Диэлектрический материал на основе политетрафторэтилена

Авторы патента:

КРАСНОВ ВАЛЕНТИН АЛЕКСАНДРОВИЧ

БОРИСОВ МАКСИМ БОРИСОВИЧ

БЕЛКИН НИКОЛАЙ ДМИТРИЕВИЧ

ДЕДЕНЕВА МАРИНА СЕРГЕЕВНА

КУЗЬМЕНКОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПУГАЧЕВ АРКАДИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ

МЕЛЬНИКОВА КЛАВДИЯ ПЕТРОВНА

ПИРОГ ОЛЬГА АНДРОНОВНА

ТУТАКОВ ОЛЕГ ВАСИЛЬЕВИЧ

ТРУНОВ ГЕННАДИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ДУБОВИК ТАТЬЯНА ВАСИЛЬЕВНА

H01B3/44 - виниловые смолы; акриловые смолы (силиконы H01B 3/46)

C08K9/02 - компоненты, обработанные неорганическими веществами

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА, включающий неорганический напол ЕНитель в виде порошка и Моноволокна, о т л И; ч аю щ и и с .я тем, что, с uejibro повышения стабильности диэлектрической проницаемости при сохранении низкихдиЭлектрическизс потерь и обеспечения способности к химической металлизации поверхности, в качестве неорганического наполнителя, он содержит порошок двуокиси титана, легированный оловом и паллсодием в соотно шении соответственно

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ..СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1 34 A

9(58 С 08 L 27/18; С 08 К 7/04, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф \

9а

ВВ

Ъг

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

I (21) 3309274/23-05 (22.) 30. 06. 81 (4.6) 07..05.83 . Бюл.. М 17 (72) В.А ° Краснов, N.E. Борисов, Н.Д.. Белкин, М.С. Деденева, Е.A.Êóçü-. менков, А..К, Пугачев, К .П, Иельни-i кова:, О.A. Пирог, О.В. Тутаков, Г,В. Трунов и Т.В. Дубовик (5 3) 678 . 74 3 .-4 1. 0 4 (088 . 8) (56 ) 1; .Панщин ЮоА., Малкевич С.Г

Дунаевская Ц.С. Фторопласты, Л., "Химия l 1978., с. 217.-219.

2. Авторское свйдетельство CCCP . 9 713886, кл. С 08 L 27/18, 1977 (прототип) °.(54)(57) ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИИ МАТЕРИАЛ

НА OCHOBg ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА, включающий неорганический наполнитель в виде порошка и моноволокна, о т л ивЂ” ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности диэлектрической проницаемости при сохранении низких диэлектрических потерь и обеспечения способности к .химической металлизации поверхности, в качестве неорганического наполйителя.он содержит порошок двуокиси титана, легированный оловом и палладием в соотношении соответственно (99,989

99, 940 ): (О, 001-0; 01 ): (0,01-0, 05 }. и моноволокно, вЫбранное из группы, включающей алюмоборосиликатное, кремнеземное,:каолиновое, базальтовое или их смеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Политетрафторэтилен 4670

Двуокись. титана, .леги- а рованная оловом и палладием в указайном соотношении 15-40

Указанное моноволокно 15-20 С

1016334

Изобретение относится к композицион ням материалам на основе политетрафторэтилена и может быть использовано в электро- и радиотехнике, в частности, для изготовления электроизоляционных изделий.

Известны композиционные материалы на основе политетрафторэтилена, содержащие наполнители вЂ” графит, бронзу, кокс, дисульфит молибдена в виде порошка и стеклянное волокно (1).

Недостатки известных композиционных материалов вЂ” ухудшение диэлектрических свойств и сложность подготовки поверхности изделий при металлизации. 35

Наиболее близким к изобретению техническим решением является материал на основе политетрафторэтилена, со держащий в качестве наполнителя молотое ультрасупертонкое базальтовое волокно в количестве 6-10 вес.Ъ и аэросил 1-3 вес.Ъ. Молотое ультрасупертонкое базальтовое волокно получают измельчением холста, при этом получают частицы с размерами по диа- 25 метру 1-3 мкм при длине 200-300 мкм, пригодные для получения композиции.

Применяемый аэросил марки A-380 представляет собой двуокись кремния с удельной поверхностью 380 и /ч 21.

Основные недостатки известной композиции вЂ” отсутствие стабильности диэлектрической проницаемости и адгезии к другим материалам, невозможность металлизации поверхности химическим методом,а также неоднородность материала, что создает неоднородность диэлектрических свойств материала и ограничивает возможность применения его для изготовления электроизоляционных изделий. 40

Для обеспечения способности политетрафторэтилена и материалов на его основе к металлизации поверхность изделий подвергают обработке растворами натрия или тлеющим электричес- 4 > ким разрядом в условиях вакуума с последующей дополнительной обработкой ее растворами солей благородных металлов, например растворами хлоридов золота, серебра, платины или палладия в соляной кислоте. После обработки поверхности изделий по известной технологии она приобретает способность к химической металлизации, однако указанная обработка ухудшает диэлектрические свойства материала, например, тангенс угла диэлектрических потерь снижается с 2 10 до

2.10 5, удельное поверхностное электросопротивление с 1 10" до 2 10л Ом, при этом покрытия, полученные химичес- 60 ким методом, имеют низкую адгезию.

Цель изобретения вЂ” улу йаение стабильности диэлектрической проницаемости при сохранении низких диэлектри час х потерь и обеспечение способности к химической металлизации поверхности.

Для достижения поставленной цели диэлектрический материал на основе политетрафторэтилена, включающий неорганический наполнитель в виде порошка и моноволокна, в качестве неорганического наполнителя содержит порошок двуокиси титана, легированной оловом и палладием в соотношении соответственно (99,989-99,940)

: (0,001-0,01 ): (О, 01-0, 05 ) и моноволокно, выбранное из группы, включающей алюмоборосиликатное, кремнеземное, каолиновое, базальтовое или их смеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Политетр фторэтилен 40-70

Двуокись титана, легированная оловом и палладием 15-40

Моноволокно 15-20

Указанное моноволокно представляет собой частицы диаметром 0,510 мкм при длине 10-100 мкм.

Порошкообразная двуокись титана содержит в качестве легирующих добавок олово и палладий удельная поI г верхность составляет 2500-5000 см /г °

Диэлектрический материал на основе политетрафторэтилена получают путем смешивания компонентов, полученную смесь таблетируют в пресс-формах при удельном давлении 10-25 МПа, затем заготовку (таблетку ) подвергают термообработке B свободном состоянии в электропечи с вращающимся подом и рециркуляцией воздуха внутри рабочей камеры. Температура термообработки

370-390 >С. Бремя термообработки 3035 мин на 1 мм высоты заготовки. После выдержки при температуре заготовку охлаждают до нормальной температуры.

Примеры предлагаемого диэлектрического материала на основе политетрафторэтилена и свойства представлены в табл. 1 и 2 соответственно.

9 Полученные заготовки из диэлектрического материала после механической обработки обрабатывают в растворе химической металлизации следующего состава, г/л:

Медь сернокислая 35

Сегнетова соль 140

Едкий натр 50

Натрий углекислый 30

Формалин, мл/л 80-100

Процесс химической металлизации проводят в течение 25-30 мин, после чего заготовки промывают водой в течение 15-20 мин.

Сравнительные характеристики полученного слоя меди на поверхности материалов представлены в табл . 3.

Как видно из табл. 2 и 3, диэлектрическая проницаемость полученного диэлектрического материала 3 начитель1016334 но улучшается (в 10 раз) при сохранении низких диэлектрических потерь, .

При содержании двуокиси титана легированной 15-40 мас.% и моноволокна или смеси моноволокон от 15-20 мас.Ъ обеспечивается процесс химического осаждения металла на поверхности материала после механической обработки, Содержание двуокиси титана легированной выше 40 мас.Ъ и моноволокна или смеси моноволокон выше 20 мас.а не. 10 улучшает процесс металлизации и не

Таблица 1

Соотношение компонентов, мас. Ъ < по примеру компонент

1 (контрольный) 8 (контрольный) Политетрафторэтилен

30 40 40 55 50 70 70 70

45 40 40 30 20 15 15 10

Двуокись титана

Легированное моноволокно: алюмоборосиликатное

5 5

5 10

5 кремнеземное

10 базальтовое

15 каолиновое

Таблица 2

Примеры композицйонного материала на основе политетрафторэтилена

Показатели

Известный 1 2 3 (контрольный) Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 10 Гц.0,0009

5,8+0,6

5,2+0,5 5,2+0,5

Удельное объемное электросопротивлрние, QM-см

2 ° 10 1. 10

3-10

5 ° 10

Удельное поверхностное электросопротивление, Ом

6 ° 10

3..10 2 10

4 "10

Диэлектрическая проницаемость при частоте 10 Гц, % 2,35+5

v,придает материалу новых полезных свойств °

Полученный диэле.;трический материал может быть использован при изготовлении печатных схем средствами аддитивной технологии, что позволяет снизить их стоимость в 3-4 раза по сравнению с фольгированными материалами, исключить расход фольги, закупаемой по импорту, и повысить плотность монтажа.

0,0008 0,0006 0,0006

1016334

Продолжение табл. 2

Примеры композиционного материала на основе политетрафторэтилена

Показатели

0,0004 0,0004 (ф004

4,4+0,5 4,2+0,45 2,9+0,5 2,9+0,5 2,6 0 99

Удельное объемное элек гросопротивление., См см

4 -10 4 10 2. 10 2 10 2 10

Удельное поверх-. ностное электросопротивление, OM 4:.10 4 10 2-10" 2 10 2-10

О ц а 3

Табли