CN106240105A - 一种复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料及其制备方法，所述复合材料，包括：中间层，设置在中间层上面的第一防静电层，及设置在中间层下面的第二防静电层；第一防静电层和第二防静电层含有塑料材料与高分子永久防静电材料组合成的组合物。本发明复合材料不受环境条件影响，无低分子量物质迁移析出，使用过程不会污染PCB，防静电效果较好，即时有效且持久性好，软硬度适中，强度较高，可循环使用，使用寿命长，并且可以根据客户要求做各种各样的彩色，满足不同客户及不同工序或不同时段季度对颜色不同的要求。

Description

一种复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种防静电的复合材料及其制备方法。

背景技术

PCB（印刷电路板）在制程工序间流转及成品包装时往往需要在板与板之间放置一种塑料胶片预防PCB相互磨擦被划伤，因聚丙烯（PP）胶片强度高，挺括度好，耐破性及耐化学稳定性能好被广泛使用，但是PP为非极性材料，表面电阻率高达10¹⁴Ω/□（欧姆/平方）以上，在生产、运输或使用过程中易产生静电，表面吸附灰尘，不符合PCB制造过程的洁净要求，严重影响PCB产品品质及良率，对于已贴电子元件的线路板还存在静电聚集导致产品击穿的严重风险。

当前，为解决以上问题，有部分厂家将低分子量的表面活性剂类抗静电剂引入其中，应用于PCB防静电塑料隔板胶片，然而该方法具有以下缺点：1)表面活性剂类抗静电剂通过慢慢析出表面，吸大气中的水份才能起到防静电效果，不能立即见效；2)塑料原料中加入表面活性剂抗静电剂后易造成塑料胶片挤出成型时在挤出螺杆中打滑、倒流，导致塑料挤出不稳定，胶片厚度稳定性差、表面平滑度差；3)表面活性剂类抗静电剂很大程度受湿度影响，在中国北方大部地区，因天气天燥，湿度较低，防静电效果较差，甚至无防静电效果；4)表面活性剂类抗静电剂析出表面后通过水洗涤流失，使防静电效果降低，且持久性较差；5)表面活性剂析出表面，在使用过程中易造成PCB污染，影响PCB后续沉铜、镀铜、镀金等加工效果，造成PCB品质不良。

另外，也有人尝试在塑料中添加导电炭黑制造PCB用防静电胶片，虽然这种胶片可以做到永久防静电效果，并且可以做到表面电阻率较低，但是该类型胶片往往需要加入总量10%以上的炭黑后胶片强度及韧性变差，并且存在切边有掉炭粉的导致PCB短路的风险，并且只能做成黑色，不能满足用户对颜色区分要求。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合材料及其制备方法，旨在解决目前采用表面活性剂类防静电剂制造的PCB制造用塑料胶片防静电效果差、受环境湿度影响较大，防静电持久性差、易污染，以及采用导电炭黑制造的胶片强度及韧性较差，用于PCB制程使用寿命短，存在掉炭粉风险且只能做成黑色的问题。

本发明的技术方案如下：

一种复合材料，包括：中间层，设置在所述中间层上面的第一防静电层，及设置在所述中间层下面的第二防静电层；所述第一防静电层和所述第二防静电层含有塑料材料与高分子永久防静电材料组合成的组合物；所述永久性高分子防静电材料为二元羧酸聚醚酯酰胺、聚醚受阻胺嵌段共聚物、羧基内铵盐接枝共聚物、电荷传递型高分子耦合物中的一种或多种组合物。

所述的复合材料，其中，所述塑料胶片的总厚度为0.2～2.5mm，所述第一防静电层和所述第二防静电层的厚度为所述塑料胶片的总厚度的5～20%。

所述的复合材料，其中，所述中间层含有聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯与聚乙烯的共混物的一种。

所述的复合材料，其中，所述中间层中的聚丙烯的熔融指数为2～8 g/min，所述中间层中的聚乙烯为LDPE、LLDPE、HDPE及MDPE中的一种或两种组合物。

所述的复合材料，其中，所述第一防静电层和所述第二防静电层中的塑料材料含有聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯与聚乙烯的共混物的一种。

所述的复合材料，其中，按质量计，所述第一防静电层和所述第二防静电层中高分子永久防静电材料的含量为5～50%。

所述的复合材料，其中，按质量计，所述第一防静电层和所述第二防静电层含有0.2～2%色粉或颜料或者1～5%的色母料。

所述的复合材料，其中，按质量计，所述第一防静电层和所述第二防静电层中含有3～15%的相容剂。

所述的复合材料，其中，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯或者二者共混物。

一种复合材料的制备方法，包括步骤：

S1、将如权利要求1所述中间层的各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌3～20min出料，然后把配混好的中间层物料混合物加入到三层共挤片材机组的第2台挤出机的料斗；

S2、将如权利要求1所述第一防静电层和所述第二防静电层的各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌5～30min出料，然后把配混好的防静电层物料混合物分别加入到三层共挤片材机组的第1台及第3台挤出机的料斗；

S3、开启三层共挤片材成型机组进行三层共挤，通过三辊压延、纵向切边、牵引、横向切片得到复合材料。

有益效果：本发明提供了一种复合材料及其制备方法，所述复合材料不受环境条件影响，无低分子量物质迁移析出，使用过程不会污染PCB，防静电效果较好，即时有效且持久性好，软硬度适中，强度较高、可循环使用，使用寿命长，并且可以根据客户要求做各种各样的彩色，满足不同客户及不同工序或不同时段季度对颜色不同的要求。

附图说明

图1是本发明复合材料的结构示意图。

图2是本发明复合材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种复合材料及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种表面电阻率可达10⁷～10¹¹Ω/□的复合材料，如图1所示，所述复合材料，也即是一种PCB用永久防静电塑料胶片，其包括：中间层1，设置在中间层1上面的第一防静电层2，及设置在中间层2下面的第二防静电层3；第一防静电层2和第二防静电层3均含有塑料材料与高分子永久防静电材料组合成的组合物；所述永久性高分子防静电材料为二元羧酸聚醚酯酰胺、聚醚受阻胺嵌段共聚物、羧基内铵盐接枝共聚物、电荷传递型高分子耦合物中的一种或多种组合物。

进一步的，所述塑料胶片的总厚度为0.2～2.5mm，所述第一防静电层和所述第二防静电层的厚度均为所述塑料胶片的总厚度的5～20%。优选的，所述第一防静电层和所述第二防静电层的厚度为0.02～0.5mm。具体实施时，所述第一防静电层和所述第二防静电层的厚度可相同也可不同。例如第一防静电层和第二防静电层的厚度均为0.3mm，或者，第一防静电层厚度为0.02mm、第二防静电层厚度为0.5mm。

进一步的，所述中间层含有聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯与聚乙烯的共混物的一种。优选的，当所述中间层为聚丙烯或聚乙烯时，为降低成本、改善加工性能，可以加入5～20%（按质量计）的碳酸钙和/或滑石粉填充母料；当所述中间层为聚丙烯（PP）与聚乙烯（PE）的共混物时，为降低成本、改善成加工性能，可以加入5～15%（按质量计）的碳酸钙和/或滑石粉填充母料；同时，当所述中间层为PP与PE共混物时，PP：PE质量比为1：4～9：1，例如，在本发明实施例中，可以加入一份的PP和4份的PE或者加入9份的PP与1份的PP构成PP和PE共混物。

进一步的，所述中间层中的聚丙烯的熔融指数（MFR）为2～8g/min（230℃/2.16kg），也就是所述中间层中的聚丙烯是MFR为2～8g/min的聚丙烯，例如，在本发明实施例中，可采用MFR为2g/min的聚丙烯制备中间层，也可以采用5g/min或8g/min的聚丙烯制备中间层。优选的，所述中间层中的聚丙烯选用MFR为2.5～4.0g/min的较低熔融指数均聚或嵌段共聚聚丙烯的一种或多种组合物。

进一步的，所述中间层中的聚乙烯为LDPE（低密度聚乙烯）、LLDPE（线性低密度聚乙烯）、HDPE（高密度聚乙烯）及MDPE（中密度聚乙烯）中的一种或两种组合物；例如，在本发明实施例中，可采用LDPE，或者采用LLDPE与HDPE的组合物。另外，优选的，所述中间层中还含有总计0～2.5%（按质量计）的已公知的润滑剂、抗氧剂、增韧剂等加工助剂。

进一步的，所述第一防静电层和所述第二防静电层中的塑料材料含有聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯与聚乙烯的共混物的一种。

进一步的，按质量计，所述第一防静电层和所述第二防静电层中高分子永久防静电材料的含量为5～50%。较佳的，根据产品表面电阻率要求，所述高分子永久防静电材料优选为10～35%。

另外，按质量计，本发明实施例的所述第一防静电层和所述第二防静电层中都还含有0.2～2%色粉或颜料或者1～5%的色母料等着色剂，从而使塑料胶片呈所需要颜色，当然也可以不加着色剂制造本色塑料胶片。

进一步的，按质量计，所述第一防静电层和所述第二防静电层中含有3～15%的马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯或者二者共混物作为相容剂，用于改善防静电层与中间层的接合牢度。也就是说，所述第一防静电层和所述第二防静电层中含有3～15%的相容剂，且所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯或者二者共混物。

进一步的，所述第一防静电层和所述第二防静电层的组份可以完全相同使塑料胶片两面的表面电阻率相同，也可以根据要求采用不相同的组份制造双面表面防静电效果不同的塑料胶片。

本发明实施例所述中间层由聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯与聚乙烯的共混物的一种、填充母料、加工助剂组成，按质量计，上述各组成物质含量之和为100%。

本发明实施例所述第一防静电层和所述第二防静电层，都是由所述塑料材料、高分子永久防静电材料、相容剂、着色剂组成，按质量计，上述各组成物质含量之和为100%。

实施例1：

一种复合材料，包括：中间层，设置在所述中间层上面的第一防静电层，及设置在所述中间层下面的第二防静电层；所述塑料胶片的总厚度为0.2mm，所述第一防静电层和所述第二防静电层的厚度均为所述塑料胶片的总厚度的5%，也即是0.01mm；以下均按质量计，其中，所述中间层是MFR为2g/min的PP，并且含有5%的碳酸钙填充母料，所述第一防静电层和所述第二防静电层组分完全相同，均含有二元羧酸聚醚酯酰胺与PP的组合物，并且，二元羧酸聚醚酯酰胺的含量为5%，另外第一防静电层和第二防静电层还含有0.2%的色粉和3%的马来酸酐接枝聚丙烯作相容剂。

实施例2：

一种复合材料，包括：中间层，设置在所述中间层上面的第一防静电层，及设置在所述中间层下面的第二防静电层；所述塑料胶片的总厚度为1.0mm，所述第一防静电层和所述第二防静电层的厚度均为所述塑料胶片的总厚度的10%，也即是0.1mm；以下均按质量计，其中，所述中间层为LDPE，并且含有15%的滑石粉填充母料，所述中间层中还含有总计2.5%的已公知的包含润滑剂、抗氧剂、增韧剂的加工助剂；所述第一防静电层和所述第二防静电层组分完全相同，均含有聚醚受阻胺嵌段共聚物与PP的组合物，并且，聚醚受阻胺嵌段共聚物的含量为30%，另外第一防静电层和第二防静电层还含有2%的颜料和10%的马来酸酐接枝聚丙烯作相容剂。

实施例3：

一种复合材料，包括：中间层，设置在所述中间层上面的第一防静电层，及设置在所述中间层下面的第二防静电层；所述塑料胶片的总厚度为2.5mm，所述第一防静电层和所述第二防静电层的厚度均为所述塑料胶片的总厚度的20%，也即是0.5mm；以下均按质量计，其中，所述中间层为PP与PE的共混物，PP：PE质量比为1：4，其中PE为LLDPE和HDPE的组合物，并且含有10%的碳酸钙和滑石粉填充母料，所述中间层中还含有总计1%的已公知的包含润滑剂、抗氧剂、增韧剂的加工助剂；所述第一防静电层和所述第二防静电层组分完全相同，均含有羧基内铵盐接枝共聚物与PE的组合物，并且，羧基内铵盐接枝共聚物的含量为30%，另外第一防静电层和第二防静电层还含有1%的色母料和15%的马来酸酐接枝聚丙烯和马来酸酐接枝聚乙烯混合物作相容剂。

实施例4：

一种复合材料，包括：中间层，设置在所述中间层上面的第一防静电层，及设置在所述中间层下面的第二防静电层；所述塑料胶片的总厚度为2.5mm，所述第一防静电层为所述塑料胶片的总厚度的8%，也即是0.2mm，所述第二防静电层的厚度为所述塑料胶片的总厚度的15%，也即是0.375mm；以下均按质量计，其中，所述中间层为PP与PE的共混物，PP：PE质量比为9：1，其中PE为LDPE和MDPE的组合物，并且含有15%的滑石粉填充母料，所述中间层中还含有总计2.5%的已公知的包含润滑剂、抗氧剂、增韧剂的加工助剂；所述第一防静电层含有聚醚受阻胺嵌段共聚物与PE的组合物，另外还含有1%的色粉和总计12%的马来酸酐接枝聚丙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物作相容剂；所述第二防静电层含有电荷传递型高分子耦合物与PP+PE共混物的组合物，另外还含有5%的色母料和9%的马来酸酐接枝聚丙烯作相容剂。

实施例5：

一种复合材料，包括：中间层，设置在所述中间层上面的第一防静电层，及设置在所述中间层下面的第二防静电层；所述塑料胶片的总厚度为2.0mm，所述第一防静电层为所述塑料胶片的总厚度的12%，也即是0.24mm，所述第二防静电层的厚度为所述塑料胶片的总厚度的6%，也即是0.12mm；以下均按质量计，其中，所述中间层为MFR为8 g/min的PP，并且含有20%的滑石粉填充母料，所述中间层中还含有总计2%的已公知的包含润滑剂、抗氧剂、增韧剂的加工助剂；所述第一防静电层含有聚醚受阻胺嵌段共聚物与PE的组合物，另外还含有2%的色粉和总计为8%的马来酸酐接枝聚丙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物作相容剂；所述第二防静电层含有电荷传递型高分子耦合物与PP+PE共混物的组合物，另外还含有0.2%的颜料和6%的马来酸酐接枝聚乙烯混合物作相容剂。

本发明还提供一种复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

S1、将以上所述中间层的各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌3-20min出料，然后把配混好的中间层物料混合物加入到三层共挤片材机组的第2台挤出机的料斗；

S2、将以上所述第一防静电层和所述第二防静电层的各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌5-30min出料，然后把配混好的防静电层物料混合物分别加入到三层共挤片材机组的第1台及第3台挤出机的料斗；

S3、开启三层共挤片材成型机组进行三层共挤，通过三辊压延、纵向切边、牵引、横向切片得到复合材料；其中，挤出温度1～2段：165～200℃，3～8段：195～235℃，模头区：200～240℃，牵引速度：2～10m/min，压延辊温度40～70℃。

需要说明的是，本发明所述的三层共挤片材机组为常用的生产三层片材的三层挤片机，第2台挤出机用于输出中间层，而第1台及第3台挤出机分别用于输出第一防静电层和第二防静电层。

简单的说，如图2所示，本发明实施例的复合材料的制备方法包括：先将中间层1物料、防静电层2及防静电层2各自配混好，然后先后进行三层共挤、压延成型、纵向切边、牵引、横向切片、检验、包装入库得到合格的复合材料产品。

实施例7：

S1、将实施例3所述的中间层各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌3min出料，然后把配混好的中间层物料混合物加入到三层共挤片材机组的中间挤出机的料斗；

S2、将实施例3所述的第一防静电层和第二防静电层各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌2min出料，然后把配混好的防静电层物料混合物分别加入到三层共挤片材机组的上下挤出机的料斗；

S3、开启三层共挤片材成型机组进行三层共挤，通过三辊压延、纵向切边、牵引、横向切片得到复合材料；其中，挤出温度1～2段：165℃，3～8段：195℃，模头区：200℃，牵引速度：2m/min，压延辊温度40℃。

实施例8：

S1、将实施例4所述的中间层各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌12min出料，然后把配混好的中间层物料混合物加入到三层共挤片材机组的中间挤出机的料斗；

S2、将实施例4所述的第一防静电层和第二防静电层防静电层各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌20min出料，然后把配混好的防静电层物料混合物分别加入到三层共挤片材机组的上下挤出机的料斗；

S3、开启三层共挤片材成型机组进行三层共挤，通过三辊压延、纵向切边、牵引、横向切片得到复合材料；其中，挤出温度1～2段：185℃，3～8段：215℃，模头区：220℃，牵引速度：7m/min，压延辊温度60℃。

实施例9：

S1、将实施例5所述的中间层各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌20min出料，然后把配混好的中间层物料混合物加入到三层共挤片材机组的中间挤出机的料斗；

S2、将实施例5所述的第一防静电层和第二防静电层各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌30min出料，然后把配混好的防静电层物料混合物分别加入到三层共挤片材机组的上下挤出机的料斗；

S3、开启三层共挤片材成型机组进行三层共挤，通过三辊压延、纵向切边、牵引、横向切片得到复合材料；其中，挤出温度1～2段： 200℃，3～8段： 235℃，模头区： 240℃，牵引速度：10m/min，压延辊温度70℃。

进一步的，请参阅表1，表1为采用本发明方法制备的复合材料与现有的防静电胶片的性能对比。

表1. 采用本发明方法制备的复合材料与现有的防静电胶片性能对比

从上表数据并结合实际应用效果可以得出，本发明制备的复合材料，相比现有技术中的塑料胶片具有以下优点：

1、本发明采用高子永久防静电材料作为抗静电剂，胶片表面电阻率可在10⁷～10¹¹Ω/□调控，防静电效果及时有效，不受环境湿度影响；

2、采用高子永久防静电材料，无低分子量物质迁移析出，防静电效果稳定持久，使用过程不会污染PCB半成品及成品；

3、本发明采用三层共挤工艺方法制备双面复合材料，三层一体成型，并且添加有相容剂，层间粘合牢度高，防静电层不分层不脱落；

4、采用三层共挤的方法制造，抗静电剂仅在外层中添加，中间层仍主要PP或PE或其组合物且占胶片的总厚度一半以上，因此抗静电剂对胶片强度影响小，使用过程中不易破损，可满足PCB制造回收清洗反复使用要求，使用寿命高达半年以上；

5、胶片强度高、韧性好，软硬度适当，耐热性及抗酸碱性能较好，用于PCB制造用隔板胶片可有效防止PCB板与板之间相互磨擦划伤；

6、抗静电剂胶着色剂在仅在外层，即满足了防静电效果及颜色要求，成本又较低，适于批量生产。

综上所述，本发明提供一种复合材料及其制备方法，所述复合材料，包括：中间层，设置在所述中间层上面的第一防静电层，及设置在所述中间层下面的第二防静电层；所述第一防静电层和所述第二防静电层均由塑料材料与高分子永久防静电材料组合成的组合物组成；所述永久性高分子防静电材料为二元羧酸聚醚酯酰胺、聚醚受阻胺嵌段共聚物、羧基内铵盐接枝共聚物、电荷传递型高分子耦合物中的一种或多种组合物。所述复合材料，不受环境条件影响，无低分子量物质迁移析出，使用过程不会污染PCB，防静电效果较好，即时有效且持久性好，软硬度适中，强度较高、可循环使用，使用寿命长，并且可以根据客户要求做各种各样的彩色，满足不同客户及不同工序或不同时段季度对颜色不同的要求。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合材料，其特征在于，包括：中间层，设置在所述中间层上面的第一防静电层，及设置在所述中间层下面的第二防静电层；

所述第一防静电层和所述第二防静电层含有塑料材料与高分子永久防静电材料组合成的组合物；

所述永久性高分子防静电材料为二元羧酸聚醚酯酰胺、聚醚受阻胺嵌段共聚物、羧基内铵盐接枝共聚物、电荷传递型高分子耦合物中的一种或多种组合物。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述塑料胶片的总厚度为0.2～2.5mm，所述第一防静电层和所述第二防静电层的厚度为所述塑料胶片的总厚度的5～20%。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述中间层含有聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯与聚乙烯的共混物的一种。

4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述中间层中的聚丙烯的熔融指数为2～8g/min，所述中间层中的聚乙烯为LDPE、LLDPE、HDPE及MDPE中的一种或两种组合物。

5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述第一防静电层和所述第二防静电层中的塑料材料含有聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯与聚乙烯的共混物的一种。

6.根据权利要求5所述的复合材料，其特征在于，按质量计，所述第一防静电层和所述第二防静电层中高分子永久防静电材料的含量为5～50%。

7.根据权利要求6所述的复合材料，其特征在于，按质量计，所述第一防静电层和所述第二防静电层含有0.2～2%色粉或颜料或者1～5%的色母料。

8.根据权利要求5所述的复合材料，其特征在于，按质量计，所述第一防静电层和所述第二防静电层中含有3～15%的相容剂。

9.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯或者二者共混物。

10.一种复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

S1、将如权利要求1所述中间层的各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌3～20min出料，然后把配混好的中间层物料混合物加入到三层共挤片材机组的第2台挤出机的料斗；

S2、将如权利要求1所述第一防静电层和所述第二防静电层的各组分物料按比例分别加入混料机中，搅拌5～30min出料，然后把配混好的防静电层物料混合物分别加入到三层共挤片材机组的第1台及第3台挤出机的料斗；

S3、开启三层共挤片材成型机组进行三层共挤，通过三辊压延、纵向切边、牵引、横向切片得到复合材料。