塑料的介電常數(shù)測試結(jié)果講義
簡單定義
介電常數(shù),用于衡量絕緣體存儲電能的性能。
它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質(zhì)時的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時的電容量之比。
它與塑料作為電介質(zhì)制品時,在電場作用下可儲存電能大小、發(fā)熱量有關(guān)。
它代表了電介質(zhì)的極化程度,也就是對電荷的束縛能力,介電常數(shù)越大,對電荷的束縛能力越強(qiáng)。對于介電材料,介電常數(shù)越大,電容越大。
影響介電常數(shù)的因素
(1)材料的極性
一般非極性材料,如PE、PP、PS等介電常數(shù)小,約為2-3;
低極性材料的介電常數(shù)為3-5;極性材料的介電常數(shù)為4-10,強(qiáng)極性則更大。
分子對稱性越高的材料,介電常數(shù)越小。
如塑料中的F4的介電常數(shù)最小,僅2.1;PA6的較高,為4.7。
(2)電場頻率
低頻率的頻率變化對介電常數(shù)影響不大,高頻率電場則影響較大,因?yàn)闃O化反應(yīng)需要一定的時間。
所以在高頻場合頻率增大時,極性材料極化速度來不及反應(yīng)使介電常數(shù)下降,頻率下降是介電常數(shù)變大。對于非極化材料,因分子鏈對稱性好,所以介電常數(shù)對頻率變化不敏感。
(3)環(huán)境溫度
溫度升高時,非極性材料介電常數(shù)變化不大,而極性材料介電常數(shù)增大,但溫度升到某一個值時,會隨著溫度升高而下降。因此極性對溫度變化較為敏感。這種現(xiàn)象非極性也有,但變化較小。這兩種材料在Tg或者Tm點(diǎn)上都會發(fā)生介電常數(shù)變大現(xiàn)象。
(4)相對濕度
濕度增大時,介電常數(shù)變大,對極性材料影響更大。因?yàn)樗菢O性介質(zhì),它擴(kuò)散到分子內(nèi)會增大極性,吸濕后塑料表面的水膜會增加表面電導(dǎo),促進(jìn)材料極化反應(yīng)。頻率低時,吸水性影響更大。隨著頻率的增大,其影響變小。
常用塑料的介電常數(shù)
1、苯乙烯(PS)25℃,2.4;
2、聚碳酸酯(PC)20℃,50HZ 3.1;
3、聚甲醛(POM)60HZ 3.7-3.8;
4、聚苯醚(PPO)60HZ 2.69-2.78;
5、聚苯硫醚(PPS)103HZ 3.3;
6、聚酰亞胺(PI)50HZ ≤4;
7、聚醚醚酮(PPEK)104HZ 3.3;
8、尼龍(PA)1000HZ 3.1-3.7;
9、聚丙烯(PP) 1.5。
5G專題:常用高分子材料(塑料)的介電常數(shù)
根據(jù)物質(zhì)的介電常數(shù)可以判別高分子材料的極性大小。通常,相對介電常數(shù)大于3.6的物質(zhì)為極性物質(zhì); 2.8~3.6范圍內(nèi)的物質(zhì)為弱極性物質(zhì);相對介電常數(shù)小于2.8為非極性物質(zhì)。
同理,我們根據(jù)高分子材料的極性也可以大致推測材料介電常數(shù)大小,極性基團(tuán)多,介電常數(shù)高,極性基團(tuán)少介電常數(shù)小。下面是常見材料的介電常數(shù)的大小:
目前大家探討比較多是5G工程塑料,主要分為薄膜產(chǎn)品(LCP,PI等用在線路板,天線)、還有就是結(jié)構(gòu)件(注塑成型),如低介電LCP、PBT、PPO、PPS等。
選材中既要滿足介電常數(shù)低又要滿足力學(xué)性能、化學(xué)性能、電性能等因素。改性塑料的介電常數(shù)跟基材的分子結(jié)構(gòu)有關(guān),同時也跟增強(qiáng)/填充材料的介電常數(shù)有關(guān)。
降低改性塑料的介電常數(shù)方法:
1、選擇介電常數(shù)較低的樹脂,例如PPO、PS、POK等作為基材或者作為合金成分;
2、增強(qiáng)纖維采用低介電常數(shù)品種,例如常用的玻璃纖維的介電常數(shù)6-7左右,目前市場已有介電常數(shù)為4-5的低介電玻璃纖維出現(xiàn);
3、配方設(shè)計(jì)時盡量選擇低介電常數(shù)的助劑,例如增韌劑盡可能采用POE、SEBS等,潤滑劑盡可能采用PE蠟、PTFE蠟粉等;
4、配方中引入低介電常數(shù)填充料,例如云母粉、高嶺土等;
5、通過添加特殊成分或生產(chǎn)工藝改變材料的微觀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與形態(tài);
6、空氣的介電常數(shù)近似1,改性塑料中引入納米或微米級的微孔可以顯著降低材料的介電常數(shù)。