CN110372369A - 一种具有高介、低损耗的ptfe/clst复合介质材料及其制备方法 - Google Patents

一种具有高介、低损耗的ptfe/clst复合介质材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110372369A
CN110372369A CN201810331345.3A CN201810331345A CN110372369A CN 110372369 A CN110372369 A CN 110372369A CN 201810331345 A CN201810331345 A CN 201810331345A CN 110372369 A CN110372369 A CN 110372369A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microwave
clst
ptfe
ceramic powder
medium ceramics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810331345.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110372369B (zh
Inventor
彭海益
姚晓刚
林慧兴
张奕
顾忠元
何飞
赵相毓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Ceramics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority to CN201810331345.3A priority Critical patent/CN110372369B/zh
Publication of CN110372369A publication Critical patent/CN110372369A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110372369B publication Critical patent/CN110372369B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3203—Lithium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

本发明提供一种具有高介、低损耗的PTFE/CLST复合介质材料及其制备方法，所述微波介质陶瓷的化学通式为xCaySm2/3(1‑y)TiO3‑(1‑x)LizSm1/3(1‑z)TiO3，其中0.4≤x≤0.6，0.7≤y≤0.9，0.7≤z≤0.9。

Description

一种具有高介、低损耗的PTFE/CLST复合介质材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种微波介质陶瓷、以及一种具有高介电常数、低介电损耗的PTFE/CLST复合介质材料及其制备方法。
背景技术
微波介质陶瓷(Microwave Dielectric Ceramics，简称MWDC)是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。进入21世纪后，随着无线互联网、宽带主干网及全球定位系统GPS的迅猛发展，作为微波滤波器、谐振器及振荡器等无线通讯器件用的高性能微波介质陶瓷日益成为国际学术界广泛关注的焦点材料。
随着移动5G通讯和卫星通讯技术的发展，陶瓷的脆性和难加工性严重制约了其发展，传统的陶瓷已不能满足微波通信设备的性能要求，微波介质器件的发展对介质材料提出了更高的要求——保留优异介电性能的同时具备良好的加工性能。文献报告指出聚四氟乙烯(简称PTFE)，具有优异的微波介电性能，且作为聚合物材料具备良好的加工性能；但是现阶段的PTFE基复合介质材料介电常数偏低(εr<10)，并且损耗高(tanδ>10-3)。因而开发兼具低损耗和高介电常数的PTFE基复合介质材料具有重要意义。
发明内容
本发明的主要目的是针对PTFE基复合材料难以兼具高介电常数和低介电损耗的特点提供一种能与PTFE复合以提高其介电常数并降低其介电损耗的微波介质陶瓷及其制备方法，一种介电常数10～16，介电损耗低于1×10-3(10GHz)，成本低，且易于大批量生产的PTFE基复合介质材料及其制备方法，以及一种由该复合材料制得的基板。
第一方面，本发明提供一种微波介质陶瓷，所述微波介质陶瓷的化学通式为xCaySm2/3(1-y)TiO3-(1-x)LizSm1/3(1-z)TiO3。其中0.4≤x≤0.6，0.7≤y≤0.9，0.7≤z≤0.9。
该微波介质陶瓷兼具高介电常数和低介电损耗，能与PTFE复合以提高其介电常数并降低其介电损耗，从而获得一种兼具高介电常数和低介电损耗，成本低，且易于大批量生产的PTFE基复合介质材料。
较佳地，所述微波介质陶瓷的组成为CaO：15～25mol％、Li2O：5～15mol％、Sm2O3：10～20mol％、TiO2：60～70mol％，上述四种组成摩尔百分比之和为100％。
第二方面，本发明提供一种PTFE/CLST复合介质材料，其包括：聚四氟乙烯、以及上述微波介质陶瓷，其中，所述微波介质陶瓷的质量为所述聚四氟乙烯和所述微波介质陶瓷总质量的30～60％。
该PTFE/CLST复合介质材料介电常数在10～16，且介电损耗低于1×10-3。可以作为介质基板材料广泛应用于卫星通信、移动通信、等现代通信行业。
较佳地，所述微波介质陶瓷的粒径为10μm～40μm。
第三方面，本发明提供上述微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按化学计量比称取CaO、Li2O、Sm2O3和TiO2，球磨混合均匀，煅烧合成粉体，其中煅烧温度是1000～1200℃，保温时间不低于3h；
将所得粉体烧结，得到所述微波介质陶瓷，其中烧结温度是1200～1400℃，保温时间不低于3h。
第四方面，本发明提供上述PTFE/CLST复合介质材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微波介质陶瓷破碎，得到陶瓷粉；
(2)将所得陶瓷粉用偶联剂改性，得到改性的微波介质陶瓷粉；
(3)将改性的微波介质陶瓷粉与聚四氟乙烯混合，模压，烧结。
较佳地，步骤(2)包括：将乙醇和水的混合液调节pH至3～5，加入陶瓷粉和偶联剂，分散，烘干，得到改性的微波介质陶瓷粉。
优选地，偶联剂添加的质量分数为微波介质陶瓷粉的1～3wt％。
优选地，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、钛酸丁酯中的一种。
较佳地，步骤(3)中的烧结制度为按5～10℃/min升温至360～380℃，保温4～6h，再按1～3℃/min降至300～320℃，保温1～2h后结束。
第五方面，本发明提供一种基板，其由上述PTFE/CLST复合介质材料制得。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
在此公开一种微波介质陶瓷，为含有Ca、Li、Sm和Ti四种主要元素的微波介质陶瓷。
所述微波介质陶瓷的化学通式为xCaySm2/3(1-y)TiO3-(1-x)LizSm1/3(1-z)TiO3。其中0.4≤x≤0.6，0.7≤y≤0.9，0.7≤z≤0.9。
一优选实施方式中，上述微波介质陶瓷的组成为CaO：15～25mol％、Li2O：5～15mol％、Sm2O3：10～20mol％、TiO2：60～70mol％，上述四种组成摩尔百分比之和为100％。
本公开的微波介质陶瓷兼具高介电常数和低介电损耗，例如，其介电常数可为95～105，介电损耗可为5×10-4～6×10-4。
在此公开一种PTFE/CLST复合介质材料，该复合介质材料包括：聚四氟乙烯(简称PTFE)、以及微波介质陶瓷(简称CLST)，所述微波介质陶瓷的化学通式为xCaySm2/3(1-y)TiO3-(1-x)LizSm1/3(1-z)TiO3，其中0.4≤x≤0.6，0.7≤y≤0.9，0.7≤z≤0.9。优选地，该复合介质材料由聚四氟乙烯和微波介质陶瓷组成。
将PTFE与CLST复合，由于CLST本身具备高介电常数和高品质因数，并且CLST烧结范围宽，容易烧结致密，与PTFE复合后，其颗粒内部气孔极少，使复合材料具备更高的介电常数和更低的介电损耗。
该复合介质材料中，聚四氟乙烯可作为基体，微波介质陶瓷可作为填料。一实施方式中，该复合介质材料形成为基板。
该复合介质材料中，微波介质陶瓷的质量可为聚四氟乙烯和微波介质陶瓷总质量的30～60％。在该质量分数下，可以使复合材料的具有更高的介电常数和更低的介电损耗，例如介电常数为10～16，介电损耗低于1×10-3(10GHz)。更优选地，微波介质陶瓷的质量为聚四氟乙烯和微波介质陶瓷总质量的30～40％。
一优选实施方式中，复合介质材料中的微波介质陶瓷为颗粒状，其粒径为10μm～40μm。该粒径与PTFE粒径相近，使两相结合力更好。且采用微米级别粉体表面能低，不易团聚，减少颗粒间的气孔。可以起到提高介电常数，降低介电损耗的作用。
接着，作为示例，说明上述微波介质陶瓷和复合介质材料的制备方法。
首先合成CLST粉体。将CLST微波介质材料中的CaO、Li2O、Sm2O3和TiO2按上述配比(化学计量比)称取，混合均匀。其中CaO和Li2O可分别用CaCO3和Li2CO3折算。一个示例中，以去离子水为球磨介质，在行星球磨机上混合均匀，烘干。料：球：水可为(1～3)：(1～3)：(1～3)。球磨后粉料粒径可为1μm～5μm。将混合均匀的原料煅烧合成CLST粉体。煅烧温度可以是1000～1200℃，优选为1050℃～1150℃。保温时间优选为不低于3h，更优选为3～6h。
然后将CLST粉体烧结，得到CLST陶瓷(微波介质陶瓷)。烧结温度可以是1200～1400℃，优选为1250℃～1350℃。保温时间优选为不低于3h，更优选为3～6h。
复合介质材料可由微波介质陶瓷粉与PTFE混合而得。进一步进行模压、烧结，可到得到复合介质基板。
微波介质陶瓷粉的粒径可为10μm～40μm。微波介质陶瓷粉可以是将通过上述方法制得的微波介质陶瓷破碎而得。
将微波介质陶瓷粉(CLST陶瓷粉)用偶联剂进行改性，得到改性的CLST陶瓷粉。通过改性，可以改变无机材料表面的亲水性，增加CLST与PTFE的结和力，达到减少界面气孔，起到提高介电常数，降低损耗的目的。
改性使用的偶联剂可为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、钛酸丁酯中的至少一种。偶联剂的用量可为CLST陶瓷粉的0.5～3％(质量分数)，优选为1％～2％。
一个示例中，将乙醇和水的混合液调节pH至3～5，再将陶瓷粉和偶联剂加入其中，高速分散，烘干，得到改性的CLST陶瓷粉。乙醇和水的混合液中，乙醇(无水乙醇)和水的质量比可为95:5。高速分散的方式可为搅拌等。高速分散时间可为1h以上。烘干的温度可为60～90℃。
将改性的CLST陶瓷粉与PTFE混合均匀，得到混合料(复合介质材料)。PTFE可为粉体，粒径可为10～40μm。一个示例中，将改性的CLST陶瓷粉与PTFE在三维混料机中混合。三维混料机的转速可为100～150r/min。混合时间可为1～2h。
将得到的混合料进行模压。压力可为80～120MPa。模压后进行烧结，得到复合介质材料(基板)。烧结制度优选为：按5～10℃/min升温至360℃～380℃(优选为360℃～370℃)保温4～6h，再按1～3℃/min(例如1℃/min)降至300℃～320℃(优选为305℃～315℃)保温1～2h后结束。
本发明制得的复合微波介质材料介电常数高且可调节范围广(10～16)，介电损耗低，在10GHz测试频率下低于1×10-3。该复合材料在保留优良介电性能的前提下具备良好的加工性能，可满足新一代通讯材料的要求。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。下述实施例中，借助Agilent E8363APNA网络分析仪，采用带状线法测量所制备基板陶瓷材料的介电常数和介电损耗。
实施例1
(1)CLST陶瓷通式为xCaySm2/3(1-y)TiO3-(1-x)LizSm1/3(1-z)TiO3。其中x＝0.4，y＝0.9，z＝0.7。按通式准确称取纯度大于99.9％的CaCO3、Li2CO3、Sm2O3和TiO2，加入预先添加氧化锆球的尼龙罐中，倒入去离子水，其重量比为料：球：水＝1:2:3；球磨均匀后，放入烘箱，在130℃温度下烘干8h。将烘干的粉料装入刚玉匣钵中，在1000℃下煅烧4h后，随炉冷却，制得CLST合成粉料。
(2)将CLST合成料，在1200℃下烧结4h。经过破碎得到粒径为20μm～40μm的陶瓷粉料，其介电性能如下：εr～95，tanδ～5×10-4。
(3)将无水乙醇与水按质量比95:5混合，调节pH至3.5，将CLST陶瓷粉料放入其中，并加入质量分数为陶瓷粉1％的偶联剂，搅拌1h后在80℃下烘干，得到改性的CLST陶瓷粉。将改性CLST陶瓷粉与PTFE按照质量比2:8在三维混料机中混合4h。将得到的PTFE/CLST混合料于40mm×40mm×1mm的模具中100MPa的压力下成型，成型样品高度为6mm，放入马弗炉中，按5℃/min升温至360℃，保温5h，再按1℃/min降至300℃，再保温1h后结束，制得复合介质材料，性能见表1。
实施例2
(1)CLST陶瓷通式为xCaySm2/3(1-y)TiO3-(1-x)LizSm1/3(1-z)TiO3。其中x＝0.4，y＝0.9，z＝0.7按通式准确称取纯度大于99.9％的CaCO3、Li2CO3、Sm2O3和TiO2，加入预先添加氧化锆球的尼龙罐中，倒入去离子水，其重量比为料：球：水＝1:2:3；球磨均匀后，放入烘箱，在130℃温度下烘干8h。将烘干的粉料装入刚玉匣钵中，在1000℃下煅烧4h后，随炉冷却，制得CLST合成粉料。
(2)将CLST合成料，在1200℃下烧结4h。经过破碎得到粒径为20μm～40μm的陶瓷粉料，其介电性能如下：εr～95，tanδ～5×10-4。
(3)将无水乙醇与水按质量比95:5混合，调节pH至3.5，将CLST陶瓷粉料放入其中，并加入质量分数为陶瓷粉1％的偶联剂，搅拌1h后在80℃下烘干，得到改性的CLST陶瓷粉。将改性CLST陶瓷粉与PTFE按照质量比3:7在三维混料机中混合4h。将得到的PTFE/CLST混合料于40mm×40mm×1mm的模具中100MPa的压力下成型，成型样品高度为6mm，放入马弗炉中，按5℃/min升温至360℃，保温5h，再按1℃/min降至300℃，再保温1h后结束，制得复合介质材料，性能见表1。
实施例3
(1)CLST陶瓷通式为xCaySm2/3(1-y)TiO3-(1-x)LizSm1/3(1-z)TiO3。其中x＝0.5，y＝0.8，z＝0.8。按通式准确称取纯度大于99.9％的CaCO3、Li2CO3、Sm2O3和TiO2，加入预先添加氧化锆球的尼龙罐中，倒入去离子水，其重量比为料：球：水＝1:2:3；球磨均匀后，放入烘箱，在130℃温度下烘干8h。将烘干的粉料装入刚玉匣钵中，在1100℃下煅烧4h后，随炉冷却，制得CLST合成粉料。
(2)将CLST合成料，在1300℃下烧结4h。经过破碎得到粒径为20μm～40μm的陶瓷粉料，其介电性能如下：εr～100，tanδ～5.5×10-4。
(3)将无水乙醇与水按质量比95:5混合，调节pH至3.5，将CLST陶瓷粉料放入其中，并加入质量分数为陶瓷粉1％的偶联剂，搅拌1h后在80℃下烘干，得到改性的CLST陶瓷粉。将改性CLST陶瓷粉与PTFE按照质量比4:6在三维混料机中混合4h。将得到的PTFE/CLST混合料于40mm×40mm×1mm的模具中100MPa的压力下成型，成型样品高度为6mm，放入马弗炉中，按5℃/min升温至360℃，保温5h，再按1℃/min降至300℃，再保温1h后结束，制得复合介质材料，性能见表1。
实施例4
(1)CLST陶瓷通式为xCaySm2/3(1-y)TiO3-(1-x)LizSm1/3(1-z)TiO3。其中x＝0.5，y＝0.8，z＝0.8。按通式准确称取纯度大于99.9％的CaCO3、Li2CO3、Sm2O3和TiO2，加入预先添加氧化锆球的尼龙罐中，倒入去离子水，其重量比为料：球：水＝1:2:3；球磨均匀后，放入烘箱，在130℃温度下烘干8h。将烘干的粉料装入刚玉匣钵中，在1100℃下煅烧4h后，随炉冷却，制得CLST合成粉料。
(2)将CLST合成料，在1300℃下烧结4h。经过破碎得到粒径为20μm～40μm的陶瓷粉料，其介电性能如下：εr～100，tanδ～5.5×10-4。
(3)将无水乙醇与水按质量比95:5混合，调节pH至3.5，将CLST陶瓷粉料放入其中，并加入质量分数为陶瓷粉1％的偶联剂，搅拌1h后在80℃下烘干，得到改性的CLST陶瓷粉。将改性CLST陶瓷粉与PTFE按照质量比5:5在三维混料机中混合4h。将得到的PTFE/CLST混合料于40mm×40mm×1mm的模具中100MPa的压力下成型，成型样品高度为6mm，放入马弗炉中，按5℃/min升温至360℃，保温5h，再按1℃/min降至300℃，再保温1h后结束，制得复合介质材料，性能见表1。
实施例5
(1)CLST陶瓷通式为xCaySm2/3(1-y)TiO3-(1-x)LizSm1/3(1-z)TiO3。其中x＝0.6，y＝0.7，z＝0.9。按通式准确称取纯度大于99.9％的CaCO3、Li2CO3、Sm2O3和TiO2，加入预先添加氧化锆球的尼龙罐中，倒入去离子水，其重量比为料：球：水＝1:2:3；球磨均匀后，放入烘箱，在130℃温度下烘干8h。将烘干的粉料装入刚玉匣钵中，在1200℃下煅烧4h后，随炉冷却，制得CLST合成粉料。
(2)将CLST合成料，在1400℃下烧结4h。经过破碎得到粒径为20μm～40μm的陶瓷粉料，其介电性能如下：εr～105，tanδ～6×10-4。
(3)将无水乙醇与水按质量比95:5混合，调节pH至3.5，将CLST陶瓷粉料放入其中，并加入质量分数为陶瓷粉1％的偶联剂，搅拌1h后在80℃下烘干，得到改性的CLST陶瓷粉。将改性CLST陶瓷粉与PTFE按照质量比6:4在三维混料机中混合4h。将得到的PTFE/CLST混合料于40mm×40mm×1mm的模具中100MPa的压力下成型，成型样品高度为6mm，放入马弗炉中，按5℃/min升温至360℃，保温5h，再按1℃/min降至300℃，再保温1h后结束，制得复合介质材料，性能见表1。
实施例6
(1)CLST陶瓷通式为xCaySm2/3(1-y)TiO3-(1-x)LizSm1/3(1-z)TiO3。其中x＝0.6，y＝0.7，z＝0.9。按通式准确称取纯度大于99.9％的CaCO3、Li2CO3、Sm2O3和TiO2，加入预先添加氧化锆球的尼龙罐中，倒入去离子水，其重量比为料：球：水＝1:2:3；球磨均匀后，放入烘箱，在130℃温度下烘干8h。将烘干的粉料装入刚玉匣钵中，在1200℃下煅烧4h后，随炉冷却，制得CLST合成粉料。
(2)将CLST合成料，在1400℃下烧结4h。经过破碎得到粒径为20μm～40μm的陶瓷粉料，其介电性能如下：εr～105，tanδ～6×10-4。
(3)将无水乙醇与水按质量比95:5混合，调节pH至3.5，将CLST陶瓷粉料放入其中，并加入质量分数为陶瓷粉1％的偶联剂，搅拌1h后在80℃下烘干，得到改性的CLST陶瓷粉。将改性CLST陶瓷粉与PTFE按照质量比7:3在三维混料机中混合4h。将得到的PTFE/CLST混合料于40mm×40mm×1mm的模具中100MPa的压力下成型，成型样品高度为6mm，放入马弗炉中，按5℃/min升温至360℃，保温5h，再按1℃/min降至300℃，再保温1h后结束，制得复合介质材料，性能见表1。
表1实施例性能列表
添加量为20wt％时介电常数小于10，性能不达标；而添加量为70wt％时介电损耗大于1×10-3，也不达标。相比之下，添加量为30～60wt％的复合材料的介电常数大于10，且损耗小于1×10-3，满足应用要求。

Claims (10)

1.一种微波介质陶瓷，其特征在于，所述微波介质陶瓷的化学通式为xCaySm2/3(1-y)TiO3-(1-x)LizSm1/3(1-z)TiO3，其中0.4≤x≤0.6，0.7≤y≤0.9，0.7≤z≤0.9。
2.根据权利要求1所述的微波介质陶瓷，其特征在于，所述微波介质陶瓷的组成为CaO：15～25mol%、Li2O：5～15mol%、Sm2O3：10～20mol%、TiO2：60～70mol%，上述四种组成摩尔百分比之和为100%。
3.一种PTFE/CLST复合介质材料，其特征在于，包括：聚四氟乙烯、以及权利要求1或2所述的微波介质陶瓷，其中，所述微波介质陶瓷的质量为所述聚四氟乙烯和所述微波介质陶瓷总质量的30～60%。
4.根据权利要求3所述的PTFE/CLST复合介质材料，其特征在于，所述微波介质陶瓷的粒径为10μm～40μm。
5.根据权利要求3或4所述的PTFE/CLST复合介质材料，其特征在于，所述PTFE/CLST复合介质材料的介电常数为10～16，介电损耗低于1×10-3。
6.一种权利要求1或2所述的微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按化学计量比称取CaO、Li2O、Sm2O3和TiO2，球磨混合均匀，煅烧合成粉体，其中煅烧温度是1000～1200℃，保温时间不低于3h；
将所得粉体烧结，得到所述微波介质陶瓷，其中烧结温度是1200～1400℃，保温时间不低于3h。
7.一种权利要求3至5中任一项所述的PTFE/CLST复合介质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将微波介质陶瓷破碎，得到陶瓷粉；
（2）将所得陶瓷粉用偶联剂改性，得到改性的微波介质陶瓷粉；
（3）将改性的微波介质陶瓷粉与聚四氟乙烯混合，模压，烧结。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）包括：将乙醇和水的混合液调节pH至3～5，加入陶瓷粉和偶联剂，分散，烘干，得到改性的微波介质陶瓷粉，优选地，偶联剂添加的质量分数为微波介质陶瓷粉的1～3wt%，优选地，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、钛酸丁酯中的一种。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的烧结制度为按5～10℃/min升温至360～380℃，保温4～6h，再按1～3℃/min降至300～320℃，保温1～2h后结束。
10.一种基板，其特征在于，由权利要求3至5中任一项所述的PTFE/CLST复合介质材料制得。
CN201810331345.3A 2018-04-13 2018-04-13 一种具有高介、低损耗的ptfe/clst复合介质材料及其制备方法 Active CN110372369B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810331345.3A CN110372369B (zh) 2018-04-13 2018-04-13 一种具有高介、低损耗的ptfe/clst复合介质材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810331345.3A CN110372369B (zh) 2018-04-13 2018-04-13 一种具有高介、低损耗的ptfe/clst复合介质材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110372369A true CN110372369A (zh) 2019-10-25
CN110372369B CN110372369B (zh) 2021-10-01

Family

ID=68243948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810331345.3A Active CN110372369B (zh) 2018-04-13 2018-04-13 一种具有高介、低损耗的ptfe/clst复合介质材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110372369B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113135752A (zh) * 2021-06-03 2021-07-20 中国振华集团云科电子有限公司 一种高介电低损耗高频微波复合介质基板生产方法
CN113174076A (zh) * 2021-06-01 2021-07-27 江苏旭氟新材料有限公司 一种高介电常数ptfe复合薄膜制备方法
CN116396072A (zh) * 2023-06-08 2023-07-07 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种微波复合基板用高介电常数的陶瓷粉体及其应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005093096A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Tosoh Corp 誘電体無機フィラー及びそれを用いた誘電体樹脂組成物
CN1673179A (zh) * 2005-02-02 2005-09-28 华中科技大学 高介电常数微波介质陶瓷材料
CN101913798A (zh) * 2010-08-18 2010-12-15 郴州功田电子陶瓷技术有限公司 环保型微波介质陶瓷基板
CN102503404A (zh) * 2011-10-31 2012-06-20 景德镇陶瓷学院 一种低温烧结钙锶锂钐钛微波介质陶瓷及其制备方法
CN103159473A (zh) * 2011-12-19 2013-06-19 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法
US20140162065A1 (en) * 2012-12-12 2014-06-12 Centre for Materials for Electronics Technology (C-MET) Ceramic Filled Fluoropolymer Compositions, Methods and Applications Thereof
CN104860672A (zh) * 2015-04-22 2015-08-26 江苏科技大学 一种高介微波陶瓷介质材料及其制备方法
CN105347788A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 南京工业大学 低介电损耗的微波复合介质材料及制备方法
CN106032318A (zh) * 2015-03-12 2016-10-19 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法
CN107722518A (zh) * 2017-10-11 2018-02-23 南京工业大学 一种新型低介电常数ptfe基复合材料及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005093096A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Tosoh Corp 誘電体無機フィラー及びそれを用いた誘電体樹脂組成物
CN1673179A (zh) * 2005-02-02 2005-09-28 华中科技大学 高介电常数微波介质陶瓷材料
CN101913798A (zh) * 2010-08-18 2010-12-15 郴州功田电子陶瓷技术有限公司 环保型微波介质陶瓷基板
CN102503404A (zh) * 2011-10-31 2012-06-20 景德镇陶瓷学院 一种低温烧结钙锶锂钐钛微波介质陶瓷及其制备方法
CN103159473A (zh) * 2011-12-19 2013-06-19 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法
US20140162065A1 (en) * 2012-12-12 2014-06-12 Centre for Materials for Electronics Technology (C-MET) Ceramic Filled Fluoropolymer Compositions, Methods and Applications Thereof
CN106032318A (zh) * 2015-03-12 2016-10-19 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法
CN104860672A (zh) * 2015-04-22 2015-08-26 江苏科技大学 一种高介微波陶瓷介质材料及其制备方法
CN105347788A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 南京工业大学 低介电损耗的微波复合介质材料及制备方法
CN107722518A (zh) * 2017-10-11 2018-02-23 南京工业大学 一种新型低介电常数ptfe基复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KI HYUN YOON 等: "Dependence of the octahedral bond valence on microwave dielectric properties of Ca1-xSm2x/3TiO3 ceramics", 《MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B》 *
TORU YAMASHITA 等: "Doping and Atomic Site Substitution in the Dielectric Ceramics Ti(Al)O2 Rutile and (1-x)Ca2/5Sm2/5TiO3–xLi1/2Sm1/2TiO3 Perovskite", 《JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY》 *
ZHENG LIU 等: "The dielectric properties and dielectric mechanism of perovskite ceramic CLST/PTFE composites", 《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE: MATERIALS IN ELECTRONICS》 *
杨文财: "CLST/PTFE复合材料的微观结构与介电性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113174076A (zh) * 2021-06-01 2021-07-27 江苏旭氟新材料有限公司 一种高介电常数ptfe复合薄膜制备方法
CN113135752A (zh) * 2021-06-03 2021-07-20 中国振华集团云科电子有限公司 一种高介电低损耗高频微波复合介质基板生产方法
CN116396072A (zh) * 2023-06-08 2023-07-07 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种微波复合基板用高介电常数的陶瓷粉体及其应用
CN116396072B (zh) * 2023-06-08 2023-09-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种微波复合基板用高介电常数的陶瓷粉体及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110372369B (zh) 2021-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103864406B (zh) 一种低介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
CN110372369A (zh) 一种具有高介、低损耗的ptfe/clst复合介质材料及其制备方法
CN106083033A (zh) 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN108516826B (zh) 一种含Sn中介微波介质陶瓷材料及其制备方法
JP2023520615A (ja) 周波数安定型低誘電性マイクロ波誘電体セラミック材料及びその調製方法
CN114394827B (zh) 一种低介电常数硅酸盐微波介质陶瓷及其制备方法
CN109111229A (zh) 一种高温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN111153694B (zh) 一种微波介质陶瓷材料及制备方法
CN106893303A (zh) 一种高介电常数轻质介质基材及其制备方法
CN112759868A (zh) 一种介电常数可调的高导热氟树脂/h-BN/CLAT复合介质材料及其制备方法
CN107805067B (zh) 一种零频率温度系数及超低损耗的低介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
CN107382313A (zh) 一种超高品质因数、中低介电常数及近零温度系数的微波介质陶瓷及其制备方法
CN111908897B (zh) MgO基微波陶瓷介质材料及其制备方法
CN111925199B (zh) 一种低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN116854472A (zh) 一种微波介质材料及其制备方法
CN114736012B (zh) 具有超高q值的低介微波介质陶瓷及其ltcc材料
CN110372347B (zh) 一种低损耗低介电常数微波陶瓷材料及其制备方法
CN113548888B (zh) 一种频率温度系数改善的微波介质材料及其制备方法
CN109231982A (zh) 一种钛酸镁基微波介质陶瓷的制备方法
CN109251029A (zh) 一种温度稳定型微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN112759383B (zh) 一种中介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
KR100360974B1 (ko) 유전체 세라믹 조성물의 제조방법
CN114479191A (zh) 一种ptfe基覆铜板用无机填料及其制备方法
CN113860867A (zh) 一种高调谐率钛酸钡基介质陶瓷材料及其制备方法
CN113277848A (zh) 一种中介复合钒酸盐系微波介质陶瓷的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant