为一种工程材料，他是由二氧化硅为主体，和氧化钙、氧化铝等金属氧化物一起为原料，经过加热至高温熔融状态下经过特殊工艺的拉丝编织冷却而成。玻璃纤维的单丝直径不等，一般直径由几十纳米至几十微米都有，所以一般按照内部氧化钠含量的
电子科技大学硕士学位论文122.2复合基板制备工艺（1）二氧化硅陶瓷的表面处理实验采用硅烷偶联剂对二氧化硅填料进行改性处理。表面改性是指通过物理或者化学的方法改变物质的结构来赋予新的性能。聚四氟乙烯是一种疏水性的大分子结构，表面能低，未经处理的陶瓷填料浸渍是物理结合，没有化学键的形成，结合度极低，影响基板的性能。同时前面介绍二氧化硅的吸水性很强，未经处理的裸露会吸收空气中的水分，造成复合制品的性能下降。图2-1是表面处理的流程，通过对比多种不同的偶联剂并制成基板对比各项性能，来找到最合适的硅烷偶联剂和改性浓度。图2-1二氧化硅陶瓷改性处理流程（2）玻璃纤维布的浸渍过程根据实验的设计将改性过的陶瓷与聚四氟乙烯复合，配置完浆料就在搅拌机下慢速搅拌。搅拌速率不能太快，太快的话聚四氟乙烯的大分子会在高剪切应力下团聚。搅拌速率太快会回产生大量的泡沫附在浆料表面，很难去除，浸渍时吸附在玻璃纤维布的浸渍片上，导致厚度不均匀，影响基板的性能。所以复合均匀后将乳液盛入托盘之中，将剪裁处理好的玻纤布放入托盘中浸泡，静渍充分后将浸渍片烘干。采用阶梯式升温烘干，烘去表面水分和活性剂。根据实验要求，选择合适的浸渍次数，最后一次完成后称取粘结片的质量，测算粘结片的上胶量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]偶联剂改性对纳米二氧化钛光催化活性的影响[J]. 杨平,霍瑞亭. 硅酸盐学报. 2013(03)
[2]TiO2掺杂量对PTFE/SiO2复合材料性能的影响[J]. 黄全全,袁颖. 电子元件与材料. 2012(11)
[3]聚四氟乙烯微波复合介质板的研制[J]. 朱建军. 现代雷达. 2009(08)
[4]高频印制电路基板研究进展[J]. 杨雁,李盛涛. 绝缘材料. 2007(06)
[5]空心玻璃微珠增强聚四氟乙烯复合材料的制备及拉伸强度的研究[J]. 胡福田,杨卓如. 塑料工业. 2007(11)
[6]无线通信技术发展分析[J]. 王翔. 通信技术. 2007(06)
[7]玻璃纤维布增强聚四氟乙烯复合材料的制备及性能研究[J]. 胡福田,杨卓如. 化工新型材料. 2006(12)
[8]聚四氟乙烯/陶瓷/玻璃纤维复合介质的性能研究[J]. 刘敏,周洪庆,朱海奎. 兵器材料科学与工程. 2006(06)
[9]高频印制电路基板材料[J]. 杨邦朝,崔红玲,胡永达,蒋明. 电子与封装. 2001(02)
硕士论文
[1]BMN陶瓷的表面改性及其对PTFE基复合材料介电性能的影响[D]. 罗清.武汉理工大学 2017
[2]纳米二氧化钛分散及其表面改性研究[D]. 郭璐瑶.东华大学 2015
[3]聚合物基微波复合材料的制备与性能研究[D]. 樊勇.华中科技大学 2007
[4]玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料研究[D]. 房红强.西北工业大学 2005
本文编号：2946417
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