芳纶纤维及其织物复合材料在电子电气材料领域中的应用

进入复合材料电路板的通道，这种结构更适合于
Ｎｏ∞Ｂｘ蜂窝芯材与玻璃布蜂窝芯材的性能比较见
高速传辅电路。三种纤维织物增强环氧树脂基层
表４。ＫＤｍｅｘ蜂窝芯材的介电性能如表５所示。
压板性能如表２所示。
１２３
表３芳地歼堆和玻璃开堆蔓奢材料的介电性能
树脂基体
舅定 ‘量 度
ｔ℃）
介电常数
（１ Ｍ Ｈ ｚ）
【ｃ ｖ１ ４ ｒ ４ ｇ
１ ９Ｚ
６ ００ ｄ Ｔ ｏ口ｓ
Ｉｑ４
６０Ｏ ｄ ｒ ｏ口ｓ
浆
帕
（Ｘｔ ｖ１ ａ ｒ）
５１．６ Ｆ Ｚ ６ ５
】，．ｄ
６ ６．９
ｌｌ Ｄ Ｚ ７
０．ｊ
ｌ ９４
６口Ｄ ｄ ｒ日口ｌ
６，
ｌ Ｚ１．６．‘·ｏ ｊ】．１ Ｂ ２．７
１‘‘７ｊ ４．８
】９ Ｚ ６ ０Ｄ ｄ ｒ ｏ口ｓ
增强材料
表７ Ｂ Ｍ ｃ止推环磨攫试鼙“
损耗角正切
（【ＵＨｚ）
０．ＤＺ ５
口．０２５
０．口【８
数则高达】２～ｌ ６×ｌ ０。６ｍ／℃，这样无引线陶瓷载
芳纶，树脂基印刷电路基板在进入９０年代以
体与玻璃布印刷电路板焊接后，经过若干欢高低
来已成为表面安装技术用基板材料的研究热点。
温度冲击必然由热应力引起开裂。而对于芳纶层 压印刷电路基板，由于芳纶的线膨胀系数为一２～ 一４×ｌ ０“Ⅷ／℃（玻纤为４～５×ｌ ０“ｍ，℃），与树脂 复合制成的层压基板，其线膨胀系数可调整到６
自身
Ｉ Ｔ‘ｊ
９ ５９ ２
【Ｅ ｖｌｌ ｒ
５ｌ，６．４－－长
自身
Ｂ０
９６
Ｂ９
＾试鞋遗崖Ｖ：５ ０ｆｔ，＿ｉ口
增强材料
玻璃纤维
ｌ Ｚ％，６．４＿ｍ
Ｘ ｃ ｖＩ ａ ｒ
５％，浆泊
Ｘ一２ ９ ５ Ｘ．６．‘ｎ＿
Ｘ一２ ９
５Ｉ．ｊ．２ ｍ－长 ，Ｉ．］．２目＿长
Ｋ－Ｚ ９
２ｌ 装泊
表８ Ｂ Ｍ Ｃ滑动磨授试验
ｌ ７．６ ２１．Ｏ
蜂窝格子
边
长
（＿■）
‘．５
４．５
表５ Ｎ Ｄｍ Ｂ ｘ蜂莴芯材的夼电性能
芯材容重
介 电 性 能 Ｃｌ－Ｈ ｚ）
（ｇ，ｃ－’）
舟电常数
介电报耗角正切
Ｄ．口‘Ｚ
１．０ ６ ５
Ｚ．５ Ｘ
Ｉ Ｏ。’
ｇ．Ｏ ５ ６
１．Ｄ ７ ３
Ｚ．５ Ｘ ｌ ０‘’
１２４
由于芳鲍纤维制成的雷达天线罩价格较贵． 因此—般不作为地面雷达保护使用。目前只艟使 用在机载、舰载和星载等雷达天线装置匕。美国 贡斯纳飞机公司的奖状飞机的雷达罩，加拿大飞 机制造公司的挑战者飞机的雷达罩都是用Ｋｅｖ Ｌａｒ 纤维增强树膳基复合材料制成的。
种具有高尺寸稳定性和高抗湿性能的聚问苯二胺
保证同样刚度下所需的厚度较玻璃纤维复合材料
纤维无纺布，用环氧类基体树脂浸浈制得—斗Ｐ挠
薄，所以透过率等电气性能也优于相似结构的玻
性印刷电路板。它与杜邦公司的ＫＢＶ【ａ“９相比，
璃钢雷达罩。对于半波长雷达天线罩来说，由于
具有更低的吸水性和机械加工性能好的优点。近
分别相当于美国杜邦公司的Ｋｅｖｈｒ曲和Ｋｅ血ｒ
４９０各国芳纶纤维的性能如表ｌ所示。 这种纤维具有较高的拉伸强度和拉伸模量。
强度比一般有机纤维高３倍，模量高１０倍左右。
特别是它的比重是高性能纤维中最小的一种。比 玻璃纤维小４０％．ｔｂ典型的碳纤维小∞％左右。此
外．芳纶纤维有较高的断裂伸长率、韧性和耐磨 性能，优异的冲击强度。它可用普通的纺织机加 工成各种织物．由它制成的层压制品比玻纤层压 制品轻嚣％～Ｂ口％ｏ所以在谢墨谢瞎鹭辩割却时料中 已经得到了广泛的应用。
Ｚ．Ｉ ８ Ｚ．０ ６ Ｚ．７ Ｂ
＿——
。一
Ｉ ６ ７．０
Ｉ．Ｂ ９ Ｉ．ｊ Ｚ １．６ ２
１．Ｉ‘
０．Ｂｊ
～
９ ６．９ ６ ５．Ｉ Ｔ１．５
６ ５．５
】Ｂ．２
～
Ｉ．５ ‘．５
０．Ｄ‘２ ０．０ ５ ６
１．６ ０ ）．Ｉ Ｄ
９ ２．ⅡＤ ｌ‘６．口
Ｄ．９） Ｉ．Ｚ Ｂ
０．６ Ｄ ０．７ Ｂ
ｌ ｇ．Ｄ Ｚ ｄ．ｊ
磨损困于Ｋ，ＩⅡ…ｔｉ ｎ－＿１ ｎ】，｛ｆｔ一¨山ｒ）
Ｐ Ｖ：ｌ ５ ９ ０
Ｐ Ｖ＝ｊ ４ｊ ０
Ｐ Ｖ：５ ０ ４ Ｄ
Ｉ ＢＺ９ ４
ｊ ５ ７ｌ ０
４Ｉ ９ Ｂ ０
５Ｚ
Ｉ９
】Ⅱ‘
Ｚ６ ４
７口
１ ６ｊ
５ＺＢ
４９ ｑ
２ ２ Ｂｊ
１【Ｉ
ｌ６ ５
２ｌ ４
１．４其它电工材料领域的应用 日本尤尼卡公司的“＾ｐｙＦ【Ｌ”间位芳酰胺桨
优异的合成纸桨——７ Ｅｉ—Ｊ０，｛儿７已应用于 （干式、模制和气体绝缘）车辆变压器、各种发电 机和马达等耐热性电机绝缘材料。
由于欧州高速铁路运输阿的发展·ｑ０年代· 美国杜邦公司生产的问位芳香聚酰胺（Ｈｏｍｅｘ）纸 和纤维的销售量呈持续增长，它主要使用在发电
机和变压器中作电绝缘材料。利用芳纶纤维的高 比强度，还将Ｋｅｖ Ｌａ ｒ应用于深海电缆和管缆中。
商品 名称
Ｋｔ’ｌａｆ ２ｅ
袁１国内外芳纶野堆的性能
纤维直径
ｆ ｐ ｍ）
比
重
（Ｆ，ｅｍ。）
拉伸强度
（ＭＰ＾）
拉伸壤量
ｆｏＰ－）
断裂伸长率
‘％）
热膨张呆数
×１０一‘（ｍ，℃）
１２
１．●５
２８Ｄ０
６￥
２５
Ｋｅｖｌａ ｒ●目
１ｔ
１．‘‘
３６２０
１３‘
２．５
—２．８
ＥｅＴｌ＾ｔ ｌ‘９
１．ｔ７
３８３０
１７日
芳纶纤维及其织物复合材料在电子电气材料领域中的应用
啥尔滨玻璃钢研究所 陈平 蔡金刚
摘要
本吏简要地介绍了芳纶圩雏的性能墨特点，论速了芳纶纤雏度其织物复合材料在特种印刷电 路板、雷达天找罩、雷达无线馈源功能姑构部件噩其它特殊电子元器件等方面的应用。
叙词芳纶复台材料应用
前言
芳香聚酰胺纤维是美国杜邦公司ｌ酆５年发明 并干１９７２年商品化的一种高性能有机纤维，其商 品名称为Ｋｅｖｌｎｒ．我国称为芳纶纤维。自芳纶纤 维问世以来。除美国外，苏联、日本、西欧国家 和我国都进行了大量的研制工作。我国１９７２年开 始研制芳纶纤维，并干１９８１年１２月通过了芳纶１４ 的鉴定，１９８５年底通过了芳纶１４１４的鉴定．它们
雷达天线罩的优质材料。表ｊ列出用各种树脂基
Ｉ
璃布层压板相比，尺寸稳定性好，介电常数低，更 适台于高速传输线路，也有利于电子设备的小型
增强的两种纤维复合材料在室温下的介电性能。 由于芳纶复合材料的介电常数较玻璃钢低，
化和轻量化。此外，日本东洋纺公司也开发了一
所以对薄壁雷达罩来说，Ｋｅｖ【ａ ｒ纤维复台材料在
末６ ＢＭｃ的力学性能和电气性能
性拈、＼ 、＼
材辩
Ｘ—Ｚ ９
ｌ—Ｚ ９
wk.baidu.com
奸雄音量置长度
拉伸强度 ＿Ｐ·
弯曲强度
ＭＰ ４
弯曲攥量
＿Ｐ ４
『ｚ ｎ ｄ冲击强窿
“●一№，；ｎ）
耐藕性 （ｓ】
相对冀６‰乎逮指数
５１．６．‘－‘ ２ ｄ．】 ６ ８．２
Ｉ ２ ４０６ ２．６
５１． ｊ．２■● ｊｊ．１ ７０
１ ＺＩ Ｄ ６ ］．０
芳纶材料的弹性模量较高，介电常数较低，可采用
几年又用芳纶纤维开发成功一种具有更强竞争力
倍率较低的壁厚就可以达到必需的结构刚度，这
的多层电路板（ＰｗＢ）。这种多层电路板结构的重
样，电气性能大为改善。对于夹层结构雷达罩，可
要特征之—就是板的通孔是电信号从半导体基片
采用芳纶纸（Ｎ０ｍＢ）ｏ蜂窝材料制成蜂窝夹层结构。
在光导纤维电讯电缆的应用中，Ｋ ＢＶ【ａ ｒ起着保护 玻璃长丝免受牵拉和早期降质效应。
泊，含有玻璃纤维近Ｉ：ｌ比率，这种芳酰胺纸能 容易地用绝缘漆畏溃，得到的产品可用作绝缘纸 的内层；与天然云母薄片结合的产品，在旋转电 机中做主绝缘材料。芳香胺纤维与短切碳｝偿｝旧
结合的产品，有良好的可加工性、耐热性和半导 体性，它用作高电压裴置的降低电场的材料。该 公司新近又开发了耐热性、难燃性和电绝缘性能
Ｚ５ ｌ ４９
，．Ｓ Ｄ ｊ．５ Ｂ
１．ａ口
●一
Ｄ．０ Ｄ ６ 口．Ｄ１ ２
Ｄ．０ ２ Ｚ
●一
蜂窝
品种 玻 璃 布
Ｎ Ｄ－ｅ ｘ
表Ｉ两种峰寄甚村的性能
格于 芯
材
边长 彝
重
ｆ－●Ｊ
（ｇ，ｃ＿’）
压
螬
强度
（＿ＰＩ）
模量
（Ｈ Ｐｔ，
奠
强度（＿Ｐｌｌ 烃向 井向
切
曩量 蛏向
（－Ｐ·）
片向
， ‘ ４．５
０．Ｏ ９ ５ ０．０ ７ ０ Ｄ．１ Ｄ ６
Ｅ·璃蔫
介质掼耗角正切
ｆｌ ｕ日ｚ）
【Ｅ ｖＩ ４ ｒ●９
Ｅ一蕞璃
不饱和聚●
Ｚ５ ｌ ４９
ｊ．●ｊ ｊ．６ ０
４．ｊ ２ ４．】，
０．Ｄｌ ５ ０．Ｄ ２ ｄ
０．０１‘ Ｄ．０ Ｚ‘
环氯树膳
Ｚ５ Ｉ‘９
ｊ．‘６ ｊ．５ ａ
４．）０ ‘．Ｚ Ｂ
Ⅱ．０１， Ⅱ．０ Ｚ ９
ａ．ＤＩ ６ ａ．Ｄ Ｚ●
■醣亚胺
增强材料
热膨胀系数
Ｘｌ ０—６（ｍ，℃）
哑湿搿胀系数 ×１ ０ ６∞
Ｔ Ｂ ｃｈｍ Ｄ ｒ８
Ｋ ｃｖ【ａ ｒ
ｚ一玻璃
６．ｊ
］．８
ｌｊ．２
７．１
ｌｑ．０
６．‘
引线基片薮体内及小型片状元器件，在严苛环境 和高可靠性条件下工作的电子设备。ｓＭＴ必须采
介电常数
（Ｉｌｌｌ【ｚ）
ｊ，Ｄ５
ｊ，６
｛，５
用密封陶瓷载体，陶瓷的线膨胀系数为１ ４～６．７ ｘ】口。５Ⅲ，℃，而树脂基玻璃布层压板的线膨胀系
此外，由于芳纶纤维及其织物复合材料优异 自９性能ｒ它还被应用在制造雷达整机中的结构件 及雷达天线、波导、馈源、机壳和饥架等功能结 构部件中。 １．３运动电子电器部件
近几年来的研究发现，芳纶短纤维具有优异 的耐磨和非磨耗表面性能。传统的ＢＭｃ是以不饱 和聚酗树脂为基体，加入低收缩添加剂、交联
剂、引发剂、填料和短切玻璃纤维等均匀混合而 成，大多数用于电器和机械部件的制遗中。玻璃 纤维在ＢＭｃ中的作用是改善材料的弯曲和冲击强 度，减少尺寸收缩，但是玻璃纤维在ＢＭｃ成型过程 中受磨损易脆断，造成ＢＭｃ制品表面磨损，限制了 它在有特殊耐磨要求的电气设备中的应用ａ用芳 纶纤维代替玻璃纤维有效地解决了这一问题，以 芳纶纤维增强的ＢＭｃ比传统的玻璃纤维增强删ｃ的 纤维台量低，且两者的机械性自Ｂ和电性能却相当 （见表６），更为突出的是它的耐磨性比传统的肼ｃ 高几十甚至几百倍（见表７和表８）。芳纶ＢＭｃ的这 些性能使其在作高速运动电气电子部件等方面有 着广阔的应用前景，这些应用包括电子电器设备 上用的制动器（闸）、离台器、断路器等。
１０３
２．＇
Ｏ．１ｌ
１２２
１．应用
袁Ｚ三种纤堆织物增强的层压极性能
１．１特种印刷电路基板 由于微电子组装技术的发展，国外７０年代后
期出现了表面安装技术（ｓＭＴ），目前它已经成为 举世瞩目的新技术之一．国际电子组装学会和国 际联合微电子学会最近每届年会都把表面安装技 术作为重要的专题来讨论。ｓＭＴ采用短引线或无
１．２雷达天线罩及其雷达天线功能结构部件
料印刷电路板，杜邦公司还用ＫＢｖ Ｌａ ｒ纤维织物制 成高密度无引线电子片基支座，这种支座其抗拉 强度高，尺寸稳定性好，有效地抑制了树脂基体与
以往雷达天线罩多是采用玻璃钢及玻璃钢蜂 窝夹层结构制成。自从芳纶纤维问世后，国内外
均开展了用Ｋｅｖ ｌａ ｒ纤维及其织物复台材料研稚憎
１．●５
Ｎｏｍ ｄ‘
ＣＢＭ
ｌ
ｌ ５７
７００
１４～１７ ５
２２
１．４３
２８００～３６００ ８０～１２０
２～４
Ｔ＿ＢｔＯｎ Ｔｅｃｈｎ＾ｒ＾
芳鲍“
ｌ‘ｌ
３０００～３１００
１２５
１２．３
１２
１．８９
２８００～８０００ ７０～８０
４．４
１２
ｌ‘３
２７００
ＩＴ６
１．‘５
—２．６ Ｏ．‘７
芳纶ｌｌ¨
１２
ｌ‘８
２０８０
铜因受热而引起的断裂分层，尺寸稳定性极好。
达天线罩的工作。由于芳纶纤维具有高比强度和
随后，日本帝人公司也将它的ｒｅｃｈｎｏ ｒａ纤维及其
高比模量，又是良好的介电材料，能透过电磁波，
织物用作无引线陶瓷基片载体的增强材料，制成
耐腐蚀性和耐大气紫外线性能良好，因此是制造
’Ｌ
电子工业用特种印刷电路板。它与传统的环氧玻
０…（ｉ 膏攒园子Ｉ．１
ｎ··ｉ－），《ｆＩ－¨一Ｉｆ）
摩攘副
Ｐ Ｖ＝２ ５ Ｏ
Ｐ Ｖ：Ｚｊ Ｏ Ｄ
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玻璃奸雏 Ｉ ２Ｉ，６．Ｉ－－长
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Ｚ Ｂ６
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Ｋ ｏ ｖｌ－ｒ
５Ｉ，６．‘长
＾１ Ｓｌ ｉ Ｏ ２ Ｄ
９Ｚ
７Ｉ
Ｉ ＺＺ
麓璃奸雉
１ ＺＩ．６．¨－长
近十几年来．由于电子电气工业的发展．特 ；ｑ是航天航空用电子计算机和电器部件小型化、 轻量化、高音量和可靠性的发展要求，对制品的 性能要求越来越苛刻．传统的玻璃纤维增强塑料 电绝缘材料已经不能满足此方面的要求。由于芳 纶纤维具有以上优异的力学性能，还具有优异的 电绝缘性能及其尺寸稳定性能，特；９是具有低的 线膨胀系数等，使其在电子电气材料领域中有着 广阔的应用前景。
据悉，帝人公司于】９８７年夏竣工年产５００吨芳纶 （ＴｅｃｂｎＤ ｒａ）纤维的加工厂，现在已经上升到年产 ２２ ００吨。且已开始销售供陶瓷基片无引线安装用 印刷电路基板。目前这种印刷电路板已经占同类
～７×１ ０“ｍ，℃，这样与陶瓷载体相匹配。 美国杜邦公司ｌ ９８ｚ年开始出售ＫｅｖＬａ ｒ复合材
用途的５０％左右ｏ