一種導電工程塑料及其製備方法

2023-05-26 01:02:46 1

專利名稱：：一種導電工程塑料及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種導電工程塑料及其製備方法。
背景技術：
：高性能集成電路內部都有成千上萬隻電路，內部電路複雜、微細和精密。對這些在矽等半導體晶片上蝕刻和掩埋的微細精密電路，必須予以妥善保護，以免在生產、運輸過程中造成損壞。為此，集成電路託盤材料需具有優異的機械性能，良好的靜電消散能力，耐熱性高，尺寸穩定，翹曲小等特性。為了向集成電路託盤提供導電性，防止託盤積累靜電，傳統的做法是向其基底樹脂材料中添加炭黑或碳纖維等導電填料。雖然碳纖維對基底樹脂有增強作用，但碳纖維生產能耗大、添加量一般為複合塑料總重量的15%左右，且市場主要被國外幾家公司壟斷，導致國內市場供應不足；炭黑價格雖然較低，但添加量一般要達到複合塑料總重量的30%左右，致使掉塵現象嚴重，且會對基底樹脂的性能帶來不利影響。
發明內容本發明實施例的目的在於提供一種導電工程塑料，旨在解決現有集成電路託盤材料導電填料添加量大、掉塵現象嚴重的問題。本發明實施例的另一目的在於提供一種上述導電工程塑料的製備方法。本發明實施例的導電工程塑料，以重量百分比計，含有如下組分聚苯醚25-65%碳納米管0.5-5%針狀矽灰石15-45%HIPS10-30%抗氧劑0-10%輔助抗氧劑0-10%分散劑0-10%。本發明實施例的導電工程塑料的製備方法，包括如下步驟(1)按照上述比例配比原料，將除針狀矽灰石和碳納米管外的各組分混合均勻後加入到雙螺杆擠出機的主餵料口；(2)將針狀矽灰石和碳納米管混合後加入到側餵料口；(3)在聚合物樹脂熔融狀態下充分捏合後擠出、冷卻、乾燥、切粒，生成複合塑料。與現有技術相比，本發明的導電工程塑料，採用聚苯醚、碳納米管、針狀矽灰石和HIPS(高抗衝聚苯乙烯)作為主要原料，其中碳納米管作為導電填料，針狀矽灰石作為增強劑。本發明所使用的碳納米管在樹脂基體中有良好的分散性，因此只需很少的添加量，就可以賦予製品優異的靜電消散能力，且外觀清潔不掉塵。另外，製品同時具有良好的機械性能、耐熱性能，尺寸穩定、翹曲小等優點。具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明實施例提供一種具高剛性、尺寸穩定、優良耐熱性和導電性、用其製造的集成電路託盤不掉塵的導電工程塑料，具體說來，該導電工程塑料，以重量百分比計，含有如下組分聚苯醚碳納米管針狀矽灰石HIPS抗氧劑輔助抗氧劑分散劑25-65%0.5-5%15-45%10-30%0-10%0-10%0-10%。以重量百分比計，上述組分優選百分比為:聚苯醚碳納米管針狀矽灰石HIPS抗氧劑輔助抗氧劑分散劑29.6-56.3%1-3%20-40%12.4-27%0.05-2%0.05-2%0.05-2%。上述聚苯醚樹脂並無特別限定，各種市售聚苯醚樹脂均可用於本發明實施例，具體而言，本發明實施例選用特性粘度為0.3-0.6dl/g的聚苯醚樹脂，優先選用粘度為0.4-0.5dl/g的聚苯醚樹脂。而且，其含量若低於25°/。重量，則製品可能耐熱性差、翹曲大；含量超過65%重量，則加工困難、成本增加。本發明使用的碳納米管並無特別限制，為本領域常用碳納米管，具體而言，本發明實施例所選碳納米管為多壁納米管，平均直徑10-50nm，長度為l-20um，優選碳納米管直徑為15-25nm，長度為10-20um的碳納米管，使用大長徑比碳納米管有利提高複合塑料導電性能。上述碳納米管起到導電添加劑的作用，添力口量較少就能使製品表面電阻為104-1012歐姆/平方，滿足製品消散靜電的效果。但在本發明實施例中其若低於0.5%重量，則難以提供導電性；若超過5%重量，表面電阻將低於104歐姆/平方，不符合本發明的應用範圍，且成本增加。上述針狀矽灰石在本發明的組合中起到增強作用，所使用的針狀矽灰石並不限於特定的種類，在本發明實施例中選擇平均直徑〈15um，長徑比至少為10的針狀矽灰石，優選平均直徑〈10um，長徑比至少為15的針狀矽灰石；更優選平均直徑為38um，長徑比至少為20的針狀矽灰石。在本發明實施例中，針狀矽灰石還可以起到提高製品耐熱性、尺寸穩定性的作用，若針狀矽灰石的添加量含量低於15%重量，製品剛性會不足，含量超過45%重量，則加工困難，且製品外觀粗糙。上述針狀矽灰石與碳納米管表面均用矽烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑處理過，以進一步提高其在樹脂基體中的分散能力。上述HIPS為採用共混法或-接支法生產的HIPS，為獲得最佳的增韌效果，本發明實施例優先選用接支法生產的HIPS。在本發明實施例中，HIPS含量若小於10%，加工性能差、成本高、外觀不佳，若其超過30%重量，則產品耐熱性不能滿足應用要求。本發明實施例的導電工程塑料除了有上述聚苯醚、碳納米管、針狀矽灰石和HIPS等必須成分之外，可以另外添加本領域廣泛4吏用的添加劑，例如各種抗氧劑、*劑等。抗氧劑選自本領域常用的抗氧劑，例如，常用的有Irganox1010,瑞士汽巴精化公司生產的四[P-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯；分散劑選自本領域常用的分散劑，例如乙二醇。在本發明實施例中，還可以添加0-10%重量的輔助抗氧劑，該輔助抗氧劑並無特別限制，為本領域所常用的輔助抗氧劑，例如，可選用商品名Irganox168，瑞士汽巴精化公司生產得三(2，4-二叔丁基酚)亞磷酸酯。本發明實施例還提供一種上述導電工程塑料的製備方法，包括如下步驟(1)按照上述比例配比原料，將除針狀矽灰石和碳納米管外的各組分混合均勻後加入到雙螺杆擠出機的主餵料口；(2)將針狀矽灰石和碳納米管混合後加入到側餵料口；(3)在聚合物樹脂熔融狀態下充分捏合後擠出、冷卻、乾燥、切粒，生成複合塑料。上述步驟(1)中熔融擠出溫度為260-310°C。實施例1按表1中實施例1數據，將除針狀矽灰石和碳納米管外各組分按配比混合均勻後再經雙螺杆擠出機熔融擠出，側進料口加針狀矽灰石和碳納米管(經高速混合機按配比混合)、造粒、即製得本發明的組合物的顆粒產品。雙螺杆擠出機採用南京科亞公司生產的CTE-35(L/D-48)雙螺杆擠出機，擠出溫度260-310°C，螺杆轉速290RPM。顆粒產品在110。C下乾燥4小時，然後注塑ASTM樣條，測定性能。結果見表2。實施例2按表l中實施例2數據，將除針狀矽灰石和碳納米管外各組分按配比混合均勻後再經雙螺杆擠出機熔融擠出，側進料口加針狀矽灰石和碳納米管(經高速混合機按配比混合)、造粒、即製得本發明的組合物的顆粒產品。雙螺杆擠出機採用南京科亞公司生產的CTE-35(L/D-48)雙螺杆擠出機，擠出溫度260-310°C，螺杆轉速290RPM。顆粒產品在110。C下乾燥4小時，然後注塑ASTM樣條，測定性能。結果見表2。實施例3按表1中實施例3數據，將除針狀矽灰石和碳納米管外各組分按配比混合均勻後再經雙螺杆擠出機熔融擠出，側進料口加針狀矽灰石和碳納米管(經高速8混合機按配比混合)、造粒、即製得本發明的組合物的顆粒產品。雙螺杆擠出機採用南京科亞公司生產的CTE-35(L/D=48)雙螺杆擠出才幾,擠出溫度260-310。C,螺杆轉速290RPM。顆粒產品在110。C下乾燥4小時，然後注塑ASTM樣條，測定性能。結果見表2。實施例4按表l中實施例4數據，將除針狀矽灰石和碳納米管外各組分按配比混合均勻後再經雙螺杆擠出機熔融擠出，側進料口加針狀矽灰石和碳納米管(經高速混合機按配比混合)、造粒、即製得本發明的組合物的顆粒產品。雙螺杆擠出機採用南京科亞公司生產的CTE-35(L/D-48)雙螺杆擠出機，擠出溫度260-310°C，螺杆轉速290RPM。顆粒產品在110。C下乾燥4小時，然後注塑ASTM樣條，測定性能。結果見表2。實施例5按表1中實施例5數據，將除針狀矽灰石和碳納米管外各組分按配比混合均勻後再經雙螺杆擠出機熔融擠出，側進料口加針狀矽灰石和碳納米管(經高速混合機按配比混合)、造粒、即製得本發明的組合物的顆粒產品。雙螺杆擠出機採用南京科亞公司生產的CTE-35(L/D-48)雙螺杆擠出機，擠出溫度260-310°C，螺杆轉速290RPM。顆粒產品在110。C下乾燥4小時，然後注塑ASTM樣條，測定性能。結果見表2。實施例6按表l中實施例6數據，將除針狀矽灰石和碳納米管外各組分按配比混合均勻後再經雙螺杆擠出機熔融擠出，側進料口加針狀矽灰石和碳納米管(經高速混合機按配比混合)、造粒、即製得本發明的組合物的顆粒產品。雙螺杆擠出機採用南京科亞公司生產的CTE-35(L/D-48)雙螺杆擠出機，擠出溫度260-310°C,螺杆轉速290RPM。顆粒產品在110。C下乾燥4小時，然後注塑ASTM樣條，測定性能。結果見表2。實施例7按表l中實施例7數據，將除針狀矽灰石和碳納米管外各組分按配比混合均勻後再經雙螺杆擠出機熔融擠出，側進料口加針狀矽灰石和碳納米管(經高速混合機按配比混合)、造粒、即製得本發明的組合物的顆粒產品。雙螺杆擠出機採用南京科亞公司生產的CTE-35(L/D=48)雙螺杆擠出機，擠出溫度260-310°C,螺杆轉速2卯RPM。顆粒產品在110。C下乾燥4小時，然後注塑ASTM樣條，測定性能。結果.見表2。實施例8按表l中實施例8數據，將除針狀矽灰石和碳納米管外各組分按配比混合均勾後再經雙螺杆擠出機熔融擠出，側進料口加針狀矽灰石和碳納米管(經高速混合機按配比混合)、造粒、即製得本發明的組合物的顆粒產品。雙螺杆擠出機採用南京科亞公司生產的CTE-35(L/D-48)雙螺杆擠出機，擠出溫度260-310°C,螺杆轉速290RPM。顆粒產品在110。C下乾燥4小時，然後注塑ASTM樣條，測定性能。結果見表2。表112345678Cwt(wtCwt(wtCwt(wtCwt%)%)%)%)%)%)%)%)10tableseeoriginaldocumentpage11彎曲才莫量EH(MPa)ASTMD7907820835092008560缺口沖擊強度(kJ/m2)ISO180/1A6.56.26.16.1表面電阻率歐姆/平方106-109106畫109106腸109104-106外觀優優優優翹曲優優優優由表2可知，從本發明實施例1-8的性能結果看，針狀矽灰石與少量的碳納米管混合應用可賦予製品均勻的表面電阻及良好的機械性能、耐熱性能，尺寸穩定、翹曲小，且外觀清潔不掉塵，相比於傳統的碳黑或碳纖維填充的複合塑料，能更好的滿足半導體託盤高端市場的要求。另外，當HIPS在本發明的組合物中添加量增加時，組合物的耐熱性降低，實施例l、2、3、4適合於製造耐150。C焙烤的半導體託盤的原料，而實施例5、6、7、8適合於製造耐130。C焙烤的半導體託盤的原料。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。權利要求1、一種導電工程塑料，以重量百分比計，含有如下組分聚苯醚25-65％碳納米管0.5-5％針狀矽灰石15-45％HIPS10-30％抗氧劑0-10％輔助抗氧劑0-10％分散劑0-10％。2、如權利要求1所述的工程塑料，以重量百分比計，含有如下組分:聚苯醚29.6-56.3%碳納米管1-3%針狀矽灰石20-40%HIPS12.4-27%抗氧劑0.05-2%輔助抗氧劑0.05-2%棘劑0.05-2%。3、如權利要求1或2所述的工程塑料，其中，聚苯醚粘度為0.3-0.6dl/g;碳納米管為多壁納米管，平均直徑10-50nm,長度為l-20um;針狀矽灰石平均直徑〈15um,長徑比至少為10，HIPS為採用共混法或接支法生產的fflPS。4、如權利要求3所述的工程塑料，其中，聚苯醚粘度為0.4-0.5dl/g;碳納米管直徑為15-25nm，長度為10-20um;針狀矽灰石<10um，長徑比至少為15;HIPS為採用接支法生產的HIPS。5、如權利要求4所述的工程塑料，其中，所述針狀矽灰石平均直徑為3~8um，長徑比至少為20。6、如權利要求5所述的工程塑料，其中，針狀矽灰石與碳納米管表面均用矽烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑處理過。7、如權利要求1所述的工程塑料，其中，抗氧劑為四[(3-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯；分軟劑為乙二醇。8、一種導電工程塑料的製備方法，包括如下步驟(1)按照如權利要求1所述比例配比原料，將除針狀珪灰石和碳納米管外的各組分混合均勻後加入到雙螺杆擠出機的主餵料口；(2)將針狀矽灰石和碳納米管混合後加入到側餵料口；(3)在聚合物樹脂熔融狀態下充分捏合後擠出、冷卻、乾燥、切粒，生成複合塑料。9、如^l利要求8所述製備方法，以重量百分比計，原料配比如下聚苯醚29.6-56.3%碳納米管1-3%針狀矽灰石20-40%HIPS12.4-27%抗氧劑0.05-2%輔助抗氧劑0.05-2%分散劑0.05-2%。10、如權利要求8或9所述的製備方法，其中，擠出溫度為260-310°C。全文摘要本發明提供了一種導電工程塑料及其製造方法，該塑料以重量百分比計，含有25-65％聚苯醚，0.5-5％碳納米管，15-45％針狀矽灰石，10-30％HIPS，0-10％抗氧劑，0-10％輔助抗氧劑，0-10％分散劑。該製造方法包括步驟(1)配比原料，將除針狀矽灰石和碳納米管外的各組分混合均勻後加入到雙螺杆擠出機的主餵料口；(2)將針狀矽灰石和碳納米管混合後加入到側餵料口；(3)在聚合物樹脂熔融狀態下充分捏合後擠出、冷卻、乾燥、切粒，生成複合塑料。本發明的導電工程塑料，可賦予製品良好的靜電消散能力、機械性能、耐熱性能，尺寸穩定、翹曲小，且外觀清潔不掉塵。文檔編號C08L25/06GK101608059SQ20091010851公開日2009年12月23日申請日期2009年6月29日優先權日2009年6月29日發明者徵何,謝迎洪,韋聯生申請人:惠州市沃特新材料有限公司