一種低介電常數液體硅橡膠復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種低介電常數液體硅橡膠復合材料 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著器件集成度的提高和延遲時間的縮短，低介電常數材料的需求和應用越來越 廣泛。低介電常數材料按材料性質可分為無機類和有機聚高分子類。目前國內對低介電高 分子材料的研宄主要集中在低介電常數的聚酰亞胺、聚芳醚酮、環氧樹脂等熱塑性或熱固 塑料的研宄，而幾乎沒有關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材料在高溫時會緩 慢放出氟化氫和氟氣，因而并不被看好，而通過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 備工藝復雜難控制，從而使其應用受到限制。由于空氣的介電常數很低，將高分子材料基體 與無機中空填料復合，相當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， 獲得低介電常數的高分子復合材料，目前，只有關于將中空二氧化硅與環氧樹脂復合制備 低介電材料的報道，未見將中空填料用于橡膠類制備低介電彈性體材料的文獻和報道。
[0003] 硅橡膠具有耐高低溫性能、耐候性、化學穩定性、電氣絕緣性等，而液體硅橡膠除 具上述優良性能外，還具有良好的流動性，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、汽車機械以及包裝等領域。未經補強的硅橡膠本體的介電 常數在3. 8 (60Hz、常溫）左右，經過白炭黑等填料補強的硅橡膠，其介電常數更高，不能滿 足集成電路等對低介電常數材料的要求。
【發明內容】
[0004] 【技術問題】
[0005] 本發明的目的是為了解決上述現有技術的問題，提出了一種低介電常數液體硅橡 膠復合材料及其制備方法。
[0006] 【技術方案】
[0007] 為了達到上述的技術效果，本發明采取以下技術方案：
[0008] 本發明是采用縮合型或加成型的液體硅橡膠與一種中空的無機填料復合，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機械攪拌實現，而不需通過密煉、 混煉等會破壞中空填料完整性的方式，能夠保證中空填料的完整性，使硅橡膠同時具有較 好的力學性能和低介電常數。
[0009] -種低介電常數液體硅橡膠復合材料，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份中空無機填料、1~10份交聯劑、0. 1~3份催 化劑。
[0011] 本發明更進一步的技術方案，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] 本發明更進一步的技術方案，所述中空無機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機填料。
[0013] 本發明更進一步的技術方案，所述交聯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劑。
[0014] 本發明更進一步的技術方案，所述催化劑選自鉑類催化劑、有機錫類催化劑或鈦 酸酯類催化劑。
[0015] 本發明所述低介電常數液體硅橡膠復合材料的制備方法，它包括以下步驟：
[0016] 首先，將上述的重量份的液體硅橡膠、無機中空填料和交聯劑通過機械攪拌混合 均勻，得到基礎膠料；
[0017] 然后，將基礎膠料中加入上述重量份的催化劑，繼續攪拌混合均勻；
[0018] 最后，將添加了催化劑的基礎膠料在室溫至120°C范圍內進行硫化，得到所述低介 電常數液體硅橡膠復合材料。
[0019] 下面將詳細地說明本發明。
[0020] 一種低介電常數液體硅橡膠復合材料，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份中空無機填料、1~10份交聯劑、0. 1~3份催 化劑。
[0022] 本發明更進一步的技術方案，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] 本發明使用的硅橡膠具有耐高低溫性能、耐候性、化學穩定性、電氣絕緣性等特 點，而液體硅橡膠除具上述優良性能外，還具有良好的流動性，能夠滿足不同的成型工藝要 求，適合多種成型工藝。
[0024] 本發明中，由于使用的液體硅橡膠粘度較低，流動性好，液體硅橡膠生膠與中空填 料以及交聯劑的混合可以直接通過機械攪拌的方式完成，可以避免通過常用的密煉或混煉 方式時中空填料會破碎的問題，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，同時也可以避免通過添加溶劑改進填料在基體中的分散帶來的環保問題。
[0025] 本發明更進一步的技術方案，所述中空無機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機填料。
[0026] 本發明使用中空無機填料，是因為空氣的介電常數很低，將高分子材料基體與無 機中空填料復合，相當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，獲得 低介電常數的高分子材料。
[0027] 本發明更進一步的技術方案，所述交聯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劑；
[0028] 本發明更進一步的技術方案，所述催化劑選自鉑類催化劑、有機錫類催化劑或鈦 酸酯類催化劑。
[0029] 本發明更進一步的技術方案，液體硅橡膠生膠、交聯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，交聯劑為二烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷中的任意一種或多種時，催化劑可 選有機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，交聯劑為聚甲基氫硅氧烷時，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，交聯劑只能為聚甲基氫硅氧烷，催化劑只能為鉑類催化劑；
[0033] 當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，而交聯劑為聚甲基氫硅氧烷時，由于在硫化過程中，生膠中的端羥基與交 聯劑聚甲基氫硅氧烷中的Si-H鍵反應會釋放氫氣，從而會在基體中形成泡孔，由于空氣的 介電常數為1，遠低于硅橡膠基體的介電常數（約為3. 8)，因此，會進一步降低液體硅橡膠 /無機中空填料復合材料的介電常數。
[0034] 本發明所述低介電常數液體硅橡膠復合材料的制備方法，它包括以下步驟：
[0035] 首先，將上述的重量份的液體硅橡膠、無機中空填料