一种5G通信用低介电低损耗的层压绝缘板的制作方法

一种5g通信用低介电低损耗的层压绝缘板
技术领域
1.本发明属于层压绝缘板技术领域，具体的说是一种5g通信用低介电低损耗的层压绝缘板。


背景技术：

2.随着全球信息技术向数字化、网络化迅速发展，以及云端计算、存储技术的广泛应用，全球数据交换总量成倍增长，超大容量的信息传输、超快速度和超高密度的信息处理，成为信息及通信设备(ict)技术发展所追求的目标。因为：1、电路中信号传播速度v＝c/ε1/2(c是光速，ε是介电常数)，信号传播速度与介电常数的平方根成反比。也就是说，介电常数越小，信号的传播速度就越快；2、电路中信号的传输损失p＝rftanδ(r是比例常数，f是传播频率，tanδ是介电损耗)，传输损失与介电损耗因数成正比。也就是说介电损耗因数越小，传输效率就越高，信号在传输过程中的失真率就越低。
3.天线罩是一种天线、雷达等电磁发射与接收系统的保护装置，起到防尘、防风、防雨、防晒等作用。同时，在5g时代下，由于通信技术本身的特性所致，在5g高频段基站中，天线的工作频率在28ghz以上，波长只有毫米级，而5g毫米波的特点是信号损耗大、易受阻挡。因此要求天线罩在性能上不仅具有耐热、耐候、抗冲击、阻燃等特性外，同时还要求在高频下天线罩对天线信号的损耗低，透波率高以及在随温度、湿度、频率变化下天线罩的透波性能仍保持稳定。
4.由于层压绝缘板的性能要求与天线罩的性能要求相近，在进行适当改进后天线罩可以采用层压绝缘板进行制造，因此，本领域亟待提供一种5g通信用低介电低损耗的层压绝缘板。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，提供具有优异的介电性能、透波率高，强度好的层压绝缘板用于制造天线罩，本发明提出一种5g通信用低介电低损耗的层压绝缘板。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述一种5g通信用低介电低损耗的层压绝缘板，包括：
7.骨架层，所述骨架层由玻璃纤维制成，所述骨架层由多层玻璃纤维布依次堆叠得到；
8.覆盖层，所述覆盖层包裹在所述骨架层的两侧后组成所述层压绝缘板；
9.加强单元，所述加强单元位于所述覆盖层内部，所述加强单元接触所述骨架层的表面，所述加强单元用于提升所述层压绝缘板的介电性能；
10.所述覆盖层包括如下质量份数的原料：asa树脂100份、填料18-26.1份、功能助剂1-2份、加工助剂0.5-1.1份，所述填料为空心玻璃微珠，所述功能助剂是由氢氧化镁、氢氧化铝按3：2的比例组成的阻燃剂，所述加工助剂包括但不限于偶联剂、抗氧化剂、脱模剂、紫外线吸收剂和光稳定剂。
11.优选的，所述骨架层中任意相邻的两层玻璃纤维布在水平面的投影之间存在偏转角，所述偏转角为30
°‑
45
°
。
12.优选的，所述填料中的空心玻璃微珠的平均粒径为60-75um，所述空心玻璃微珠的粒径之间递增分布，如60um、65um、70um、75um。
13.优选的，所述空心玻璃微珠在使用前进行表面处理，所述表面处理包括前处理和后处理，所述前处理采用真空溅镀处理在空心玻璃微珠表面镀上聚四氟乙烯涂层，所述后处理使用硅烷偶联剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂、中性表面活性剂中的任意一种对完成前处理后的所述空心玻璃微珠进行处理。
14.优选的，所述加强单元包括：
15.加强杆，所述加强杆呈空心杆状且两端封闭，所述加强杆均匀分布在所述骨架层的表面，所述加强杆被所述覆盖层包埋；
16.加强网，所述加强网用于将所述加强杆相互连接。
17.优选的，所述加强杆的横截面包括圆形和正六边形两种，两种横截面的所述加强杆的比例为1：1或1：2或2：1。
18.优选的，所述加强杆由热固性树脂制成，所述加强杆通过挤出机成型后未固化前就铺设到所述加强网上，所述加强网由超高分子量聚乙烯纤维制成。
19.优选的，所述加强网上圆形横截面的所述加强杆与正六边形横截面的所述加强杆之间平行排布；
20.所述骨架层两侧的所述加强网上的所述加强杆的长度方向相互垂直。
21.优选的，所述加强单元在使用前对其表面进行等离子处理。
22.优选的，所述覆盖层的表面采用热压工艺覆盖包裹一层聚四氟乙烯薄膜，所述聚四氟乙烯薄膜的厚度小于0.02mm；
23.本发明的有益效果如下：
24.1.本发明所述一种5g通信用低介电低损耗的层压绝缘板，通过使用空心玻璃微珠作为填料，并使不同粒径的空心玻璃微珠之间相互配合，提升层压绝缘板的性能，使其具有低介电常数、低介电损耗因数和高透波率，同时，在空心玻璃微珠使用前，对其进行表面处理，提升空心玻璃微珠的性能，提升层压绝缘板的绝缘性能。
25.2.本发明所述一种5g通信用低介电低损耗的层压绝缘板，通过设置加强单元，进一步提升层压绝缘板的强度性能，同时，通过中空的加强杆，提升低介电常数的气体在层压绝缘板中的体积百分比，进一步降低层压绝缘板的介电常数数字，同时，通过加强网将加强杆相互连接，组成整体，保证层压绝缘板具有更佳的性能。
附图说明
26.下面结合附图对本发明作进一步说明。
27.图1是本发明的层压绝缘板的结构示意图；
28.图中：1、骨架层；2、覆盖层；3、加强杆；4、加强网。
具体实施方式
29.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结
合具体实施方式，进一步阐述本发明。
30.如图1所示；
31.实施例一：
32.本发明所述一种5g通信用低介电低损耗的层压绝缘板，包括：
33.骨架层1，所述骨架层1由玻璃纤维制成，所述骨架层1由多层玻璃纤维布依次堆叠得到；
34.覆盖层2，所述覆盖层2包裹在所述骨架层1的两侧后组成所述层压绝缘板；
35.加强单元，所述加强单元位于所述覆盖层2内部，所述加强单元接触所述骨架层1的表面，所述加强单元用于提升所述层压绝缘板的介电性能；
36.所述覆盖层2包括如下质量份数的原料：asa树脂100份、填料18-26.1份、功能助剂1-2份、加工助剂0.5-1.1份，所述填料为空心玻璃微珠，所述功能助剂是由氢氧化镁、氢氧化铝按3：2的比例组成的阻燃剂，所述加工助剂包括但不限于偶联剂、抗氧化剂、脱模剂、紫外线吸收剂和光稳定剂；
37.一般情况下，复合材料的介电常数(dk)升高后会同步引起该复合材料的介电损耗因数(df)升高，而介电常数(dk)和介电损耗因数(df)数值的大小对于高频信号传输的影响十分巨大，同时，复合材料的有效介电常数可以近似于各组分的介电常数与其在复合材料中占据的体积百分比的加权和，故制备低介电低损耗的层压绝缘板需要尽量采用低介电的组分材料并尽可能提高该低介电材料在层压绝缘板中所占的体积百分比；
38.在覆盖层2中通过使用空心玻璃微珠作为填料，利用玻璃微珠自身具有的低导热、隔音、高分散、电绝缘性和热稳定性好等优异性能，使成品的层压绝缘板内部呈蜂窝状，提高层压绝缘板内部的空隙率，提高低介电常数的空气在层压绝缘板内部的体积百分比，从而降低层压绝缘板整体的介电常数和介电损耗因数；
39.同时，通过在覆盖层2内部添加加强单元，能够在维持层压绝缘板低介电低损耗的前提下，尽可能的提升层压绝缘板的强度性能，保证使用层压绝缘板制备得到天线罩具有轻量化、高强度、高模量的特点，使制备得到的天线罩质量轻，便于安装，并降低长期使用过程中出现受损的可能，延长制备得到的天线罩的使用寿命。
40.作为本发明一种实施方式，所述骨架层1中任意相邻的两层玻璃纤维布在水平面的投影之间存在偏转角，所述偏转角为30
°‑
45
°
；
41.在制备过程中，骨架层1使用多层玻璃纤维布进行堆叠得到，因此能够通过控制玻璃纤维布的层数，便捷的改变制备得到的层压绝缘板的厚度，方便后续加工使用，从而适用于制备不同规格的天线罩，同时，在制备过程中，对任意相邻的两层玻璃纤维布进行旋转之后再铺设，能够降低在垂直方向上相邻的两层玻璃纤维布中纤维之间的缝隙重合的可能性，从而使制备得到的骨架层1更加致密，降低层压绝缘板在制备成天线罩后，在使用过程中，水分从骨架层1中渗透穿过的可能性，在一定程度上提升层压绝缘板的耐水、抗渗性能；
42.同时，相邻的两层玻璃纤维布进行旋转之后再进行铺设，能够使两层玻璃纤维布上的凹槽、缝隙相互错位，提升骨架层1中用于粘接的树脂与玻璃纤维布之间的接触紧密程度，从而提升骨架层1的强度和致密性，进一步提升制备得到的层压绝缘板的耐水、抗渗性能。
43.作为本发明一种实施方式，所述填料中的空心玻璃微珠的平均粒径为60-75um，所
述空心玻璃微珠的粒径之间递增分布，如60um、65um、70um、75um；
44.在制备过程中，使用多种粒径的空心玻璃微珠进行相互组合，从而使不同粒径的空心玻璃微珠之间能够相互配合，提升制备得到的层压绝缘板的介电性能，同时，通过不同粒径的空心玻璃微珠之间的配合能够降低制备过程中大直径的空心玻璃微珠容易出现破裂的情况，同时，不同粒径的空心玻璃微珠之间的相互配合，能够绕过使用小粒径空心玻璃微珠进行填充避免空心玻璃微珠破裂但会影响到其降低层压绝缘板的介电常数效率低的问题，在保证对层压绝缘板介电常数降低效率良好的情况下，提升制备得到的层压绝缘板的抗压性能。
45.作为本发明一种实施方式，所述空心玻璃微珠在使用前进行表面处理，所述表面处理包括前处理和后处理，所述前处理采用真空溅镀处理在空心玻璃微珠表面镀上聚四氟乙烯涂层，所述后处理使用硅烷偶联剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂、中性表面活性剂中的任意一种对完成前处理后的所述空心玻璃微珠进行处理；
46.在生产制备过程中，由于原材料不可能提纯成为绝对的纯净物、生产工艺的限制以及出于对材料性能的要求，生产得到的空心玻璃微珠中会存在氧化钠、氧化钾、氧化锂等杂质，同时，由于空心玻璃微珠中的氧化钠、氧化钾、氧化锂等杂质会溶于水中，析出金属离子，在长期使用过程中，使用层压绝缘板制备得到的天线罩受到风吹、日晒、雨淋，当出现水分渗透之后，空心玻璃微珠中的氧化钠、氧化钾、氧化锂等杂质析出的金属离子会影响到层压绝缘板的绝缘性能，导致天线罩存在安全隐患；
47.同时，通过在空心玻璃微珠使用前对其进行表面处理，通过真空溅镀的方式在其表面包裹一层聚四氟乙烯涂层，能够有效的降低空心玻璃微珠在长期使用过程中遇水析出金属离子的可能，保证层压绝缘板的绝缘性能良好且稳定，同时，在对空心玻璃微珠进行真空溅镀之后，使用硅烷偶联剂或者表面活性剂进行处理，提升空心玻璃微珠与树脂材料之间的结合强度，避免空心玻璃微珠进行真空溅镀处理之后，空心玻璃微珠表面的聚四氟乙烯涂层影响到空心玻璃微珠与树脂材料之间的相容性，进而影响到成品的层压绝缘板的强度。
48.作为本发明一种实施方式，所述加强单元包括：
49.加强杆3，所述加强杆3呈空心杆状且两端封闭，所述加强杆3均匀分布在所述骨架层1的表面，所述加强杆3被所述覆盖层2包埋；
50.加强网4，所述加强网4用于将所述加强杆3相互连接；
51.通过使用空心杆状的加强杆3对层压绝缘板进行强度加强，保证制备得到的层压绝缘板具有高强度、高模量，同时，由于加强杆3内部中空，并填充低介电常数的气体，能够保证加强杆3整体的介电常数相对较低，不至于影响到层压绝缘板的介电常数，使其升高，
52.同时，通过使用加强网4将加强杆3进行相互连接，避免不同的加强杆3之间相互独立，在层压绝缘板受到外力作用时不能整体产生作用，导致层压绝缘板的强度受到影响。
53.作为本发明一种实施方式，所述加强杆3的横截面包括圆形和正六边形两种，两种横截面的所述加强杆3的比例为1：1或1：2或2：1；
54.圆形横截面的空心杆状物具有良好的抗压性能，而正六边形横截面的空心杆状物具有良好的抗弯性能，因此，将加强杆3的横截面设计成圆形和正六边形，能够进一步的提
升制备得到的层压绝缘板的强度性能，延长使用层压绝缘板制备得到的天线罩的使用寿命，同时，通过对两种横截面的加强杆3在加强单元中的分布比例的调整，能够使制备得到的天线罩适应更多的使用环境，提升层压绝缘板的应用范围。
55.作为本发明一种实施方式，所述加强杆3由热固性树脂制成，所述加强杆3通过挤出机成型后未固化前就铺设到所述加强网4上，所述加强网4由超高分子量聚乙烯纤维制成；
56.在制备过程中，使用热固性树脂制备加强杆3，能够通过挤出机挤出制备得到加强杆3，降低加强杆3的制备难度，同时，使用热固性树脂制备的加强杆3相对使用无机材料制备的加强杆3具有更好的相容性，能够与层压绝缘板中的其他树脂材料结合更加紧密，提升制备得到的层压绝缘板的强度；
57.同时，在制备过程中，将未固化前的加强杆3铺设到加强网4上，能够保证加强杆3与加强网4之间的结合强度，并避免后续使用胶水进行粘接，影响到两者之间的结合强度；
58.同时，由于超高分子量聚乙烯纤维自身的介电常数数值相对较低，使用超高分子量聚乙烯纤维制成加强网4，能够减小加强网4对于层压绝缘板整体的介电常数数值的影响。
59.作为本发明一种实施方式，所述加强网4上圆形横截面的所述加强杆3与正六边形横截面的所述加强杆3之间平行排布；
60.所述骨架层1两侧的所述加强网4上的所述加强杆3的长度方向相互垂直；
61.通过在骨架层1的两侧铺设长度方向相互垂直的加强杆3，能够有效的利用圆形横截面的加强杆3具有的良好的抗压性能和正六边形横截面的加强杆3具有的良好的抗弯性能，提升层压绝缘板在各方向上的强度，保证层压绝缘板的抗压强度、抗弯强度等性能更加优异，从而延长制备得到的天线罩的使用寿命。
62.作为本发明一种实施方式，所述加强单元在使用前对其表面进行等离子处理；
63.通过对加强单元的表面进行等离子处理，能够提升加强单元中的加强杆3和加强网4表面的粗糙度，提升加强杆3和加强网4与层压绝缘板内其他树脂材料之间的相容性，使层压绝缘板的各组分之间结合更加紧密，避免出现分层、开裂的现象，影响到层压绝缘板的正常使用。
64.作为本发明一种实施方式，所述覆盖层2的表面采用热压工艺覆盖包裹一层聚四氟乙烯薄膜，所述聚四氟乙烯薄膜的厚度小于0.02mm；
65.由于使用层压绝缘板制备得到的天线罩在日常使用中会被风吹、日晒、雨淋，另外，由于树脂中游离的离子会使树脂的吸水率提高，导致外界的水分渗透到树脂内部，同时，由于水的介电常数达到70，吸水率的提高会使树脂的介电常数升高，同时会在高频下易形成离子极化而增加极化程度，也使树脂的介电常数升高，同时树脂的介电损耗因数也会相应提高，从而严重影响到层压绝缘板的介电性能，降低透波率；
66.同时，通过在层压绝缘板的覆盖层2表面使用热压的方式覆盖一层聚四氟乙烯薄膜，能够提升层压绝缘板的耐水、抗渗性能，提高绝缘性能，同时，通过热压工艺，能够使聚四氟乙烯薄膜与覆盖层2的表面之间结合紧密，避免在长期使用过程中出现剥脱的情况，影响天线罩的外观美观程度以及使用性能。
67.实施例二：
68.本实施例与实施例一区别在于：所述加强杆为实心杆；本实施例剩余部分与实施例一完全相同。
69.实施例三：
70.本实施例与实施例一区别在于：所述空心玻璃微珠未进行表面处理；本实施例剩余部分与实施例一完全相同。
71.对比例：
72.本对比例与实施例一区别在于：所述层压板中不存在加强单元，所述空心玻璃微珠未进行表面处理；本对比例剩余部分与实施例一完全相同。
73.为验证本发明制造的层压绝缘板的性能指标，对上述实施例一至实施例三以及对比例中生产得到的层压绝缘板进行实验检测，并记录实验数据。
74.1.实验准备：实施例一至实施例三以及对比例中制备得到的层压绝缘板(依次编号为a-d)，qwed spdr分离柱电介质谐振腔、万能试验机。
75.2.实验设计：
76.操作步骤：在同等的环境条件下对裁剪成同样大小的同等厚度的试样a、试样b、试样c、试样d进行各项试验，检测得到各试验的介电常数(dk)、介质损耗因数(df)、透波率(％)、拉伸强度(mpa)、弯曲强度(mpa)、弯曲模量(mpa)。
77.注1：参照gb_t 1303.2-2009《电气用热固性树脂工业硬质层压板第2部分:试验方法》，对各试样的拉伸强度(mpa)、弯曲强度(mpa)、弯曲模量(mpa)进行实验。
78.注2：对各试样的介电常数(dk)、介质损耗因数(df)的实验，采用spdr(splite post dielectricresonator)法进行测试，测试条件为a态，频率为10ghz。
79.注3：参照gjb 7954-2012《雷达透波材料透波率测试方法》，对各试样的透波率(％)进行实验。
80.注4：对比例中制备得到的层压绝缘板与采用现有技术制备得到的层压绝缘板相同。
81.3.实验结果：
82.表1：
[0083][0084]
4.实验分析：由表1内的数据进行分析可知，本发明实施例一至实施例三中制备得到的层压绝缘板在介电常数、介质损耗因数、透波率、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量指标上差距相对较小，其中，实施例一的介电常数、介质损耗因数、透波率的性能指标在实施例一到实施例三中最好，实施例二的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量的性能指标在实施例一到实施例三中最好，但是实施例二和实施例一在拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量上的差距相对较
小，综合考虑成本、介电性能和透波率后，实施例一为最佳实施方式；由表1中的数据进行分析可知，本发明的实施例一至实施例三中制备得到的层压绝缘板的各项性能指标明显优于对比例中制备得到的层压绝缘板的各项性能指标，因此，本发明的实施例相对现有技术具有优势，值得进一步开发与应用；本发明制备得到的层压绝缘板具有具有低介电低损耗、透波率高、强度高的优点，使用本发明制备的层压绝缘板制备的天线罩能够满足不同的天线基站的应用需求。
[0085]
具体实施流程如下：
[0086]
在覆盖层2中通过使用空心玻璃微珠作为填料，降低层压绝缘板整体的介电常数和介电损耗因数；
[0087]
同时，通过在覆盖层2内部添加加强单元，提升层压绝缘板的强度性能；
[0088]
对任意相邻的两层玻璃纤维布进行旋转之后再铺设，能够降低在垂直方向上相邻的两层玻璃纤维布中纤维之间的缝隙重合的可能性，使制备得到的骨架层1更加致密；
[0089]
使用多种粒径的空心玻璃微珠进行相互组合，使不同粒径的空心玻璃微珠之间相互配合；
[0090]
在空心玻璃微珠使用前对其进行表面处理，通过真空溅镀的方式在其表面包裹一层聚四氟乙烯涂层，降低空心玻璃微珠在长期使用过程中遇水析出金属离子的可能，同时，在对空心玻璃微珠进行真空溅镀处理之后，使用硅烷偶联剂或者表面活性剂进行处理，提升空心玻璃微珠与树脂材料之间的结合强度；
[0091]
使用空心杆状的加强杆3对层压绝缘板进行强度加强，同时，由于加强杆3内部中空，并填充低介电常数的气体，加强杆3整体的介电常数相对较低，同时，使用加强网4将加强杆3进行相互连接；
[0092]
将加强杆3的横截面设计成圆形和正六边形，提升制备得到的层压绝缘板的强度性能；
[0093]
使用热固性树脂制备加强杆3，同时，将未固化前的加强杆3铺设到加强网4上；
[0094]
通过在骨架层1的两侧铺设长度方向相互垂直的加强杆3，提升层压绝缘板在各方向上的强度；
[0095]
对加强单元的表面进行等离子处理，提升加强杆3和加强网4与层压绝缘板内其他树脂材料之间的相容性，使层压绝缘板的各组分之间结合更加紧密；
[0096]
在层压绝缘板的覆盖层2表面使用热压的方式覆盖一层聚四氟乙烯薄膜，提升层压绝缘板的耐水、抗渗性能，提高绝缘性能。
[0097]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。