CN1134030C

CN1134030C - 高分子磁性缩波基板材料、制备方法及由其制成的高分子磁性缩波基板型材

Info

Publication number: CN1134030C
Application number: CNB991147111A
Authority: CN
Inventors: 林展如; 干久志; 胡汉杰; 林云
Original assignee: Sichuan Normal University
Current assignee: Sichuan Normal University
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2004-01-07
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: CN1267893A

Abstract

本发明涉及高分子磁性缩波基板材料及由其制成的高分子磁性缩波基板，该高分子磁性缩波基板材料是由一种含有胺基或氨基的二茂铁成分的金属有机高分子磁性材料，或其低分子磁性材料的金属配合物的组分A与一种小分子二醇、二胺(氨)、二肼或二肟的金属配合物的组分B中的至少一种与常规的热塑性树脂材料经共混改性所成，其中所说的金属可以为铁、钴、镍、铜、锌、钙、镁、镓、钇、钆中的任一种。组分A与组分B的总用量为高分子磁性缩波基板材料总重量的10%～70%，其余为改性用的热塑性树脂材料。经挤塑、注塑或热压可制成板片状、棒状或环状的高分子磁性缩波基板型材。

Description

高分子磁性缩波基板材料、制备方法及由其制成的高分子磁性缩波基板型材

本发明涉及的是一种高分子磁性缩波基板材料及其制备方法和由其制成的高分子磁性缩波基板。

在现代科技中，微波通讯及微带电路正朝着轻量化、小型化和平面小，即轻、小、薄的方向发展。铁氧体、金属及合金材料等传统的无机软磁性材料虽早已在生产及生活的各方面都有广泛的应用，但其比重大且磁损耗会随使用频率的增大而急剧增加，因此这些传统的无机软磁性材料及介质材料已难以适应微波通讯的要求，不能直接被制成磁性基板而用于微电带电路及微带天线。

为使微波器件轻、小、薄，目前常使用一种介质材料基板。如已实现工业化的陶瓷基片，二氧化钛-钛酸钡(钛酸锶)、聚四氟乙烯及玻璃纤维复合介电基板，以及聚四氟乙烯或聚苯乙烯基板等几种材料基板。其中，陶瓷基片是用纯度为99.99％的陶瓷经高温烧结后，在表面蒸发有金属铬，再镀铜成为基片。其特点是介电常数高，损耗低，但工艺复杂，硬脆，加工困难，价格昂贵。二氧化钛、钛酸钡(钛酸锶)和聚四氟乙烯复合介电基板是将其三者经充分混合后，经热压成型并覆合铜片而成。其特点是有一定介电常数，加工相对容易，但性硬脆，价昂。直接以聚四氟乙烯或聚苯乙烯作为介电基板，虽然加工方便，但介电常数仅为2～3，电子器件的几何尺寸太大，因而仅能适用于某些地面通讯设施。

本发明的目的是针对上述情况，提供一种高分子磁性缩波基板材料及由其制成的高分子磁性缩波基板，以解决上述问题，满足在制造微波器件上的轻、小、薄的需要。通常，当电磁波通过相对介电常数ε_r和相对导磁率μ_r的材料时，波长缩短了倍。因为几何尺寸与磁性材料中的波长有关，所以与无磁性的介质材料比较，磁性缩波天线显然可具有更小的尺寸。与上述的介质材料基板(片)比较，使用适当的磁性材料后，可以使其既具有一定的磁导率μ_r，又具有一定的介电常数ε_r。而这两个有缩波功能的因素的结合不但可以使微波通讯器件的几何尺寸减小，还可以改善如方向性等其它方面的功能。

本发明所称的高分子磁性缩波基板材料，是由下列组分A与组分B中的至少一种与常规的热塑性树脂材料经共混改性所成，其中组分A与组分B的总用量为高分子磁性缩波基板材料总重量的10％～70％，其余为改性用的热塑性树脂材料。其中所说的组分A可以为二茂铁苯二胺、二茂铁乙二胺、二茂铁联苯胺、二茂铁二酮、二茂铁二醛、二茂铁氨基苯苯醚及二茂铁二氨基二苯甲烷中任一种含有胺基、氨基或羰基的二茂铁成分的金属有机高分子磁性材料，或含有二茂铁成分的金属有机低分子磁性材料的金属配合物。这里所说的金属有机高分子或低分子磁性材料在分子量方面的划分界限并不十分严格，也并不十分重要，例如，可粗略地约以分子量3000分界。所说的组分B可以为乙二醇、己二醇、苯二甲醇、乙二胺、己二胺、联苯胺、二氨基二苯甲烷、二氨基偶氮苯、二氨基苯醚中任一种小分子二醇、二胺(氨)、二肼或二肟的金属配合物，其中所涉及的金属均可以为铁、钴、镍、铜、锌、钙、镁、镓、钇、钆中的任何一种。组分中所说的常规的热塑性树脂材料可以为粉状、粒状或棒状的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚砜、聚醚、聚苯硫醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚对苯二甲酸酯、环氧树脂、不饱和树脂、聚四氟乙烯中的任一种。

对于组分A和组分B，根据使用领域和/或用途的不同，可以只单独使用其中的一种，也可以不同配合比例同时使用A与B两种组分。一般可按所使用的不同频段来选用。由于组分A中的二茂铁高分子类有机磁性材料具有低磁损、低导磁率的特点，因此当使用频率范围是在1000兆赫以上的频段时，可优先选用此类材料；当使用频率在300～1000兆赫范围的频段时，建议可选用A组分中的低分子材料或B类组分；使用频率在20～300兆赫范围的频段时，可使用由A、B两种组分组成的混合物，并可根据使用频段的相对高低，适当调整组分A与组分B的比例，达到既能最佳地适应特定频段的需求，又能满足虽磁损较高但导磁率也可较高的性能上的需要。

对于上述由小分子二醇、二胺(氨)、二肼或二肟的金属配合物构成的组分B的选用，同样可根据使用领域和/或用途的不同进行选择，一般也可以产品所使用的频段作为选用的指导原则。如，使用频率在300～1000兆赫范围的频段时，可选用上述的二醇或二肼类的金属配合物；使用频率在20～300兆赫范围的频段时，可选用二肟或二胺类的金属配合物。试验还显示，若将二醇、二肼类的金属配合物与二肟或二胺类金属配合物相互混合使用，则除略增加材料的介电常数外，对其磁导率变化的影响一般不大。

将上述的组分A和/或组分B与常规的热塑性树脂材料进行共混改性，可以在常用的SK型或SKL型混炼机，或X(S)M型密炼机，或GH型高速捏合机中，按常规的混炼方法，如，可在100℃～400℃的常规范围内混炼30分钟以上进行改性，对此过程和操作并无其它特殊要求。

在上述组成的基础上，根据不同使用领域的需要，必要时可还加入为原料总重量的0～20％常规粉末状的羰基铁、羰基镍、坡莫合金、软磁铁氧体、晶态的镍铁合金、非晶态合金、氧化钛、氧化硅、钛酸钡、钛酸锶、氧化铝兰宝石、氧化钽、白云母、石英、陶瓷、玻璃中的任一种无机成分，其中所说的软磁铁氧体可以为镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、四氧化三铁、α-三氧化二铁、γ-三氧化二铁中的任一种；非晶态合金可以为铁基的铁钴硅硼合金、铁镍基的铁镍钼硼合金、钴基的钴镍铁硅硼合金中的任一种。由于这些无机成分一般具有成本较低的显著优点，但却可在一定程度上增加磁损耗，因此当使用频率在1000兆赫以下的频段时，因对磁损耗的要求一般不高，可在所说的范围内适当添加上述的无机成分材料。但若使用频率在1000兆赫以上的频段时，因一般对磁损耗都有严格的要求，故以不使用上述的无机成分材料为宜。

为提高用所说的热塑性树脂材料进行共混改性的效果，必要时在所用的常规的热塑性树脂材料中还可加入为总重量的2～10％的钛酸酯类、硅烷类偶联剂中的任一种，如常用的三异硬脂酰氧基钛酸酯异丙醇、三(十二烷基苯磺酸酰氧基)钛酸异丙酯、乙烯基三乙氧基硅烷、三乙烯基三氯硅烷等。

在以上述的高分子磁性缩波基板材料制造相应的高分子磁性缩波基板时，可以将上述的改性材料经常规的挤塑、注塑或热压等方法按照不同领域的使用要求制成可供使用的板片状、棒状或环状等形式的型材。此外，根据不同使用领域中的特殊需要，还可进一步采用真空溅射法、塑料电镀法或热压法等常规方法在所成的这些型材的表面被覆一层铜、金或银等导电材料膜层或片层。

以下介绍的是作为本发明上述内容的具体实施例，并可由此对本发明的上述内容作进一步的说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述的实例。

例1

将5份(均为重量份，以下同)二茂铁二氨基苯醚高分子磁性材料(数均分子量为2500～4000)与1份钛酸钡、0.5份二氧化硅、0.2份石英粉充分混合，再与3.7份聚乙烯于120℃～160℃在常规混炼机中混炼约40分钟，进行化学和物理改性。然后用挤塑、注塑或热压法根据使用需要制成板、棒或环状的磁性缩波基板型材产品。本产品的适用频段为1000兆赫左右。

例2

将6份二茂铁二酮高分子磁性材料(数均分子量3000～5000)与1份市售的细度为1-10μ的镍锌铁氧体磁粉(化学成分为(NiZn)Fe2O4)、2份四氧化三铁(化学纯)、0.1份三氧化二铝及0.2份三氧化二钼与聚乙烯，于120℃～180℃在混炼机中混炼1小时进行共混改性后，再用挤塑、注塑或热压成型，并按常规方法在制品表面覆合一层铜膜或铜片。本产品的适用频段为300～1000兆赫。

例3

将4份低分子二茂铁二醛的镓配合物、1份化学纯四氧化三铁及1份二氧化钛和钛酸钡、0.2份二氧化硅、0.2份陶瓷粉及3.6份聚碳酸酯在捏合机中，于250℃～300℃下充分捏合改性后，挤塑成适当形式的型材，再在表面覆合铜片。本产品的适用频段为300～1000兆赫。

例4

将4份聚四氟乙烯与2份乙二胺铜的配合物和1份钛酸钡、2份无机软磁材料(Ni-Zn)Fe2O4、0.2份化学纯四氧化三铁和1份氮化铁，于320℃～350℃温度下在捏合机中充分捏合40分钟，然后热压成型再在表面覆合铜片。本产品的适用频段为20～300兆赫。

例5

将4份二茂铁联苯胺高分子磁性材料(数均分子量为3000～50000)、1份聚四氟乙烯、2份二氧化钛、0.5份三氧化二铝、0.5份三氧化二钼、0.2份二氧化硅和0.8份聚碳酸酯，于250℃～300℃温度下下在捏合机中充分捏合40分钟，然后挤压成型，再在表面覆合铜片。本产品的适用频段为1000兆赫以上。

例6

将3份二茂铁二胺镍配合物、4份聚苯乙烯与2份化学纯四氧化三铁、1份二氧化钛、0.5份三氧化二铝及1份二氧化硅，于120℃～180℃温度下，在混炼机中共混40分钟，然后注塑或热压成型，并在表面覆合铜片。本产品的适用频段范围为300～1000兆赫。

例7

将3份二氨基二苯甲烷钴的配合物、3份二茂铁二酮高分子磁性材料(数均分子量为3000～5000)、0.5份二氧化钛、0.5份γ-三氧化二铁与3份聚苯乙烯，在120℃～180℃温度下共混1小时后，再挤压成磁板、磁棒或磁环。本产品的适用频段为300～1000兆赫。

例8

将4份联苯胺镍的配合物、2份羰基铁、1份四氧化三铁及3份聚苯硫醚，在250℃～300℃温度下共混40分钟后，热压成磁板，并在表面覆合铜片。本产品的适用频段为300～1000兆赫。

例9

将3份乙二醇铜的配合物、2份二氨基苯醚、2份二茂铁二醛高分子磁性材料(数均分子量3000～4000)、3份聚丙烯，于120℃～180℃温度下共混40分钟后，热压成磁板、磁棒或磁环。本产品的适用频段范围为300～1000兆赫。

例10

将3份二茂铁乙二胺高分子磁性材料(数均分子量为3000～4000)、2份对苯二肼的铜配合物、4份聚对苯二甲酸酯、0.5份石英粉及0.5份钛酸钡，在180℃～220℃的温度下共混40分钟后，热压成磁板，并在经常规真空溅射法在表面被覆铜膜。本产品的适用频段范围为1000兆赫以上。

例11

将5份对苯二胺锌的配合物、1份四氧化三铁、0.5份三氧化二铝、0.5份二氧化钛及3份聚砜，于250℃～300℃的温度下共混40分钟后，经热压成磁板、磁棒或磁环。本产品的适用频段范围为20～3000兆赫。

例12

将3份二茂铁氨基苯醚高分子磁性材料(数均分子量为3000～4000)、2份苯二甲醇钇的配合物、1份钛酸钡及4份聚乙烯，在120℃～180℃温度下共混40分钟后，注塑成磁棒或磁环。本产品的适用频段范围为1000兆赫以上。

例13

将5份二茂铁氨基苯醚高分子磁性材料(数均分子量为3000～5000)、1份四氧化三铁及4份聚碳酸酯，于250℃～300℃温度下共混40分钟后，热压成磁板并在表面覆合铜片。本产品的适用频段单位为3000～1000兆赫。

例14

将4份二氨基苯醚的钴配合物、1份镍锌铁氧体、0.5份二氧化钛、0.5份钛酸钡及4份聚乙烯于120℃～180℃温度下共混40分钟后，注塑成型，并用真空溅射法在表面被覆一层金膜。本产品的适用频段范围为20～3000兆赫。

例15

将4份对苯二肟铜配合物、2份铁基的铁钴硅硼合金粉、0.5份三氧化二铝、0.2份二氧化钛及0.3份玻璃粉与3份聚乙烯，在120℃～180℃温度下共混30分钟后，热压成磁板、磁棒或磁环。本产品的适用频段范围为20～3000兆赫。

本发明上述部分实例与现有介电基板的性能测试数据及相关价格对比情况如表1所示。

Claims

1.高分子磁性缩波基板材料，其特征在于是由下列组分A与组分B中的至少一种与常规的热塑性树脂材料共同构成，其中组分A与组分B的总用量为总重量的10％～70％，其余为改性用的热塑性树脂材料，

所说的组分A可以为二茂铁苯二胺、二茂铁乙二胺、二茂铁联苯胺、二茂铁二酮、二茂铁二醛、二茂铁二氨基苯醚及二茂铁二氨基二苯甲烷中任一种含有胺基、氨基或羰基的二茂铁成分的金属有机高分子磁性材料，或含有二茂铁成分的金属有机低分子磁性材料的金属配合物，其中的金属可为铁、钴、镍、铜、锌、钙、镁、镓、钇、钆中的任一种；

所说的组分B可以为乙二醇、己二醇、苯二甲醇、乙二胺、己二胺、联苯胺、二氨基二苯甲烷、二氨基偶氮苯、二氨基苯醚中任一种小分子二醇、二胺或二氨、二肼或二肟的金属配合物，其中的金属可为铁、钴、镍、铜、锌、钙、镁、镓、钇、钆中的任一种；

所说的常规的热塑性树脂材料可以为粉状、粒状或棒状的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚砜、聚苯硫醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚对苯二甲酸酯、环氧树脂、不饱和树脂、聚四氟乙烯中的任一种。

2.如权利要求1所述的高分子磁性缩波基板材料，其特征在于可加入为原料总重量的0～20％常规粉末状的羰基铁、羰基镍、坡莫合金、软磁铁氧体、晶态的镍铁合金、非晶态合金、氧化钛、氧化硅、钛酸钡、钛酸锶、氧化铝兰宝石、氧化钽、白云母、石英、陶瓷、玻璃中任一种无机成分，其中的软磁铁氧体可以为镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、四氧化三铁、α-三氧化二铁、γ-三氧化二铁中的任一种，其中的非晶态合金可以为铁基的铁钴硅硼合金、铁镍基的铁镍钼硼合金、钴基的钴镍铁硅硼合金中的任一种。

3.如权利要求1所述的高分子磁性缩波基板材料，其特征在于必要时在所说的常规的热塑性树脂材料中可加入总重量2～10％的钛酸酯类、硅烷类偶联剂中的任一种。

4.制备权利要求1所说的高分子磁性缩波基板材料的方法，其特征在于将权利要求1中所说的组分A和/或组分B与所说的热塑性树脂材料，以常规方式的共混或捏合改性方式中的一种进行处理后即可。

5.高分子磁性缩波基板，其特征在于以权利要求1所述的各组分为原料，经挤塑、注塑或热压所成的板片状、棒状或环状型材。

6.如权利要求5所述的高分子磁性缩波基板，其特征在于所说的型材的表面被覆有导电材料层。

7.如权利要求6所述的高分子磁性缩波基板，其特征在于所说的导电材料膜层为铜、金或银的材料层。