高耐熱性熱可塑導電性複合材料的製作方法

2023-05-16 05:49:41 1

專利名稱：高耐熱性熱可塑導電性複合材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其為具有高耐熱性、成形加工性及機械物性良好之熱可塑性導電性材料組成。
近幾年來，由於為了提高電子產品的生產效率，乾燥IC晶片的時間被要求縮短，如此需提高幹燥的溫度，所以尋找一種具150℃以上之耐熱性且表面電阻係數為103-106Ω/□的複合材料來製成承載IC晶片之薄盤是迫切需要的，故本發明的發明人根據以上問題，潛心研究加以創新改良，主要摻合聚次苯醚(PPE)、高耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)、氫化苯乙烯 丁二烯嵌段共聚合物(SEBS)及和導電性碳黑(Carbon Black)組成此複合材料，該複合材料具有高導電性、高耐熱性並有良好之加工性、機械物性及成型性且成型後之產品(IC用薄盤)外觀良好，實為一具功效增進且具實用性之發明。
本發明在於提供一種高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其主要成分包含有聚次苯醚(PPE)、高耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)、氫化苯乙烯 丁二烯嵌段共聚合物(SEBS)及使其具有導電性之導電性碳黑(CarbonBlack)；其另可摻入聚苯乙烯(PS)，該聚苯乙烯(PS)與氫化苯乙烯 丁二烯嵌段共聚合物(SEBS)可達到與高耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)相同之功效進而取代高耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)；或可依各組份之添加比例，進一步摻入乙烯共聚物(Ethylene copolymer)，該乙烯共聚物(Ethylenecopolymer)包含有乙烯丙烯酸甲酯共聚合物(EMA)、乙烯醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)、乙烯甲基壓克力酸酯共聚合物(EMAA)、乙烯丙烯酸甲基甲酯共聚合物(EMMA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚合物(EEA)、乙烯壓克力酸酯共聚合物(EAA)、乙烯丙烯酸丁酯共聚合物(EBA)，或可再進一步將此乙烯共聚物接枝羧基(-COOH)、酸酐(-MAH)、環氧基(-GMA)等極性基，形成如EEA-MAH、EVA-MAH、EBA-GMA、EEA-GMA等接枝聚合物；而氫化苯乙烯丁二烯嵌段共聚合物(SEBS)則可以苯乙烯-丁二烯共聚合物(SBS)來替代或共同摻合亦可；或另進一步摻入苯乙烯-馬來酸酐共聚合物(SMA)亦可。
請參閱表1.，為本發明人經多次測試而歸納各組份的規格及使用量範圍，其聚次苯醚(PPE)之本質粘度(I.V.)值範圍為0.25-0.6dl/g(且0.3-0.5dl/g為較佳)，而使用量的範圍為65-90重量％(且70-85重量％為較佳)，其使用的型號可為GE P803、GE 640、Sumitomo E-200；高耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)使用量的範圍為5-20重量％(且8-15重量％為較佳)，其使用的型號可為奇美PH-88H、PH-88S；聚苯乙烯(PS)之熔融指數(MI)值550g/10min，而使用量的範圍為5-15重量％(且8-12重量％為較佳)，其使用的型號為奇美PG-33；氫化苯乙烯 丁二烯嵌段共聚合物(SEBS)其中EB含量範圍佔20-40重量％，而使用量的範圍為5-15重量％(且510重量％為較佳)，其使用的型號可為KRATON G-1651、G-1654、G-1050；苯乙烯-丁二烯共聚合物(SBS)其中B含量範圍佔20-40重量％，而使用量的範圍為2-10重量％(且3-8重量％為較佳)，其使用的型號可為KRATON D-1155JS、D-1155JP、ASAHI 125A；苯乙烯-馬來酸酐共聚合物(SMA)使用量的範圍為1-10重量％，其使用的型號為ATO-CHEM SMA-3000；乙烯共聚物(Ethylene copolymer)的熔融指數(MI)值1-50g/10min(且3-30g/10nin為較佳)，其共聚單體(comonomer)量佔5-50重量％(且10-30重量％為較佳)，而使用量的範圍為1-10重量％(且3-8重量％為較佳)，另於前述乙烯共聚合物接枝的極性基含量為0.1-5重量％(且0.2-2重量％為較佳)；碳黑(Carbon Black)的粒徑範圍為30-90nm，吸油量需＞100ml/100g以上(且＞150ml/100g為較佳)，表面積＞40cm2/g為較佳，而使用量的範圍為10-35phr(且15-25phr為較佳)，其使用的型號可為Cabot XC-72、Cabot BP-3700、Cabot BP-2000、ENSACO 250G、PrintexXE2、Ketjen Black EC300、Ketjen Black EC600JD。
表1.
為了能夠更加了解該複合材料之成分比例及其所得之性質，請參閱並對照表2.(實施例)及表3.(比較例)，其利用L/D＝36，直徑＝72mm之雙螺杆壓出機混練導電性材料，料溫控制在220℃-300℃，螺杆轉速200rpm，吐出量則為100kg/hr。除了碳黑(Carbon Black)由中段入料之外，其餘成份由前段入料，導電粒子並經過真空烘乾後，使用射出成型機，其料溫控制在250℃-300℃作試片之射出成型；而其試驗所得之數據系用塑料測試技術上熟知之標準方法(ASTM)測得，其測試方法採用如下性 質 方 法熱變形溫度ASTM D-648測試(荷重18.6kg)表面電阻係數 ASTM D-257測試拉伸強度 ASTM D-638測試彎曲強度 ASTM 790測試彎曲模數 ASTM 790測試表2.實施例
而表2.為依據表1.提供的各組份之規格及使用量範圍下，列舉出六組可以具體實行的配方，由整體來看，熱變形溫度可達150℃以上之高耐熱性，且表面電阻係數控制於103-106Ω/□之適當範圍內，表面白化脫層現象及流動加工性皆十分良好，顯示充分具有實用性，其非常適用於需具150℃以上之耐熱性、103-106Ω/□之導電性、翹曲性小、成型性佳之IC tray射出成型產品上。
請參閱表3.其為部分組份未於表1.之使用範圍內，其中比較例之配方(1)及(3)皆未添加聚苯乙烯(PS)、乙烯丙烯酸甲酯共聚合物(EMA)及苯乙烯-馬來酸酐共聚合物(SMA)，其表面白化脫層現象嚴重且流動加工性不佳，而配方(2)僅添加60重量％之聚次苯醚(PPE)，熱變形溫度雖可達140℃但拉伸強度及彎曲強度皆不強，配方(4)則添加40phr之碳黑(Carbon Black)，其表面白化脫層現象嚴重且流動加工性不佳，而配方(5)則添加92重量％之聚次苯醚(PPE)，其表面白化脫層現象嚴重且流動加工性亦不佳，故由表2.及表3.比較得知該複合材料之各組份間之添加比例對於其表現的性質有絕對的相互關係(其整理於表4)。
表3.比較例
表4.
綜上所述，本發明所提供之一種高耐熱性熱可塑導電性複合材料，在過去未曾見到有相同之組份組成及摻合比例，並具有高導電性、高耐熱性、良好之成形加工性及機械物性，且成型後之成品(IC用薄盤)外觀良好又不會產生局部剝離分層現象等優點。
只是以上所述內容，僅僅是本發明之較佳可行之實施例，凡是利用本發明上述實施例之組份、配方、規格等所做出的變化，皆應包含於本發明之權利範圍內。
權利要求
1.一種高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其包含(a)65-90wt％的聚次苯醚(PPE)；(b)5-20wt％的高耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)；(c)5-15wt％的氫化苯乙烯 丁二烯嵌段共聚合物(SEBS)；及(d)10-35phr的碳黑(Carbon Black)。
2.如權利要求1所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其可進一步摻入2-10wt％的苯乙烯 丁二烯共聚合物(SBS)。
3.如權利要求2所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中苯乙烯丁二烯共聚合物(SBS)的B含量範圍佔20-40wt％。
4.如權利要求1所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其可進一步摻入1-10wt％的乙烯共聚物(Ethylene copolynmer)。
5.如權利要求4所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中乙烯共聚物(Ethylene copolymer)的熔融指數範圍為1-50g/10min。
6.如權利要求4所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中乙烯共聚物(Ethylene copolymer)的共聚單體量佔5-50wt％。
7.如權利要求4所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中的乙烯共聚物(Ethylene copolymer)包含有乙烯丙烯酸甲酯共聚合物(EMA)、乙烯醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)、乙烯甲基壓克力酸酯共聚合物(EMAA)、乙烯丙烯酸甲基甲酯共聚合物(EMMA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚合物(EEA)、乙烯壓克力酸酯共聚合物(EAA)、乙烯丙烯酸丁酯共聚合物(EBA)。
8.如權利要求4所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中的乙烯共聚物(Ethylene copolymer)可進一步接枝羧基(-COOH)、酸酐(-MAH)、環氧基(-GMA)等極性基。
9.如權利要求8所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中羧基(-COOH)、酸酐(-MAH)、環氧基(-GMA)等極性基的含量佔0.1-5wt％。
10.如權利要求1所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其可進一步摻入1-10wt％的苯乙烯-馬來酸酐共聚合物(SMA)。
11.一種高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其包含(a)65-90wt％的聚次苯醚(PPE)；(b)5-15wt％的聚苯乙烯(PS)；(c)5-15wt％的氫化苯乙烯 丁二烯嵌段共聚合物(SEBS)；及(d)10-35phr的碳黑(Carbon Black)。
12.如權利要求11所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其可進一步摻入2-10wt％的苯乙烯 丁二烯共聚合物(SBS)。
13.如權利要求12所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中苯乙烯丁二烯共聚合物(SBS)的B含量範圍佔20-40wt％。
14.如權利要求11所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其可進一步摻入1-10wt％的乙烯共聚物(Ethylene copolymer)。
15.如權利要求14所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中乙烯共聚物(Ethylene copolymer)的熔融指數範圍為1-50g/10min。
16.如權利要求14所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中乙烯共聚物(Ethylene copolymer)的共聚單體量佔5-50wt％。
17.如權利要求14所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中的乙烯共聚物(Ethylene copolymer)包含有乙烯丙烯酸甲酯共聚合物(EMA)、乙烯醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)、乙烯甲基壓克力酸酯共聚合物(EMAA)、乙烯丙烯酸甲基甲酯共聚合物(EMMA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚合物(EEA)、乙烯壓克力酸酯共聚合物(EAA)、乙烯丙烯酸丁酯共聚合物(EBA)。
18.如權利要求14所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中的乙烯共聚物(Ethylene copolymer)可進一步接枝羧基(-COOH)、酸酐(-MAH)、環氧基(-GMA)等極性基。
19.如權利要求18所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中羧基(-COOH)、酸酐(-MAH)、環氧基(-GMA)等極性基的含量佔0.1-5wt％。
20.如權利要求11所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中聚苯乙烯(PS)的熔融指數範圍為5-50g/10min。
21.如權利要求11所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其可進一步摻入1-10wt％的苯乙烯-馬來酸酐共聚合物(SMA)。
22.如權利要求1或11所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中聚次苯醚(PPE)的本質粘度範圍為0.25-0.6dl/g。
23.如權利要求1或11所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中氫化苯乙烯 丁二烯嵌段共聚合物(SEBS)的EB含量範圍佔20-40wt％。
24.如權利要求1或11所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中碳黑(Carbon Black)的徑範圍為30-90nm。
25.如權利要求1或11所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中碳黑(Carbon Black)的吸油量需＞100ml/100g以上。
26.如權利要求1或11所述的高耐熱性熱可塑導電性複合材料，其中碳黑(Carbon Black)的表面積＞40cm2/g為較佳。
全文摘要
本發明涉及一種高耐熱性熱可塑導電性複合材料,其為具有高耐熱性、成形加工性及機械物性良好之熱可塑性導電性材料組成。同時成型後的成品外觀良好且不會產生局部剝離分層現象。熱可塑導電性材料具有10
文檔編號C08L71/12GK1381528SQ02118620
公開日2002年11月27日 申請日期2002年4月26日 優先權日2002年4月26日
發明者王顯富 申請人:固品塑膠工業股份有限公司