CN114163799B - 一种聚碳酸酯材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法和应用。所述聚碳酸酯材料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯60～90份、聚四氟乙烯5～15份、铝粉5～15份、偶联剂0.1～3份和分散剂0.1～2份。所述制备方法如下：将聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝粉、偶联剂、分散剂以及任选的抗氧剂、润滑剂混合后挤出造粒，得到所述聚碳酸酯材料。本发明提供的聚碳酸酯材料具有较低的介电常数和较好的耐磨性，且易加工，适于聚碳酸酯材料的规模化生产。

Description

一种聚碳酸酯材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展，超大规模集成电路器件的集成度越来越高，其特征尺寸不断缩小，纳米尺度器件内部金属连线的电阻和绝缘介质层电容所形成的阻容造成的延时、串扰、功耗就成为限制器件性能的主要因素。微电子器件正经历着一场材料的重大变革：用低介电常数材料取代普遍采用的二氧化硅作介电层。这些低介电常数材料必须具备以下性质：在电性能方面，要有低损耗和低泄漏电流；在机械性能方面，要有高强度和高韧性；在化学性能方面，要有耐腐蚀和低吸水性；在热性能方面，要有高稳定性和低收缩性。

聚碳酸酯(PC)是一种几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，具有良好的光学性、较好的耐冲击性能和较高的强度，且易加工，成形收缩率低、尺寸稳定性良好，适合用来制造一些对尺寸要求较高的制件，使用温度范围广，广泛地应用在汽车运输、电子电气和机械制造等领域。

CN110183837A公开了高模量低介电常熟玄武岩纤维增强PC材料及其制备方法。所述高模量低介电常数玄武岩纤维增强PC材料包括如下重量份数的组分：聚碳酸脂800～900份、玄武岩纤维50～100份、相容剂5～10份、增韧剂40～45份、偶联剂1～2重量份、抗氧剂2～4份和润滑剂5～10重量份。该技术方案提供的高模量低介电常熟玄武岩纤维增强PC材料虽然具有较低的介电常数，但其耐磨性较差，不易加工。

CN104945881A公开了一种薄膜级无卤阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法和应用。所述薄膜级无卤阻燃聚碳酸酯材料包含以下质量百分数的组分：聚碳酸酯60～95.2％、有机硅系增韧剂1～20％、环保阻燃剂A 0.1～1％、环保阻燃剂B0.1～1％、协效阻燃剂3～20％、抗滴落剂0.1～1％、偶联剂0.1～0.3％、分散剂0.1～0.5％和其他助剂0.1～0.3％；所述的环保阻燃剂A为磺酸盐类阻燃剂；所述的环保阻燃剂B为有机硅类阻燃剂；所述的协效阻燃剂为具有片状结构的无机矿物填料。该技术方案制备得到的聚碳酸酯材料虽然具有较好的阻燃性和较低的介电常数，但是其耐磨性较差。

CN108997725A公开了一种耐磨高强度聚碳酸酯塑料。所述耐磨高强度聚碳酸酯塑料由聚碳酸酯塑料、填充剂、分散剂、润滑剂、耐磨剂以及晶核剂组成，所述填充剂为碳纤维，所述分散剂为乙基纤维素，所述润滑剂为液体石蜡，所述耐磨剂为聚酰胺纤维，所述晶核剂为二氧化锆，所述耐磨高强度聚碳酸酯塑料包括如下重量份数的组分：聚苯醚塑料74～85份、玻璃粉22～33份、二甲基二巯基乙酸异辛酯锡1～8份、乙烯基三乙氧基硅烷3～10份、微晶石蜡占8～16份和聚乙烯蜡2～9份。该技术方案提供的聚碳酸酯塑料虽然具有较好的耐磨性，但是其介电常数较高。

因此，如何提供一种既具有较低的介电常数，又具有较好的耐磨性，同时易于加工的聚碳酸酯材料，已成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法和应用。本发明通过对聚碳酸酯材料组分的设计，并进一步采用具有较低介电常数的聚四氟乙烯和铝粉，制备得到的聚碳酸酯材料具有较低的介电常数、较好的耐磨性和较好的机械性能，同时易于加工，适于聚碳酸酯材料的规模化生产。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种聚碳酸酯材料，所述聚碳酸酯材料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯60～90份、聚四氟乙烯5～15份、铝粉5～15份、偶联剂0.1～3份和分散剂0.1～2份。

本发明中，通过对聚碳酸酯材料组分的设计，并进一步采用具有较低介电常数的聚四氟乙烯和铝粉，制备得到的聚碳酸酯材料具有较低的介电常数、较好的耐磨性和较好的抗冲击性能，同时易于加工，适于聚碳酸酯材料的规模化生产。

聚四氟乙烯具有较低的介电常数、较好的化学稳定性和耐热性，其使用温度范围较为宽广为-230～260℃，但其机械强度较低，粘合性较差，本发明通过聚四氟乙烯和偶联剂的共同使用，制备得到的聚碳酸酯材料既具有较低的介电常数，又具有较好的机械性能。而铝粉具有较低的介电常数和较好的机械性能，但其分散性较差，易团聚，本发明中，通过铝粉和分散剂的共同使用，进一步降低了聚碳酸酯材料的介电常数，提高了聚碳酸酯材料的耐磨性。

本发明中，所述聚碳酸酯的重量份数可以是60份、63份、66份、70份、72份、75份、77份、80份、83份、85份、88份或90份等。

所述聚四氟乙烯的重量份数可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等。

所述铝粉的重量份数可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等。

所述偶联剂的重量份数可以是0.1份、0.2份、0.5份、0.7份、1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.3份、2.5份、2.7份或3份等。

所述分散剂的重量份数可以是0.1份、0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份或2份等。

以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。

作为本发明的优选技术方案，所述铝粉的粒径为15～50μm，例如可以是15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm等。

作为本发明的优选技术方案，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂或锆酸酯类偶联剂中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷或苯胺甲基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述钛酸酯类偶联剂选自三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯、三异硬酯酸钛酸异丙酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯或双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述铝酸酯类偶联剂选自二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯、铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯或铝酸三苄酯中的任意一种或至少两种的组分。

优选地，所述锆酸酯类偶联剂选自烷氧基三(乙烯基-乙氧基)锆酸酯、烷氧基三(对氨基苯氧基)锆酸酯、双(柠檬酸二乙酯)二丙氧基锆螯合物或四(三乙醇胺)锆酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述偶联剂与聚四氟乙烯的质量比为1:(5～50)，例如可以是1:5、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40、1:45或1:50等。

本发明中，通过控制偶联剂与聚四氟乙烯的质量比在1:(5～50)特定的比例范围内，使聚碳酸酯材料具有较低的介电常数、较好的机械性能以及较好的粘合性。若偶联剂与聚四氟乙烯的质量比较小，则制备得到的聚碳酸酯材料的粘合性较差；若偶联剂与聚四氟乙烯的质量比较大，则制备得到的聚碳酸酯材料的机械性能较差，介电常数较大。

作为本发明的优选技术方案，所述分散剂选自乙烯基双硬脂酰胺、硬酯酸单甘油酯或三硬脂酸甘油酯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述分散剂与铝粉的质量比为1:(7.5～50)，例如可以是1:7.5、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40、1:45或1:50等。

本发明中，通过控制分散剂与铝粉的质量比在1:(7.5～50)特定的比例范围内，制备得到的聚碳酸酯材料既具有较低的介电常数，又具有较好的机械性能。若分散剂与铝粉的质量比较小，则铝粉在聚碳酸酯材料中的分散性较差，由此制备得到的聚碳酸酯材料的介电常数较大；若分散剂与铝粉的质量比较大，则制备得到的聚碳酸酯材料的机械性能较差。

作为本发明的优选技术方案，所述聚碳酸酯材料中还包括0.1～2份抗氧剂，例如可以是0.1份、0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份或2份等。

优选地，所述抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯、十八烷基3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基,4-羟基苄基)均三嗪、2,4,6(1H,3H,5H)-嘧啶三酮、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]或季戊四醇二硬脂酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

作为本发明的优选技术方案，所述聚碳酸酯材料中还包括0.1～2份润滑剂，例如可以是0.1份、0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份或2份等。

优选地，所述润滑剂选自硅烷低聚物、固体石蜡、液体石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、脂肪酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酰胺、乙撑双硬酯酰胺或N,N-乙撑双硬脂酸酰胺中的任意一种或至少两种的组合。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的聚碳酸酯材料的制备方法，所述制备方法如下：

将聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝粉、偶联剂、分散剂以及任选的抗氧剂和润滑剂混合后挤出造粒，得到所述聚碳酸酯材料。

作为本发明的优选技术方案，所述混合的方法为搅拌。

优选地，所述搅拌的转速为300～1500rpm，例如可以是300rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm、1000rpm、1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm或1500rpm等。

优选地，所述混合的时间为5～15min，例如可以是5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min或15min等。

优选地，所述挤出的方法为经双螺杆挤出机挤出。

优选地，所述挤出的温度为200～280℃，例如可以是200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃、250℃、255℃、260℃、265℃、270℃、275℃或280℃等。

作为本发明的优选技术方案，所述制备方法具体如下：

在转速为300～1500rpm下，将聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝粉、偶联剂、分散剂以及任选的抗氧剂和润滑剂混合5～15min后，在200～280℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述聚碳酸酯材料。

第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的聚碳酸酯材料在半导体或集成电路中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过对聚碳酸酯材料组分的设计，通过采用聚四氟乙烯和铝粉，并进一步控制聚四氟乙烯和偶联剂以及铝粉和分散剂的质量比在特定的比例范围内，制备得到的聚碳酸酯材料既具有较低的介电常数，为2.09～2.39，又具有较好的耐磨性，其光泽保留率为71％～78％，同时本发明提供的聚碳酸酯材料具有较好的抗冲击性能，其抗冲击强度为520～600J/m，且易于加工，适于聚碳酸酯材料的规模化生产。

具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例和对比例中部分组分来源如下所示：

聚碳酸酯：鑫瑞塑胶材料有限公司；

聚四氟乙烯：Sigma-Aldrich；

铝粉：江苏天元金属粉末有限公司。

实施例1

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，所述聚碳酸酯材料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯75份、聚四氟乙烯10份、铝粉10份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.5份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯1份、乙烯基双硬脂酰胺1份和固体石蜡2份。

上述聚碳酸酯材料的制备方法如下：

在转速为1000rpm下，将聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝粉、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、乙烯基双硬脂酰胺和固体石蜡混合12min后，在250℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述聚碳酸酯材料。

实施例2

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，所述聚碳酸酯材料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯90份、聚四氟乙烯15份、铝粉8份、三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯3份、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯0.8份、硬酯酸单甘油酯0.5份和硬脂酸钙0.1份。

上述聚碳酸酯材料的制备方法如下：

在转速为500rpm下，将聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝粉、三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、硬酯酸单甘油酯和硬脂酸钙混合15min后，在240℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述聚碳酸酯材料。

实施例3

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，所述聚碳酸酯材料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯80份、聚四氟乙烯6份、铝粉15份、铝酸三甲酯0.5份、亚磷酸三(2,4-二叔丁基)酯0.1份、三硬脂酸甘油酯2份和甲撑双硬脂酸酰胺1.2份。

上述聚碳酸酯材料的制备方法如下：

在转速为300下，将聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝粉、铝酸三甲酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基)酯、三硬脂酸甘油酯和甲撑双硬脂酸酰胺混合10min，在200℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述聚碳酸酯材料。

实施例4

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，所述聚碳酸酯材料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯60份、聚四氟乙烯5份、铝粉12份、烷氧基三(对氨基苯氧基)锆酸酯0.1份、季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯2份、乙烯基双硬脂酰胺1.5份和油酸酰胺1份。

上述聚碳酸酯材料的制备方法如下：

在转速为1500rpm下，将聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝粉、烷氧基三(对氨基苯氧基)锆酸酯、季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯、乙烯基双硬脂酰胺和油酸酰胺混合5min后，在280℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述聚碳酸酯材料。

实施例5

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，所述聚碳酸酯材料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯65份、聚四氟乙烯14份、铝粉5份、双(柠檬酸二乙酯)二丙氧基锆螯合物2份和硬酯酸单甘油酯0.1份。

上述聚碳酸酯材料的制备方法如下：

在转速为1200rpm下，将聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝粉、双(柠檬酸二乙酯)二丙氧基锆螯合物和硬酯酸单甘油酯混合7min后，在260℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述聚碳酸酯材料。

实施例6

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，γ-氨丙基三甲氧基硅烷的重量份数为2份，其他条件与实施例1相同。

实施例7

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，γ-氨丙基三甲氧基硅烷的重量份数为0.2份，其他条件与实施例1相同。

实施例8

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，γ-氨丙基三甲氧基硅烷的重量份数为2.5份，其他条件与实施例1相同。

实施例9

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，γ-氨丙基三甲氧基硅烷的重量份数为0.16份，其他条件与实施例1相同。

实施例10

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，乙烯基双硬脂酰胺的重量份数为1.33份，其他条件与实施例1相同。

实施例11

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，乙烯基双硬脂酰胺的重量份数为0.2份，其他条件与实施例1相同。

实施例12

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，乙烯基双硬脂酰胺的重量份数为1.7份，其他条件与实施例1相同。

实施例13

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，乙烯基双硬脂酰胺的重量份数为0.15份，其他条件与实施例1相同。

实施例14

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，聚四氟乙烯的重量份数为5份，其他条件与实施例1相同。

实施例15

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，聚四氟乙烯的重量份数为15份，其他条件与实施例1相同。

实施例16

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，铝粉的重量份数为5份，其他条件与实施例1相同。

实施例17

本实施例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，铝粉的重量份数为15份，其他条件与实施例1相同。

对比例1

本对比例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，聚四氟乙烯的重量份数为4份，其他条件与实施例1相同。

对比例2

本对比例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，聚四氟乙烯的重量份数为20份，其他条件与实施例1相同。

对比例3

本对比例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，铝粉的重量份数为4份，其他条件与实施例1相同。

对比例4

本对比例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，铝粉的重量份数为20份，其他条件与实施例1相同。

对比例5

本对比例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，不含聚四氟乙烯，铝粉的重量份数为20份；其他条件与实施例1相同。

对比例6

本对比例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，不含γ-氨丙基三甲氧基硅烷，其他条件与实施例1相同。

对比例7

本对比例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，不含铝粉，聚四氟乙烯的重量份数为20份；其他条件与实施例1相同。

对比例8

本对比例提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述聚碳酸酯材料中，不含乙烯基双硬脂酰胺，其他条件与实施例1相同。

对上述实施例和对比例提供的聚碳酸酯材料的性能进行测试，测试标准如下：

介电常数：使用矢量网格分析仪(型号为E5080B)，根据IPC-TM-650标准采用SPDR方法对上述实施例和对比例提供的聚碳酸酯材料的性能进行测试；

光泽保留率：使用划痕硬度计(型号为ERICHSEN 249)和BYK光泽仪(微型三角度光泽仪)根据PV3987标准对上述实施例和对比你提供的聚碳酸酯材料的性能进行测试；

加工性：观察上述实施例和对比例在制备聚碳酸酯材料的过程中，其挤出造粒过程是否顺畅，并进一步观察由此聚碳酸酯材料制备得到的聚碳酸酯板表面是否有留痕现象。

冲击强度：ASTM标准。

上述实施例和对比例提供的聚碳酸酯材料性能的测试结果如下表1所示：

表1

由表1的结果可知，本发明通过对聚碳酸酯材料组分的设计，通过采用聚四氟乙烯和铝粉，并进一步控制聚四氟乙烯和偶联剂以及铝粉和分散剂的质量比在特定的比例范围内，制备得到的聚碳酸酯材料既具有较低的介电常数，为2.09～2.39，又具有较好的耐磨性，其光泽保留率为71％～78％，同时本发明提供的聚碳酸酯材料具有较好的抗冲击性能，其抗冲击强度为520～600J/m，且易于加工，适于聚碳酸酯材料的规模化生产。

与实施例1相比，若偶联剂与聚四氟乙烯的质量比较大(实施例8)，则制备得到的聚碳酸酯材料的抗冲击性能较差，其抗冲击强度为450J/m；若偶联剂与聚四氟乙烯的质量比较小(实施例9)，则制备得到的聚碳酸酯的粘合性较差，不易加工。由此可知，若偶联剂与聚四氟乙烯的质量比不在特定的比例范围内，则制备得到的聚碳酸酯材料无法同时具有较低的介电常数和较好的抗冲击性能以及较好的加工性。

与实施例1相比，若分散剂与铝粉的质量比较大(实施例12)，则制备得到的聚碳酸酯材料的抗冲击性能较差，其抗冲击强度为440J/m；若分散剂与铝粉的质量比较小(实施例13)，则制备得到的聚碳酸酯材料的介电常数较大，为2.69。由此可知，本发明通过控制分散剂与铝粉的质量比在特定的比例范围内，可使聚碳酸酯材料既具有较低的介电常数，又具有较好的机械性能。

与实施例1相比，若聚碳酸酯材料中聚四氟乙烯的含量过少(对比例1)，则制备得到的聚碳酸酯材料的介电常数较大，为2.8；若聚碳酸酯材料中聚四氟乙烯的含量过多(对比例2)，由于聚四氟乙烯的粘合性较差，聚碳酸酯材料的加工性较差，不可进行加工。由此可见，若聚四氟乙烯的含量不在特定的范围内，则制备得到的聚碳酸酯材料无法同时具备较低的介电常数和较好的加工性。

与实施例1相比，若聚碳酸酯材料中铝粉的含量过少(对比例3)，则制备得到的聚碳酸酯材料的介电常数较大，为2.76；若聚碳酸酯材料中铝粉的含量过多(对比例4)，由于铝粉的分散性较差，易团聚，因此制备得到的聚碳酸酯材料的加工性较差，留痕严重。由此可见，若铝粉的含量不在特定的范围内，则制备得到的聚碳酸酯材料无法同时具备较低的介电常数和较好的加工性。

与实施例1相比，若将聚碳酸酯材料中的聚四氟乙烯替换为铝粉(对比例5)，则制备得到的聚碳酸酯材料的加工性较差，留痕严重；若聚碳酸酯材料中不含偶联剂(对比例6)，则聚碳酸酯材料无法进行加工；若将聚碳酸酯材料中的铝粉替换为聚四氟乙烯(对比例7)，则聚碳酸酯材料的加工性价差，难以进行加工；若聚碳酸酯材料中不含分散剂(对比例8)，则制备得到的聚碳酸酯材料的加工性较差，留痕严重。由此可知，本发明通过对聚碳酸酯材料组分的设计，是其易于加工，适于聚碳酸酯材料的规模化生产。

综上所述，本发明通过对聚碳酸酯材料组分的设计，通过采用聚四氟乙烯和铝粉，并进一步控制聚四氟乙烯和偶联剂以及铝粉和分散剂的质量比在特定的比例范围内，制备得到的聚碳酸酯材料既具有较低的介电常数，又具有较好的耐磨性，同时具有较好的机械性能，且易于加工，适于聚碳酸酯材料的规模化生产。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (18)

1.一种聚碳酸酯材料，其特征在于，所述聚碳酸酯材料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯60～90份、聚四氟乙烯5～15份、铝粉5～15份、偶联剂0.1～3份和分散剂0.1～2份；

所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂或锆酸酯类偶联剂中的任意一种或至少两种的组合；

所述偶联剂与聚四氟乙烯的质量比为1:(5～50)；

所述分散剂选自乙烯基双硬脂酰胺、硬酯酸单甘油酯或三硬脂酸甘油酯中的任意一种或至少两种的组合；

所述分散剂与铝粉的质量比为1:(7.5～50)。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述铝粉的粒径为15～50μm。

3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述钛酸酯类偶联剂选自三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯、三异硬酯酸钛酸异丙酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯或双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述铝酸酯类偶联剂选自二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯、铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯或铝酸三苄酯中的任意一种或至少两种的组分。

6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述锆酸酯类偶联剂选自烷氧基三(乙烯基-乙氧基)锆酸酯、烷氧基三(对氨基苯氧基)锆酸酯、双(柠檬酸二乙酯)二丙氧基锆螯合物或四(三乙醇胺)锆酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述聚碳酸酯材料中还包括0.1～2份抗氧剂。

8.根据权利要求7所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯、十八烷基3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基,4-羟基苄基)均三嗪、2,4,6(1H,3H,5H)-嘧啶三酮、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]或季戊四醇二硬脂酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

9.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述聚碳酸酯材料中还包括0.1～2份润滑剂。

10.根据权利要求9所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述润滑剂选自硅烷低聚物、固体石蜡、液体石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、脂肪酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酰胺、乙撑双硬酯酰胺或N,N-乙撑双硬脂酸酰胺中的任意一种或至少两种的组合。

11.一种如权利要求1-10任一项所述的聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

将聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝粉、偶联剂、分散剂以及任选的抗氧剂、润滑剂混合后挤出造粒，得到所述聚碳酸酯材料。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方法为搅拌。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为300～1500rpm。

14.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为5～15min。

15.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述挤出的方法为经双螺杆挤出机挤出。

16.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述挤出的温度为200～280℃。

17.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体如下：

在转速为300～1500rpm下，将聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝粉、偶联剂、分散剂以及任选的抗氧剂和润滑剂混合5～15min后，在200～280℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述聚碳酸酯材料。

18.一种如权利要求1-10任一项所述的聚碳酸酯材料在半导体或集成电路中的应用。