CN104341762A - 导电片成分 - Google Patents

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Abstract

提供了一种导电片成分，其包括聚碳酸酯树脂、橡胶改性乙烯基接枝共聚物、碳纳米管以及硅胶颗粒，用于提高导电性和机械物理性能并且降低表面光泽度。

Description

导电片成分
技术领域
本发明涉及一种导电片成分。在示例性实施方式中，导电片成分可具有优异的导电性和机械物理性能并且降低表面光泽度。
背景技术
人们集中精力研究导电聚合物，作为用于各种电子工业领域中的新型材料，例如，电子元件、半导体、显示器、汽车、卫星通信等。随着IT产业的快速发展，其重要性浮现出来。
通常，由于聚合物材料是电绝缘子，所以在处理或使用时，静电荷累积在聚合材料的表面上。静电荷的累积可通过短路损害电子装置，和/或在该表面上累积的静电荷可吸引灰尘，在用于半导体等中时，这可造成严重的问题。
由于生成静电、灰尘等会造成污染，所以在安装集成电子电路以及与其相关的核心元件时，频繁地发生由上述静电问题造成的故障。因此，越来越需要防止起电并且管理污染源，例如，灰尘和有害物质。
精密电子元件(例如，半导体集成电路芯片和/或各种模块等)可由防静电容器输送，以防止在输送期间生成的静电损坏元件。例如，在托盘用作电子元件输送容器时，由于在输送或处理期间，与元件产生摩擦或者与人体的某些部位接触，所以静电荷可在托盘的表面上累积。由于表面电荷造成静电损害，所以需要适当地将表面电荷放电，以保护电子元件。
因此，为了给在电子行业领域中使用的片提供导电性，可将导电剂或填料加入成分中或者可使用导电聚合物。例如，可使用金属纤维、金属粉末、作为具有导电性的有机材料的内在消耗型聚合物(IDP)或炭黑。然而，在使用IDP时，该片可显示表面电阻并且具有最大大约为109到1010ohm/sq的低导电率。在炭黑的情况下，可显示在104到106ohm/sq范围内的高表面电阻。然而，炭黑生成灰尘，由于机械物理性能(例如，冲击强度、延伸率等)退化，所以该灰尘可对环境带来负面影响，并且降低产品的可靠性。此外，需要大量炭黑来保持导电性。
韩国专利号0695503涉及通过在多层薄膜的外表面层上包括导电填料(例如，炭黑等)，制造具有导电性的薄膜。然而，薄膜的制造复杂、低效并且不划算。
国际专利公开号WO2008-020579涉及一种导电树脂成分，用于减少电子元件的污染并且具有与胶带的优异的紧密粘附性，导电树脂成分包含炭黑。然而，导电树脂成分可在成分的表面上生成灰尘，由于表面光泽度，从而在传感器中生成误差，并且由于包含大量炭黑，所以可生成污染。
因此，需要一种克服上述问题的技术。
发明内容
本发明的一个实施方式涉及提供一种导电片成分，该成分能够具有优异的机械物理性能以及导电性，并且能够降低表面光泽度，以在各种精密电子产品的制造过程中传感器应用于模块时，防止传感器发生故障。
本发明的另一个实施方式涉及提供一种导电片成分，该成分能够具有机械物理性能(例如，冲击强度、延伸率等)以及高表面电阻，并且能够实现消退效应。本发明的另一个实施方式涉及提供一种模制品，该模制品包括在应用于电子行业过程中时能够提高可靠性的导电片或膜。
通常，一方面，提供了一种导电片成分，其包括：聚碳酸酯树脂(A)、橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)、碳纳米管(C)以及硅胶颗粒(D)。
导电片成分可包括均基于大约100重量份的聚碳酸酯树脂(A)的大约1到大约10重量份的橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)、大约0.5到大约5重量份的碳纳米管(C)以及大约0.5到大约5重量份的硅胶颗粒(D)。
碳纳米管(C)可具有大约0.5到大约100nm的平均直径以及大约0.01到大约100μm的平均长度。
硅胶颗粒(D)可为聚烷基倍半硅氧烷。
硅胶颗粒(D)可具有大约0.1到大约10μm的平均粒度。
聚碳酸酯树脂(A)可具有大约10,000到大约200,000g/mol的重均分子量(weight average molecular weight)(Mw)。
通过接枝聚合包括橡胶聚合物、芳香乙烯基化合物以及乙烯基氰化合物的单体混合物，可制备所述橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)。
橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)可为丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)接枝共聚物。
在另一个实施方式中，提供了一种模制品，其包括使用上述导电片成分制造的导电片。
具体实施方式
现在，在本发明的以下详细描述中，在后文中更完整地描述本发明，其中，描述本发明的一些而非所有实施方式。实际上，本本发明可体现为具有多种不同的形式，并且不应理解为限于在本文中提出的实施方式；确切地说，提供这些实施方式，是为了本公开满足适用的法律要求。
在本文中，除非另外限定，否则在本文中适用的技术和科学术语具有在本公开所属的领域中的技术人员通常理解的意义。不描述在以下描述中可能使本发明的主旨不必要地晦涩难懂的已知功能和元件。
发明人进行研究，研制出一种导电片成分，该成分能够具有优异的导电性和机械物理性能，并且能够降低表面光泽度，从而防止在应用于制造电子产品的工序中时发生故障。结果，发明人惊讶地发现，甚至在具有少量的碳纳米管时，包括聚碳酸酯树脂、橡胶改性乙烯基接枝共聚物、碳纳米管以及硅胶颗粒的成分能够提高导电性并且降低表面光泽度，同时机械物理性能具有极少的退化或者没有退化，从而完成本发明。
本发明的导电片成分包括聚碳酸酯树脂(A)、橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)、碳纳米管(C)以及硅胶颗粒(D)。
在后文中，更详细地描述每个成分。
(A)聚碳酸酯树脂
通过使由以下化学式1表示的基于联苯酚的化合物与碳酰氯、卤素甲酸盐或碳酸二酯反应，可制备根据本发明的聚碳酸酯树脂(A)：
【化学式1】
在化学式1中，A表示单键(single bond)、C1到C5烯烃基、C1到C5亚烷基、C5到C6环亚烷基(cycloalkylidene)、-S-或-SO2-。
由上面化学式1表示的基于联苯酚的化合物的具体实例可包括但不必限于4,4′-二羟基二苯基(dihydroxydiphenyl)、2,2-二-(4-羟苯基)-丙烷、2,4-二-(4-羟苯基)-羟苯基)-2-甲基丁烷、1,1-二-(4-羟苯基)-环己烷、2,2-二-(3-氯(chloro)-4-羟苯基)-丙烷、2,2-二-(3,5-二氯-4-羟苯基)-丙烷等及其混合物。此外，对苯二酚和/或间苯二酚等化合物可用作基于联苯酚的化合物。在示例性实施方式中，可使用基于联苯酚的化合物，例如，2,2-二-(4-羟苯基)-丙烷、2,2-二-(3,5-二氯-4-羟苯基)-丙烷、1,1-二-(4-羟苯基)-环己烷等及其混合物，例如，可使用称为双酚A-的2,2-二-(4-羟苯基)-丙烷。
在结构方面，线性聚碳酸酯树脂、支链聚碳酸酯树脂或线性和支链聚碳酸酯树脂的混合物可用作聚碳酸酯树脂(A)，但是本发明不限于此。
基于双酚A的聚碳酸酯树脂可用作线性聚碳酸酯树脂。相对于基于联苯酚的化合物的总量，加入具有0.05到2mol％的三-或以上的多官能化合物的化合物(例如，具有三价或以上的酚基的化合物)，可制备混合物，该混合物可用作支链聚碳酸酯树脂。
根据本发明的聚碳酸酯树脂(A)可具有重均分子量(Mw)，其范围在从大约10,000到大约200,000g/mol，例如，从大约15,000到大约80,000g/mol。在满足重均分子量的上述范围时，可实现机械物理性能、导电性以及消退的协同效果。
在本发明中，通过在THF中溶解粉末样品并且使用凝胶渗透色谱法(GPC；lient Technologies 1200系列)，测量重均分子量。【ShodexLF-804(8.0.1.D.×300mm)用作列(column)，聚苯乙烯(Shodex Co.)用作标准样品】。
(B)橡胶改性乙烯基接枝共聚物
通过接枝聚合包括橡胶聚合物、芳香乙烯基化合物以及乙烯基氰化合物的单体混合物，可制备根据本发明的橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)。
在示例性实施方式中，橡胶改性乙烯基接枝共聚物可包括具有以下量的元件：大约40到大约70wt％的橡胶聚合物以及大约30到大约60wt％的乙烯基单体，其中，根据100wt％的乙烯基单体，乙烯基单体可包括大约60到大约90wt％的芳香乙烯基化合物以及大约10到大约40wt％的丙烯氰化合物。
橡胶聚合物的实例可包括但不限于聚丁二烯橡胶、丙烯酸橡胶、乙烯/丙烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、丙烯腈/丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丙烯酰基橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、聚硅氧烷/聚烷基(polyorganosiloxane/polyalkyl)(甲基)丙烯酸橡胶合成物等以及从其中选择的两个或多个的混合物。在示例性实施方式中，可使用聚丁二烯橡胶。
橡胶聚合物可具有0.05到0.5μm的平均粒度。在上述范围内，与其他元件的兼容性可较为优异，同时具有合适的冲击强度和延伸强度。在示例性实施方式中，橡胶聚合物可具有0.2到0.35μm的平均粒度。
在本发明中，在由TEM拍摄的目标颗粒的图片上使用长度测量的平均粒度表示100个目标颗粒的平均值。
芳香乙烯基化合物的实例可包括但不限于苯乙烯、α-甲基苯乙烯、卤素和/或C1-C10代替烷基的苯乙烯等及其混合物。在示例性实施方式中，可使用苯乙烯。
乙烯基氰化合物的实例可包括但不限于丙烯腈、甲基丙烯腈等及其混合物。在示例性实施方式中，可使用丙烯腈。
此外，通过进一步加入一个或多个其他单体，例如但不限于C1到C8甲基丙烯酸烷基酯、C1到C8丙烯酸烷基酯、顺丁烯二酸酐等及其混合物，可进行接枝聚合。C1到C8甲基丙烯酸烷基酯和/或C1到C8丙烯酸烷基酯分别是甲基丙烯酸或丙烯酸的烷基酯，是从具有1到8个碳原子的一元醇中获得的酯类。其具体实例可包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯等及其混合物。
通过在聚丁二烯橡胶、丙烯酸橡胶或苯乙烯/丁二烯橡胶上接枝聚合作为混合物形式的苯乙烯、丙烯腈以及可选地(甲基)丙烯酸烷基酯单体从而获得的材料以及例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)接枝共聚物可用作橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)。
在本发明中，导电片成分可包括基于大约100重量份的聚碳酸酯树脂(A)的大约1到大约10重量份的橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)。优选地，可包含大约2到大约8重量份的橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)。在一些实施方式中，导电片成分可包括大约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10重量份的橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)。而且，根据本发明的一些实施方式，橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)的量可在从大约上述任何量到大约上述任何其他量的范围内。
(C)碳纳米管
通过与该成分的其他元件组合，尤其通过与硅胶颗粒组合，甚至在具有少量时，根据本发明的碳纳米管(C)能够增大导电性，机械物理性能具有极少的退化或者没有退化，碳纳米管可提供优异的导电性并且表达表面光泽度可降低的协同效果。
碳纳米管(C)的实例可包括但不限于单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管、绳状碳纳米管等及其混合物。在示例性实施方式中，由于其较低的成本以及高纯度，所以可使用多壁碳纳米管。
碳纳米管(C)可具有大约0.5nm到大约100nm的直径以及大约0.01到大约100μm的长度。在这种情况下，碳纳米管可容易地分散在成分中，以便甚至在具有低含量时，通过在碳纳米管之间的网络，可提高导电性，并且由于与其他元件组合，所以可提高机械物理性能，并且可显示协调效应，例如，消退效应等。
在本发明中，导电片成分可包括基于大约100重量份的聚碳酸酯树脂(A)的大约0.5到大约5.0重量份的碳纳米管(C)。更优选地，可包含大约1到大约3重量份的碳纳米管(C)。在一些实施方式中，导电片成分可包括大约0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4或5重量份的碳纳米管(C)。而且，根据本发明的一些实施方式，碳纳米管(C)的量可在从大约上述任何量到大约上述任何其他量的范围内。
在碳纳米管的量超过以上范围时，表面电阻和机械物理性能可退化，并且难以表达与其他元件的协调效应。
(D)硅胶颗粒
根据本发明的硅胶颗粒(D)可与在该成分中的其他元件具有优异的兼容性，提供消退效应并且降低表面光泽度。
导电片成分可包括基于大约100重量份的聚碳酸酯树脂(A)的大约0.5到大约5.0重量份的硅胶颗粒(D)。更优选地，可包含大约1到大约3重量份的硅胶颗粒(D)。在一些实施方式中，导电片成分可包括大约0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4或5重量份的硅胶颗粒(D)。而且，根据本发明的一些实施方式，硅胶颗粒(D)的量可在从大约上述任何量到大约上述任何其他量的范围内。
在硅胶颗粒的量超过以上范围时，难以降低表面光泽度，并且机械物理性能(例如，导电性、冲击强度等)可退化。
硅胶颗粒(D)可包括聚烷基倍半硅氧烷(polyalkylsilsesquioxane)颗粒。聚烷基倍半硅氧烷是具有由R3SiO0.5表示的三官能硅氧烷单元(在后文中称为T单元)的聚硅氧烷，其中，R是三价有机官能团。根据100mol％的总硅氧烷单元(包括M单元、D单元、T单元、Q单元的总硅氧烷单元)，硅胶颗粒(D)可包括大约90mol％或以上的聚烷基倍半硅氧烷单元，例如，95mol％或以上，并且再如，100mol％。M单元表示由R3SiO0.5表示的单官能硅氧烷单元，其中，R是单价有机官能团，D单元表示由R2SiO1.0表示的双官能硅氧烷单元，其中，R是单价有机官能团，并且Q单元表示由RSiO2.0表示的四官能硅氧烷单元，其中，R是单价有机基团。
与聚烷基倍半硅氧烷耦合的有机官能团R可包括具有1到20个碳原子的烷基团，例如但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、己基、癸基、辛基、十二烷基、十八基等及其混合物，例如，聚甲基倍半硅氧烷。
本发明的聚烷基倍半硅氧烷可具有大约0.1到大约10μm的平均粒度，例如，大约1到大约4μm，并且再如，大约2到大约3μm。在这种情况下，与在该成分中的其他成分的兼容性可较为优异，机械物理性能(例如，冲击强度等)可提高，并且可表达消退效应，导电性具有极少的退化或者没有退化。
可由一种无任何限制性的已知的方法制备聚烷基倍半硅氧烷。例如，通过在酸性条件下水解有机三烷氧基硅烷(organotrialkoxysilane)，将碱性水溶液混合到水或有机硅烷三醇的水/有机溶剂内，并且缩聚有机硅烷三醇，可获得聚烷基倍半硅氧烷，其中，通过调节碱性水溶液的pH，可控制其粒度以及粒度分布。
通过将成分混合在一起并且进行挤压成形，可制备本发明的成分，但是本发明不限于此。
本发明提供了一种模制品，该模制品包括由导电片成分制造的导电片。该模制品可具有非常优异的表面电阻以及优异的机械物理性能，例如，冲击强度、延伸率等，并且尤其可表达消退效应，以降低表面光泽度，从而在应用于电子产品的制造过程中时，防止传感器发生故障，以便提高工艺可靠性。
在此处，导电片可具有由光泽仪(SUGA Test Instruments公司，UGV-6P)在尺寸为10cm×10cm×3.2mm的注射样品的60度测量的大约80或更小的平均光泽度。
在后文中，提供以下实例，以便更详细地描述本发明。然而，本发明不限于以下实例。
在以下实例和比较实例中使用的每个元件的规格如下。
(A)聚碳酸酯树脂
使用双酚A型聚碳酸酯树脂(Teijin L-1225)。
(B)橡胶改性乙烯基接枝共聚物
将50重量份的油酸钾、0.4重量份的氢过氧化枯烯、0.2重量份的n正辛硫醇、0.4重量份的葡萄糖、0.01重量份的硫酸铁水合物以及0.3重量份的焦磷酸钠加入包含50重量份的丁二烯橡胶乳胶固体、36重量份的苯乙烯、14重量份的丙烯腈以及150重量份的去离子水的混合物中。该混合物在75℃下反应5个小时，以制备接枝共聚物树脂。将0.4重量份的硫酸加入所获得的树脂固体中，然后凝固，以在粉末状态中制备接枝丙烯腈丁二烯苯乙烯(g-ABS)。
(C)碳纳米管
使用平均直径为15nm以及平均长度为8μm的多壁碳纳米管(Hanhwa Chemical hanos CM-130)。
(C’炭黑)
使用炭黑(TIMCAL Graphite&Carbon的250等级)
(D)硅胶颗粒
使用平均粒度为2μm的聚烷基倍半硅氧烷(Polymethylsilsesquioxane)颗粒(Samsung SDI Chemicals&Electronic Materials SL-200M)。
(实例1到3)
具有在以下表1中所示的量的每个成分(根据重量份)在滚磨机中混合5分钟，然后在280到300℃的范围内，在通用的双轴挤压机中挤压。在100到120℃的温度下使挤压后的树脂干燥4个小时，在280到310℃的温度下挤压成片，以制备样品。通过以下方法评估样品的物理性能，并且在以下表1中显示其结果。
(比较实例1到9)
比较实例1到9由与上面实例1相同的方法实践，除了加入具有在以下表2中所示的量的成分(根据重量份)以外，并且在以下表2中显示其结果。
(物理性能评估)
1)悬臂梁(Izod)缺口冲击强度(kgf cm/cm)
根据ASTM D256，在1/8"样品上测量悬臂梁缺口冲击强度。
2)表面电阻(ohm/sq)
使用Wolfgang Warmbier GmbH&Co.KG的SRM-100，根据ASTMD257，测量表面电阻。
3)表面光泽度
由数字可变光泽仪(SUGA Test Instruments Co.,Ltd.,UGV-6P)测量60度的平均光泽度。
【表1】
实例1 实例2 实例3
(A) 100 100 100
(B) 5 5 5
(C) 1.3 1.3 1.5
(D) 1 2 2
缺口冲击强度(kg·cm/cm) 64 64 38
表面电阻(ohm/sq) 104 104 104
表面光泽度 65 47 43
【表2】
从表1和2中可以看出，与比较实例相比，根据本发明的实例1到3可显示高表面电阻，冲击强度不退化，并且降低表面光泽度。同时，由于与碳纳米管相比，比较实例1到4包括更高量的炭黑，所以表面电阻和冲击强度退化并且表面光泽度不降低。此外，比较实例5、6和8包括超过本发明的范围的碳纳米管或硅胶颗粒，以便表面电阻较低或者冲击强度退化。不能模制比较实例7和9。
根据本发明的导电片成分可增大导电性，提高机械物理性能(例如，冲击强度、延伸率等)，并且通过消退效应，降低表面光泽度，从而在应用于电子产品的制造工序中时，提高可靠性。
此外，根据本发明，在导电片或膜内包含的大量填料可大幅减少，以便可防止由表面颗粒造成的灰尘，并且可克服由有害材料造成的环境问题。
在本发明所属的领域的技术人员会想起本发明的很多修改和其他实施方式，具有在以上描述中提出的教导内容的优点。因此，要理解的是，本发明不限于所公开的具体实施方式，并且修改和其他实施方式旨在包含在所附权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种导电片成分，包括：
基于大约100重量份的聚碳酸酯树脂(A)的大约1到大约10重量份的橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)、大约0.5到大约5重量份的碳纳米管(C)以及大约0.5到大约5重量份的硅胶颗粒(D)。
2.根据权利要求1所述的导电片成分，其中，所述碳纳米管(C)具有大约0.5到大约100nm的平均直径以及大约0.01到大约100μm的平均长度。
3.根据权利要求1所述的导电片成分，其中，所述硅胶颗粒(D)包括聚烷基倍半硅氧烷。
4.根据权利要求3所述的导电片成分，其中，所述硅胶颗粒(D)具有大约0.1到大约10μm的平均粒度尺寸。
5.根据权利要求1所述的导电片成分，其中，所述聚碳酸酯树脂(A)具有大约10,000到大约200,000g/mol的重均分子量(Mw)。
6.根据权利要求1所述的导电片成分，其中，通过接枝聚合包括橡胶聚合物、芳香乙烯基化合物以及乙烯基氰化合物的单体混合物，制备所述橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)。
7.根据权利要求6所述的导电片成分，其中，所述橡胶改性乙烯基接枝共聚物(B)是丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)接枝共聚物。
8.一种模制品，包括由根据权利要求1到7中任一项所述的导电片成分制造的导电片。
9.根据权利要求8所述的模制品，所述模制品具有由光泽仪(SUGATest Instruments公司，UGV-6P)在尺寸为10cm×10cm×3.2mm的注射样品的60度测量的大约80或更小的平均光泽度。
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