SiO2對聚四氟乙烯復(fù)合薄膜性能的影響
導(dǎo)讀:聚四氟乙烯因?yàn)槠鋬?yōu)良的性能，被廣泛應(yīng)用在更個實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中，天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司考慮到其疏水性，本文選用三種具有代表性的含不同疏水基團(tuán)的偶聯(lián)劑，采用干法改性的方式
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發(fā)布日期：2019-12-23 09:01【大 中 小】
天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司隨著現(xiàn)代通訊、信息產(chǎn)業(yè)等的迅猛發(fā)展以及人們對信息傳輸系統(tǒng)的高速度、寬帶寬的需求，對微電子材料提出了更高的要求。由于聚四氟乙烯（PTFE）具有很低的介電常數(shù)和較小的介電損耗使其滿足信息高速、無損傳播的要求，但純PTFE材料的線型熱膨脹系數(shù)大，且易蠕變導(dǎo)致材料長期使用時易發(fā)生變形、剝離甚至斷裂。因此，一般采用填充無機(jī)粒子（如玻璃纖維、SiO2、TiO2、Al2O3等）和有機(jī)填料等方法對PTFE進(jìn)行復(fù)合改性，使其既保持了PTFE的優(yōu)良性能又能夠提高PTFE的尺寸穩(wěn)定性和耐磨性等。天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司考慮到PTFE的疏水性，本文選用三種具有代表性的含不同疏水基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，即含苯基的偶聯(lián)劑1(Ph-1)、含氟基的偶聯(lián)劑2(F-2)和含環(huán)氧丙氧基的偶聯(lián)劑3(GP-3)，采用干法改性的方式對SiO2進(jìn)行表面改性，并采用空氣輔助干法共混、冷壓燒結(jié)并車削成膜的方法制備了SiO2填充量為35wt%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、厚度為50μm的聚四氟乙烯(PTFE)基復(fù)合薄膜，探討了偶聯(lián)劑加入對SiO2與PTFE界面作用的影響，并系統(tǒng)研究了偶聯(lián)劑種類和含量與SiO2/PTFE復(fù)合薄膜的成膜性能、力學(xué)性能和介電性能的關(guān)系。
1.SiO2/PTFE復(fù)合薄膜的宏觀性能
為不同含量F-2硅烷偶聯(lián)劑對SiO2/PTFE復(fù)合薄膜密度、吸水率、力學(xué)性能和介電性能的影響。改性后SiO2/PTFE復(fù)合薄膜的致密度均高于未改性SiO2，說明改性后SiO2/PTFE復(fù)合薄膜界面相容性好，孔隙率低，因而薄膜的致密度較高。當(dāng)偶聯(lián)劑含量超過0.3%時，復(fù)合薄膜的致密度顯著降低，從對薄膜的微觀形貌分析可知，偶聯(lián)劑含量過高使SiO2在PTFE中團(tuán)聚并降低了界面相容性，復(fù)合薄膜的針孔缺陷增加，因此薄膜的致密度顯著下降。而隨著硅烷偶聯(lián)劑含量增加，復(fù)合薄膜的吸水率先減小再緩慢增加，當(dāng)偶聯(lián)劑含量為0.9%時，薄膜吸水率最小，為0.025%。這是因?yàn)楫?dāng)偶聯(lián)劑含量為0.3%時，雖然薄膜的孔隙率最低，但其表面疏水性能相對較差，因而吸水率雖有一定降低，但仍高于偶聯(lián)劑含量≥0.9%的薄膜。當(dāng)偶聯(lián)劑含量進(jìn)一步增加到1.5%時，隨偶聯(lián)劑含量的增加，薄膜致密度下降，因而吸水率有一定程度的增加，但增幅較小。
2.結(jié)論
天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司利用干法改性工藝制備了含苯基的硅烷偶聯(lián)劑1（Ph-1），含氟基的硅烷偶聯(lián)劑2（F-2）和含環(huán)氧丙氧基的硅烷偶聯(lián)劑3（GP-3）三種不同硅烷偶聯(lián)劑改性的SiO2，并采用空氣輔助干法共混、冷壓燒結(jié)并車削成膜的方法制備了SiO2填充量為35wt%、厚度為50μm的聚四氟乙烯(PTFE)基復(fù)合薄膜。研究了硅烷偶聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)和含量對SiO2表面化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能的影響，并對改性SiO2與PTFE的界面作用及其對復(fù)合薄膜的性能影響進(jìn)行了分析。
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