一种预浸料及其形成方法和透波材料

本发明涉及复合材料领域，具体而言，涉及一种预浸料及其形成方法和透 波材料。

预浸料是用树脂在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体 与增强体的组合物，即，一种复合材料。他的一些性质细节带入复合材料中， 是复合材料的基础。复合材料的性能很大程度上取决于预浸料的性能。对于复 合材料设计师来说，预浸料是具有一定力学性能的结构单元，可用以进行结构 设计。对于复合材料工艺工程师而言，预浸料是制造结构的原料，可直接用于 制造各种复合材料构建。预浸料对复合材料的应用和发展具有重要意义。

按物理状态分类，预浸料分成单向预浸料、单向织物预浸料、织物预浸料； 按树脂基体不同，预浸料分成热固性树脂预浸料和热塑性树脂预浸料；按增强 材料不同，分成碳纤维(织物)预浸料、玻璃纤维(织物)预浸料、芳纶(织物)预浸 料。

现有的制造预浸料的方法为粉末预浸料法，是指树脂粉末附着于纤维上, 经过部分熔化,形成树脂不连续,纤维未被树脂充分浸透的一种复合物。其他制 造预浸料的方法还有溶液浸渍法，是指将树脂溶解于溶剂中，使其成为一定浓 度的溶液，然后将纤维束或织物以预定的速度通过树脂基体溶液，使其浸上定 量的树脂基体，其后再通过加热的方法去除溶剂，最终形成预浸料。但现有技 术中所使用的生产预浸料的方法工艺较为复杂且能耗较大。

预浸料具有良好的力学性能和化学稳定性并且具有良好的工业化生产的 前景，因此，其广泛的应用于电子器件等需要高可靠性的领域中。然而，现有 的预浸料虽然具有良好的力学性能及化学稳定性，但其介电性能并不尽如人 意。目前最常用的浸润料及类似应用件是采用玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维作 为增强材料，环氧树脂作为基体原材料。然而基于上述组合物加工成的预浸料 或应用件的介电常数及介电损耗较大，介电常数一般为4.5左右而介电损耗在 0.025左右。因此，期望开发一种具有低介电常数低介电损耗的预浸料以及相 关的制造方法。

针对现有技术中预浸料的高介电常数高介电损耗的问题，本发明提供了一 种预浸料及其形成方法和透波材料。

根据本发明的一个方面，提供了一种预浸料，该预浸料具有低介电常数及 低介电损耗。根据本发明的预浸料包括：

纤维20%-60%（重量）；

低介电常数材料10%-30%（重量）；以及

树脂20%-60%（重量）。

在一些实施例中，低介电常数材料为低介电常数高分子微粉。

在一些实施例中，树脂为热固性树脂或树脂为热塑性树脂。

在一些实施例中，预浸料进一步包括1%（重量）的加工助剂。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造预浸料的方法。

该方法包括：

将树脂及低介电常数材料进行混合形成混合物；

将混合物涂覆于离型纸形成树脂胶膜；以及

将树脂胶膜含浸到纤维中。

在一些实施例中，在将树脂及低介电常数材料进行混合的步骤中，树 脂的重量为预浸料总重量的20%-60%。

在一些实施例中，树脂为热固性树脂或热塑性树脂。

在一些实施例中，在将树脂及低介电常数材料进行混合的步骤中，低 介电常数材料的重量为预浸料总重量的10%-30%。

在一些实施例中，低介电常数材料为低介电常数高分子微粉。

在一些实施例中，在将树脂及低介电常数材料进行混合的步骤中，加 入加工助剂，加工助剂的重量为预浸料总重量的1%。

在一些实施例中，使用上胶机实施将混合物涂覆于离型纸的步骤。

在一些实施例中，在30℃至150℃的范围内，实施将混合物涂覆于离 型纸形成树脂胶膜的步骤。

在一些实施例中，在50℃的条件下，实施将混合物涂覆于离型纸形成 树脂胶膜的步骤。

在一些实施例中，在将混合物涂覆于离型纸形成树脂胶膜的步骤中， 混合物涂覆的牵引速度介于2.5m/min至3.5m/min。

在一些实施例中，在将混合物涂覆于离型纸形成树脂胶膜的步骤中， 混合物涂覆的牵引速度为3m/min

在一些实施例中，在0.01MPa的压力下实施将混合物涂覆于离型纸形 成树脂胶膜的步骤。

在一些实施例中，树脂胶膜的厚度为0.1mm至2mm。

在一些实施例中，树脂胶膜的克重为130g/m2至140g/m2。

在一些实施例中，树脂胶膜的克重为133g/m2至137g/m2。

在一些实施例中，在将混合物涂覆于离型纸形成树脂胶膜的步骤之后， 进一步包括检测树脂胶膜厚度的步骤。

在一些实施例中，使用红外膜厚测量仪实施检测树脂胶膜厚度的步骤。

在一些实施例中，在将树脂胶膜含浸到纤维中的步骤中，纤维的重量 为预浸料总重量的20%-60%。

在一些实施例中，预浸料的含树脂量为20%-60%。

在一些实施例中，在50℃至100℃的范围内实施将树脂胶膜含浸到纤 维中的步骤。

在一些实施例中，在80℃的条件下实施将树脂胶膜含浸到纤维中的步 骤。

在一些实施例中，在将树脂胶膜含浸到纤维中的步骤中，树脂胶膜含 浸的牵引速度介于0.5m/min至1.5m/min的范围内。

在一些实施例中，在将树脂胶膜含浸到纤维中的步骤中，树脂胶膜含 浸的牵引速度为1m/min。

在一些实施例中，在0.05MPa的压力下实施将树脂胶膜含浸到纤维中 的步骤。

根据本发明的再一方面，本发明还提供了一种通过上述的预浸料成型的 透波材料。

在一些实施例中，透波材料通过真空袋成型或热压罐成型而成型。

在一些实施例中，透波材料用于制备天线罩、天线背板或高频线路板。

本发明提出的预浸料具有低介电常数及低介电损耗的优势，能够克服 相关技术中预浸料性质上存在的缺陷，有助于改善最终成品的质量；而本 发明提出的预浸料形成方法不仅能够加工出性能更优的预浸料，而且能够 避免采用加热、蒸发等工艺步骤，从而降低了工艺的复杂度和成本，提高 了生产效率。

图1是根据本发明实施例的用于制造具有低介电常数及低介电损耗的 预浸料的方法的流程图。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获 得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

预浸料的制造方法

如图1的步骤S101所示，使用搅拌机将树脂及低介电常数材料进行混 合，混合时间为30分钟至1小时。在完全混合均匀后形成树脂与低介电常 数材料的混合物。

在步骤S101中所使用的树脂可以为热固性树脂，包括环氧树脂、聚酯 树脂、环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、三聚氰胺 甲醛树脂、呋喃树脂、有机硅树脂或聚丁二烯树脂等。尽管在本文中仅例 举了可使用的热固性树脂的实例，但本领域普通技术人员应该理解，也可 以使用热塑性树脂替代热固性树脂。在步骤S101中，所使用的低介电常数 材料通常为低介电常数高分子材料，包括聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚芳基 醚、聚芳基醚酮、苯并恶嗪聚合物、苯并环丁烯树脂和SiLK等。

如图1的步骤S103所示，在30℃至150℃的条件下，使用上胶机将步 骤S101中的混合物涂敷于离型纸上形成树脂胶膜，其中上胶温度应为30℃ 至100℃。在上胶过程中，牵引机的迁移速率为2.5m/min至3.5m/min，优 选值为3.0m/min；上胶机的压力为0.01MPa。在通过牵引机牵引树脂胶膜 的过程中，透过红外设备及探测设备准确的监控涂胶厚度。上胶步骤结束 后，离型纸上的树胶胶膜的厚度为0.1mm至2mm，优选值为0.2mm；且树 脂胶膜的克重为120g/m2至150g/m2，优选值为133g/m2。在步骤S103中， 所使用的离型纸可以包括超级亚光纸、乳胶饱和加压纸、尺寸稳定纸、聚 乙烯涂覆纸或单面加压纸等。

如图1的步骤105所示，将步骤S103中形成的树脂胶膜含浸到纤维中 从而形成成品预浸料。在步骤105中，在50℃至100℃的范围内实施含浸 工艺；且含浸工艺的压力为0.05MPa。在含浸工艺中，牵引机的牵引速率 为0.5m/min至1.5m/min，优选值为1.0m/min。最终形成的成品预浸料的膜 厚为0.5mm至2.5mm；且成品预浸料的含树脂量为20%至60%。在步骤 S105中，使用的纤维包括超高分子量聚乙烯纤维、石英纤维、芳纶纤维、 玻璃纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、 聚酰胺纤维或聚对苯二甲酸乙二酯等。

实施例1

如表1所示，使用搅拌机将99.6g的环氧树脂、31.54g的聚四氟乙烯及 1.66g的加工助剂进行混合，混合时间为30分钟至1小时，在完全混合均 匀后形成混合物。在30℃至150℃的条件下，使用上胶机将混合物涂敷于 离型纸（聚乙烯涂覆纸）上形成树脂胶膜。上胶完成后树脂胶膜的克重为 133g/m2。然后将树脂胶膜含浸到33.2g的超高分子量聚乙烯纤维中从而形 成成品预浸料。制成的成品预浸料的含树脂量为60%。

实施例2

如表1所示，使用搅拌机将65g的环氧树脂、61.75g的聚四氟乙烯及 3.25g的加工助剂进行混合，混合时间为30分钟至1小时，在完全混合均 匀后形成混合物。在30℃至150℃的条件下，使用上胶机将混合物涂敷于 离型纸（聚乙烯涂覆纸）上形成树脂胶膜。上胶完成后树脂胶膜的克重为 130g/m2。然后将树脂胶膜含浸到195g的超高分子量聚乙烯纤维中从而形 成成品预浸料。制成的成品预浸料的含树脂量为20%。

实施例3

如表1所示，使用搅拌机将99.9g的环氧树脂、29.97g的聚四氟乙烯及 3.33g的加工助剂进行混合，混合时间为30分钟至1小时，在完全混合均 匀后形成混合物。在30℃至150℃的条件下，使用上胶机将混合物涂敷于 离型纸（聚乙烯涂覆纸）上形成树脂胶膜。上胶完成后树脂胶膜的克重为 133g/m2。然后将树脂胶膜含浸到199.8g的超高分子量聚乙烯纤维中从而形 成成品预浸料。制成的成品预浸料的含树脂量为30%。

实施例4

如表1所示，使用搅拌机将103.2g的双马来酰亚胺树脂、30.96g的聚 酰亚胺及2.58g的加工助剂进行混合，混合时间为30分钟至1小时，在完 全混合均匀后形成混合物。在30℃至150℃的条件下，使用上胶机将混合 物涂敷于离型纸（单面加压纸）上形成树脂胶膜。上胶完成后树脂胶膜的 克重为137g/m2。然后将树脂胶膜含浸到121.26g的超聚丙烯纤维中从而形 成成品预浸料。制成的成品预浸料的含树脂量为40%。

实施例5

如表1所示，使用搅拌机将115g的聚丁二烯树脂、23g的聚四氟乙烯 及2.3g的加工助剂进行混合，混合时间为30分钟至1小时，在完全混合均 匀后形成混合物。在30℃至150℃的条件下，使用上胶机将混合物涂敷于 离型纸（聚乙烯涂覆纸）上形成树脂胶膜。上胶完成后树脂胶膜的克重为 140g/m2。然后将树脂胶膜含浸到89.7g的超高分子量聚丙烯腈纤维中从而 形成成品预浸料。制成的成品预浸料的含树脂量为50%。

本领域普通技术人员应该明了，所使用的树脂为热塑性树脂的情况下， 在上述实施例中，加工助剂还应加入有固化剂，以保证在加工过程中热塑 性树脂的成型。

对比例1

如表1所示，使用搅拌机将100g的环氧树脂1.7g的加工助剂进行混合， 混合时间为30分钟至1小时，在完全混合均匀后形成混合物。在30℃至 150℃的条件下，使用上胶机将混合物涂敷于离型纸（聚乙烯涂覆纸）上形 成树脂胶膜。上胶完成后树脂胶膜的克重为100g/m2。然后将树脂胶膜含浸 到66.7g的玻璃纤维中从而形成成品预浸料。制成的成品预浸料的含树脂量 约为60%。

表1实施例1至实施例5及对比例1中各组分重量及重量百分比

介电常数测试及介电损耗测试

使用AET高频(微波)介电常数分析仪分别对实施例1至实施例5中所 制成的成品预浸料进行介电常数测试及介电损耗测试。测试结果如下：

  介电常数 介电损耗

实施例1 2.20 0.003

实施例2 2.25 0.003

实施例3 2.57 0.008

实施例4 2.34 0.005

实施例5 2.50 0.007

对比例1 4.5 0.025

表2介电常数及介电损耗测试结果

如表2所示，与对比例1相比，本发明的预浸料均具有较低的介电常 数及低介电损耗，使用实施例1至实施例5的方法制造的预浸料的介电常 数均小于2.60且其介电损耗均小于0.009。并且从表2中可以看出，相比 于低介电常数材料添加量较少的实施例3，低介电常数材料添加量较多的 实施例1表现出更低的介电常数及低介电损耗。

预浸料的成型

将实施例1至实施例5中形成的任一种预浸料加入预定的模具中。在 将预浸料加入到模具之前，在模具内涂刷外脱模剂，脱模剂可以包括油酸、 石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、有机硅油、硅脂和硅橡胶等。在对预浸料进行 预热和预加压之后，将预浸料放入模压设备中。在模压设备中，保压时间 介于20分钟至120分钟的范围内，成型压力介于15MPa至29MPa的范围 内，成型温度介于150℃至180℃的范围内，保温时间介于3分钟至5分钟 的范围内。在一些实施例中，所使用的成型工艺可以是真空袋成型或热压 罐成型等。通过上述工艺成型得到透波材料。所制备的透波材料的使用温 度介于约-50℃至200℃的范围内，优选的使用温度介于约-50℃至80℃的范 围内，进一步优选的使用温度介于约-10℃至80℃的范围内。所得到的透波 材料可以用于制备诸如天线罩、天线背板或高频线路板等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。