專利名稱：一種γ射線輻照制備低介電聚苯乙烯交聯(lián)材料的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于聚合物自由基本體交聯(lián)聚合領域，具體涉及采用Y射線輻照聚苯こ烯進行本體交聯(lián)聚合的技術，在較低的溫度下無需加入引發(fā)劑即可實現(xiàn)聚苯こ烯的快速交聯(lián)，是ー種聚合物結構材料制備方法。
背景技術：
低介電材料通常是指其相對介電常數(shù)低于3. 6且在寬頻段下介電損耗較低的材料，它是當前微波通訊、半導體等行業(yè)應用廣泛的材料之一。降低通訊設備、集成電路等系統(tǒng)中的介電損耗，可以減弱電信號的損失、集成電路的漏電電流以及導線之間的電容效應等，對于這些系統(tǒng)十分重要。聚苯こ烯交聯(lián)材料就是這樣ー種性能優(yōu)異的低介電材料，它的介電常數(shù)和介電損耗在IlOGHz范圍內(nèi)穩(wěn)定且極低，具有極廣泛的應用領域。
通過自由基本體聚合制備聚苯こ烯交聯(lián)材料時，需加入引發(fā)劑引發(fā)反應。首先，引發(fā)劑的存在本身對體系的介電性能有一定的影響，而反應又無法保證其完全分解且無殘留物，故對聚苯こ烯交聯(lián)材料介電性能的影響無法排除。其次，反應需在較高溫度下引發(fā)，且過程放熱劇烈；隨著反應的進行，體系開始凝膠，導熱系數(shù)呈指數(shù)級下降，散熱困難。故體系內(nèi)熱量極易堆積，輕則影響分子量分布和強度，重則發(fā)生“暴聚”?？紤]到散熱問題，制備產(chǎn)品的厚度就受到了極大的限制。另外，此方法制備產(chǎn)品的周期較長，遠遠超過引發(fā)劑的半衰期，導致體系交聯(lián)程度不易控制。本發(fā)明采用Y射線引發(fā)交聯(lián)聚合技術，能夠很好的解決以上這些問題。Y射線輻照交聯(lián)聚合是指在Y射線的輻照下，體系中的單體受激發(fā)產(chǎn)生自由基而引發(fā)交聯(lián)聚合得到所需的高聚物。這是ー項環(huán)境友好的緑色技木。它主要有以下突出的優(yōu)點(1) Y射線輻射能高，無需引發(fā)劑即可引發(fā)交聯(lián)聚合；(2)反應在室溫下引發(fā)，安全性高；(3) Y射線穿透能力強，可一次性制備各種厚度的聚苯こ烯交聯(lián)材料；(4)反應速度快，生產(chǎn)效率高。本發(fā)明所介紹的通過Y射線輻照交聯(lián)聚合制備低介電聚苯こ烯交聯(lián)材料的方法，擴大了輻射聚合-交聯(lián)領域，對于其他同類性質(zhì)材料的制備有著指導意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的g在提供ー種Y射線輻照制備低介電聚苯こ烯交聯(lián)材料的方法。通過控制聚苯こ烯線性預聚物的分子量，使之與交聯(lián)劑充分混合，控制Y射線輻照強度，即可制備出質(zhì)輕透明、性能優(yōu)異的聚苯こ烯交聯(lián)塊體材料。本發(fā)明提供的技術方案是
ー種低介電性能聚苯こ烯交聯(lián)材料的制備方法，其方法為Y射線引發(fā)交聯(lián)聚合，以苯こ烯為單體，過氧化苯甲酰為引發(fā)劑合成聚苯こ烯線性預聚體，向該預聚體中加入交聯(lián)劑ニこ烯基苯并混合均勻，以Y射線引發(fā)交聯(lián)反應，即得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。本發(fā)明的低介電性能聚苯こ烯交聯(lián)材料的制備方法步驟為1)將苯こ烯和過氧化苯甲酰按質(zhì)量比1000:廣40混合后，在反應釜里充入氬氣，控制溫度在7(T85°C之間進行聚合，3(T80min后得到用于Y射線照射的線性聚苯こ烯預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度范圍為50(T3500mPa*s (參見本申請人申請的中國發(fā)明專利CN201110185819. 6)；
2)向步驟I)所得的預聚體加入交聯(lián)劑ニこ烯基苯，其含量為預聚體質(zhì)量的O.19Γ10% ；
3)將步驟2)得到的混合物注入模具中，排除空氣并充入氬氣，密封，接受輻照劑量為100(T70000Gray的、射線照射，即得到聚苯こ烯交聯(lián)材料產(chǎn)物。本發(fā)明的低介電性能聚苯こ烯交聯(lián)材料制備方法的優(yōu)選方案為
1)將苯こ烯和過氧化苯甲酰按質(zhì)量比1000:3混合后，在反應釜里充入氬氣，控制溫度在80°C進行聚合，60min后得到用于Y射線照射的線性聚苯こ烯預聚體，其在25°C溫度下粘度范圍為100(T2500mpa*s ；
2)向步驟I)所得的預聚體加入交聯(lián)劑ニこ烯基苯，其含量為預聚體質(zhì)量的2%；
3)將步驟2)得到的混合物注入模具中，排除空氣并充入氬氣，密封，接受輻照劑量為7000Gray的、射線照射，即得到聚苯こ烯交聯(lián)材料產(chǎn)物。本發(fā)明將Y射線輻照技術與本體交聯(lián)聚合技術結合起來，有效地解決了低介電材料制備過程當中的一些技術問題，且生產(chǎn)周期短，耗能少，有利于改善工作環(huán)境。


圖I:實施例I最終產(chǎn)物的介電常數(shù)-頻率圖 圖2 :實施例I最終產(chǎn)物的介電損耗-頻率圖
介電性能測試頻率范圍為f 20GHz。從圖I中可看出，在f IlGHz范圍內(nèi)聚苯こ烯交聯(lián)材料的介電常數(shù)在2. 3Γ2. 40之間呈上升趨勢；在If 14GHz范圍內(nèi)快速下降至2. 13 ;其后保持在2. 13^2. 20的范圍內(nèi)。從圖2中可以看出，在2GHz之前，聚苯こ烯交聯(lián)材料的介電損耗從O. 056 下降至O. 023 ;在2 9GHz范圍內(nèi)基本穩(wěn)定在O. OOf O. 023的范圍；其后，由于頻率的升高，介電損耗出現(xiàn)較大波動，在13. 5GHz處達到的最大值O. 236。材料介電性能優(yōu)異，是優(yōu)良的低介電性能材料。
具體實施例方式實施例I
1)將600g苯こ烯和I.Sg過氧化苯甲?；旌虾笾糜诜磻?，將反應釜抽真空后充入氬氣，控制溫度在80°C進行聚合，60min后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為2000mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入4gニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ；
3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為7000Gray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。最終所得產(chǎn)物的介電常數(shù)見圖1，介電損耗見圖2。實施例2
I)將600g苯こ烯和O. 6g過氧化苯甲?；旌虾笾糜诜磻?，將反應釜抽真空后充入氬氣，控制溫度在80°C進行聚合，70min后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為2000mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入4gニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ；
3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為7000Gray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。實施例3
1)將600g苯こ烯和24g過氧化苯甲?；旌虾笾糜诜磻?，將反應釜抽真空后充入氬氣，控制溫度在80°C進行聚合，40min后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為2000mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入4gニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ； 3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為7000Gray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。實施例4
1)將600g苯こ烯和I.Sg過氧化苯甲酰混合后置于反應釜中，將反應釜抽真空后充入氬氣，控制溫度在75°C進行聚合，SOmin后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為2000mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入4gニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ；
3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為7000Gray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。實施例5
1)將600g苯こ烯和I.Sg過氧化苯甲酰混合后置于反應釜中，將反應釜抽真空后充入氬氣，控制溫度在85°C進行聚合，30min后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為2000mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入4gニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ；
3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為7000Gray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。實施例6
1)將600g苯こ烯和I.Sg過氧化苯甲?；旌虾笾糜诜磻校瑢⒎磻檎婵蘸蟪淙霘鍤?，控制溫度在80°C進行聚合，50min后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為500mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入4gニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ；
3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為7000Gray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。實施例7
1)將600g苯こ烯和I.Sg過氧化苯甲酰混合后置于反應釜中，將反應釜抽真空后充入氬氣，控制溫度在80°C進行聚合，70min后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為3500mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入4gニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ；
3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為7000Gray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。
實施例8
1)將600g苯こ烯和I.Sg過氧化苯甲酰混合后置于反應釜中，將反應釜抽真空后充入氬氣，控制溫度在80°C進行聚合，60min后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為2000mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入O.2g ニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ；
3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為7000Gray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。實施例9
1)將600g苯こ烯和I.Sg過氧化苯甲?；旌虾笾糜诜磻校瑢⒎磻檎婵蘸蟪淙霘鍤?，控制溫度在80°C進行聚合，60min后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為2000mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入20gニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ；
3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為7000Gray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。實施例10
1)將600g苯こ烯和I.Sg過氧化苯甲?；旌虾笾糜诜磻?，將反應釜抽真空后充入氬氣，控制溫度在80°C進行聚合，60min后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為2000mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入4gニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ；
3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為IOOOGray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。實施例11
1)將600g苯こ烯和I.Sg過氧化苯甲?；旌虾笾糜诜磻?，將反應釜抽真空后充入氬氣，控制溫度在80°C進行聚合，60min后得到產(chǎn)物聚苯こ烯線性預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度為2000mpa*s ；
2)在步驟I)所得的200g預聚體中加入4gニこ烯基苯(DVB)，攪拌Ih ；
3)將步驟2)得到的混合物料注入模具中，通入氬氣后密封，接受劑量為70000Gray的Y射線照射，得到聚苯こ烯交聯(lián)材料。
權利要求
1.一種低介電性能聚苯乙烯交聯(lián)材料的制備方法，其特征是其方法為Y射線引發(fā)交聯(lián)聚合，以苯乙烯為單體，過氧化苯甲酰為引發(fā)劑合成聚苯乙烯線性預聚體，向該預聚體中加入交聯(lián)劑二乙烯基苯并混合均勻，以Y射線引發(fā)交聯(lián)反應，即得到聚苯乙烯交聯(lián)材料。
2.如權利要求I所述的低介電性能聚苯乙烯交聯(lián)材料的制備方法，其特征在于，制備聚苯乙烯交聯(lián)材料過步驟為 1)將苯乙烯和過氧化苯甲酰按質(zhì)量比1000Γ40混合后，在反應釜里充入氬氣，控制溫度在7(T85°C之間進行聚合，3(T80min后得到用于Y射線照射的線性聚苯乙烯預聚體，該預聚體25°C溫度下粘度范圍為50(T3500mPa*s ； 2)向步驟I)所得的預聚體加入交聯(lián)劑二乙烯基苯，其含量為預聚體質(zhì)量的O.Γ10% ； 3)將步驟2)得到的混合物注入模具中，排除空氣并充入氬氣，密封，接受輻照劑量為100(T70000Gray的、射線照射，即得到聚苯乙烯交聯(lián)材料產(chǎn)物。
3.如權利要求I或2所述的低介電性能聚苯乙烯交聯(lián)材料制備方法，其特征在于，制備步驟為 1)將苯乙烯和過氧化苯甲酰按質(zhì)量比10003混合后，在反應釜里充入氬氣，控制溫度在80°C進行聚合，60min后得到用于Y射線照射的線性聚苯乙烯預聚體，其在25°C溫度下粘度范圍為100(T2500mpa*s ； 2)向步驟I)所得的預聚體加入交聯(lián)劑二乙烯基苯，其含量為預聚體質(zhì)量的2%； 3)將步驟2)得到的混合物注入模具中，排除空氣并充入氬氣，密封，接受輻照劑量為7000Gray的、射線照射，得到聚苯乙烯交聯(lián)材料產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種γ射線輻照制備低介電聚苯乙烯交聯(lián)材料的方法，此方法以苯乙烯為單體，過氧化苯甲酰為引發(fā)劑合成聚苯乙烯線性預聚體，該預聚體25℃溫度下粘度范圍為500~3500mpa s，向該預聚體中加入交聯(lián)劑二乙烯基苯并混合均勻，注入到模具并充氬氣密封以γ射線引發(fā)交聯(lián)反應，接受輻照劑量為1000~70000Gray，即得到聚苯乙烯交聯(lián)材料。該方法無需引發(fā)劑，且能在室溫下安全快速地實現(xiàn)交聯(lián)聚合反應，制備出質(zhì)輕透明、性能優(yōu)異的聚苯乙烯交聯(lián)材料。
文檔編號C08F212/08GK102838762SQ20121034053
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權日2012年9月14日
發(fā)明者朱泉峣, 俞悅, 孫華君, 陳文 , 王鈞, 王翔, 段華軍, 徐任信 申請人:武漢理工大學