CN114249918A - 抗静电聚丙烯发泡材料及其制备方法、半导体封装材料 - Google Patents

抗静电聚丙烯发泡材料及其制备方法、半导体封装材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种抗静电聚丙烯发泡材料及其制备方法，以及一种半导体封装材料。其中，抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法包括步骤：将70～90份的聚丙烯、1～10份的导电填料、0.1～2份的抗氧剂、1～5份的分散剂、1～5份的增韧剂、1～3份的相容剂和0.5～4份的成核剂制备成熔融共混物；导电填料选自碳纳米管；采用超临界流体对熔融共混物进行发泡处理，得到抗静电聚丙烯发泡材料。本发明抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，采用超临界流体进行发泡处理，碳纳米管导电填料不但能赋予发泡材料优异的抗静电效果，而且具有异相成核作用，在熔体中形成三维导电网络，既提高发泡效率，又提高发泡材料的力学性能。

Description

抗静电聚丙烯发泡材料及其制备方法、半导体封装材料
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种抗静电聚丙烯发泡材料及其制备方法，以及一种半导体封装材料。
背景技术
聚合物发泡材料是指体系内具有大量均匀微孔的树脂材料，相比未发泡聚合物，发泡材料重量可降低2％～98％，强度比和刚度比提高3～6倍，此外聚合物发泡材料具有高拉伸、高冲击模量以及低介电常数等优点。在日用品包装、工农业、汽车制造业、军事航空航天以及储能材料等领域应用广泛。
发泡聚丙烯(PP)是一种新型泡沫塑料，和其它聚烯烃材料(PE、PS等)相比，具有密度轻、无毒无味、弹性好、耐油、耐各种化学溶剂、绝缘、耐热等优点。并且，发泡聚丙烯的热导率比发泡聚乙烯(PE)低，其热导率不会因潮湿而受影响；绝热性好，可耐沸水，因此可作为高级隔热保温材料。由于PP侧甲基的存在，PP易于发生β降解，且PP发泡材料便于回收利用，其环境友好性优于其他发泡材料；具有良好的回弹性，且有高冲击能吸收能力。PP发泡材料可用来承受高载荷，其对重复冲击的防护能力比PS发泡材料或聚氨酯(PU)发泡材料更优成；具有尺寸形状恢复稳定性；受到多次连续冲击和翘曲变形后会很快恢复原始形状，而不会产生永久变形。广泛应用于汽车工业、体育休闲、食品包装工业以及建筑材料等方面，前景非常广阔。
由于半导体制造极易受到误操作和污染的影响，对其保护和洁净度的控制始于晶圆厂并延伸至实际应用中，抗静电塑料在其中发挥重要作用。静电对半导体造成器件静电损伤；静电吸附尘埃、污染物，降低成品率。因此，用在半导体封装材料上，则是需要发泡聚丙烯具有抗静电作用，否则会污染和损害被封装物。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种抗静电聚丙烯发泡材料及其制备方法，以及一种半导体封装材料，旨在解决现有聚丙烯发泡材料难以同时满足抗静电效果好，机械性能优异技术问题。
解决问题的手段
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
将70～90份的聚丙烯、1～10份的导电填料、0.1～2份的抗氧剂、1～5份的分散剂、1～5份的增韧剂、1～3份的相容剂和0.5～4份的成核剂制备成熔融共混物；其中，所述导电填料选自碳纳米管；
采用超临界流体对所述熔融共混物进行发泡处理，得到抗静电聚丙烯发泡材料。
进一步地，所述发泡处理的步骤包括：将所述超临界流体与所述熔融共混物制成均相体系，在恒温恒压条件下进行发泡，冷却定型，得到所述抗静电聚丙烯发泡材料。
进一步地，所述超临界流体选自超临界二氧化碳和/或超临界氮气。
进一步地，所述发泡的条件包括：在温度为120～170℃，压力为10～18MPa的恒温恒压条件下。
进一步地，所述熔融共混物的制备方法包括步骤：
将所述增韧剂、所述分散剂、所述抗氧剂、所述相容剂、所述成核剂和所述聚丙烯进行第一混合处理，得到第一预混浆料；
将所述导电填料与所述第一预混浆料进行第二混合处理，得到第二预混浆料；
对所述第二预混浆料进行熔融处理，得到所述熔融共混物。
进一步地，所述第一混合处理的条件包括：在转速为100～300r/min的条件下处理10～15min。
进一步地，所述第二混合处理的条件包括：在转速为100～300r/min的条件下处理10～15min。
进一步地，所述导电填料选自管长为7～15μm、管径7～15nm的碳纳米管。
进一步地，所述增韧剂选自苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物、热塑性聚氨酯弹性体、核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物、聚烯烃弹性体、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐接枝类、高胶粉、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的至少一种。
进一步地，所述分散剂选自硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、油酸酰、己烯基双硬脂酰胺、白矿油、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜中的至少一种。
进一步地，所述抗氧剂选自抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂BHT、亚磷酸酯抗氧剂168、抗氧剂627A中的至少一种；
进一步地，所述相容剂选自三元乙丙橡胶、聚丙烯接枝马来酸酐、马来酸酐接枝中的至少一种。
进一步地，所述成核剂选自脂肪羧酸金属化合物、山梨醇苄叉衍生物、芳香族羧酸金属化合物、有机磷酸盐、木质酸、木质酸衍生物类、苯甲酸钠、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝、碳酸钙、滑石粉、氮化硼粉末、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母中的至少一种。
为了实现上述发明目的，本发明采用的另一技术方案如下：
一种抗静电聚丙烯发泡材料，所述抗静电聚丙烯发泡材料由如上述的方法制得。
进一步地，所述抗静电聚丙烯发泡材料的孔隙率为10～80％。
进一步地，所述抗静电聚丙烯发泡材料中孔径大小为1～10μm。
进一步地，所述抗静电聚丙烯发泡材料的泡孔密度为3×106-16×106个/cm3；
进一步地，所述抗静电聚丙烯发泡材料的表面电阻率为103～105Ω/sq。
进一步地，所述抗静电聚丙烯发泡材料的拉伸强度为14～22MPa。
进一步地，所述抗静电聚丙烯发泡材料的断裂伸长率为250～300％。
为了实现上述发明目的，本发明采用的另一技术方案如下：
一种半导体封装材料，所述半导体封装材料包括上述的抗静电聚丙烯发泡材料。
发明效果
本发明提供的抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，将各原料组分混合并制成分散均匀稳定的熔融共混物后，采用超临界流体对熔融共混物进行发泡处理，便可得到抗静电聚丙烯发泡材料。原料组分中碳纳米管导电填料不但能赋予发泡材料优异的抗静电效果，而且具有成核的作用，可与分散剂、成核剂等组分共同组成特殊的分散体系，在熔融共混物中形成三维导电网络，提高熔融共混物体系的稳定性以及物理机械性能，增强熔融共混物的熔体强度，更易于发泡成大小均匀、密度高的泡孔。另外，采用超临界流体对熔融共混物进行发泡处理，一方面，该发泡方式属于动态发泡，具有经济、安全、环保、发泡均匀、无残留等方面的优势；另一方面，原料组分中碳纳米管导电填料可在发泡过程中起到成核作用，既提高发泡效率，使成孔更加均匀且孔密度高；又提高发泡材料的力学性能。
本发明提供的抗静电聚丙烯发泡材料，由上述方法制得，因而使得抗静电聚丙烯发泡材料中孔洞分布均匀，孔密度高，质量轻，且具有优异的抗静电效果和机械力学性能，可广泛应用在半导体封装材料中。
本发明提供的半导体封装材料包括上述的抗静电聚丙烯发泡材料，该抗静电聚丙烯发泡材料同时具有优异的抗静电效果和机械力学性能，且孔洞分布均匀，孔隙密度高，质量轻，从而使得半导体封装材料具有抗静电效果好，机械力学性能优异，便于根据不同应用需求加工成不同封装材料。很好的解决半导体制程中静电，有助于防止颗粒污染并提高半导体的搬运、存储和转移的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的抗静电聚丙烯发泡材料制备方法的流程示意图；
图2是本发明实施例1提供的抗静电聚丙烯发泡材料的外观图；
图3是本发明实施例2提供的抗静电聚丙烯发泡材料的外观图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
第一方面，如附图1所示，本发明实施例提供了一种抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
S10.将70～90份的聚丙烯、1～10份的导电填料、0.1～2份的抗氧剂、1～5份的分散剂、1～5份的增韧剂、1～3份的相容剂和0.5～4份的成核剂制备成熔融共混物；其中，导电填料选自碳纳米管；
S20.采用超临界流体对熔融共混物进行发泡处理，得到抗静电聚丙烯发泡材料。
本发明实施例提供的抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，以70～90份的聚丙烯、1～10份的碳纳米管导电填料、0.1～2份的抗氧剂、1～5份的分散剂、1～5份的增韧剂、1～3份的相容剂和0.5～4份的成核剂为原料，将各原料组分混合并制成分散均匀稳定的熔融共混物后，采用超临界流体对熔融共混物进行发泡处理，便可得到抗静电聚丙烯发泡材料。原料组分中碳纳米管导电填料不但能赋予发泡材料优异的抗静电效果，而且具有成核的作用，可与分散剂、成核剂等组分共同组成特殊的分散体系，在熔融共混物中形成三维导电网络，提高熔融共混物体系的稳定性以及物理机械性能，增强熔融共混物的熔体强度，更易于发泡成大小均匀、密度高的泡孔。另外，采用超临界流体对熔融共混物进行发泡处理，一方面，该发泡方式属于动态发泡，具有经济、安全、环保、发泡均匀、无残留等方面的优势；另一方面，原料组分中碳纳米管导电填料可在发泡过程中起到成核作用，既提高发泡效率，使成孔更加均匀且密度高；又提高发泡材料的力学性能。
在一些实施例中，上述步骤S10中，熔融共混物的制备方法包括步骤：
S11.将增韧剂、分散剂、抗氧剂、相容剂、成核剂和聚丙烯进行第一混合处理，使各助剂组分与聚丙烯材料充分混合均匀，形成分散稳定的第一预混浆料体系；
S12.将导电填料与第一预混浆料进行第二混合处理，将碳纳米管导电填料均匀分散到第一预混浆料中，得到第二预混浆料；
S13.对第二预混浆料进行熔融处理，使预混浆料中聚丙烯树脂熔融并与增韧剂、分散剂、抗氧剂、相容剂、成核剂、碳纳米管导电填料等助剂混合均匀，得到熔融共混物。
本发明实施例通过先进增韧剂、分散剂、抗氧剂、相容剂、成核剂与聚丙烯混合均匀，再添加导电填料进行混合，有利于提高各原料组分的分散均匀性。再进行熔融处理，得到分散更均匀、体系更稳定的熔融共混物。
在一些实施例中，上述步骤S11中，第一混合处理的条件包括：在转速为100～300r/min的条件下处理10～15min，使各原料组分充分混合均匀。在一些具体实施例中，制备第一预混将的步骤包括但不限于：先称一定量的增韧剂倒入混料机中，再按照比例称好分散剂倒入混料机，转速为100-300r/min下处理10-15min，搅拌混合均匀，静置；然后按照一定量，将抗氧剂、分散剂、增韧剂、相容剂、成核剂等其他助剂，以及聚丙烯倒入混料机中，转速为100-300r/min下处理10-15min，搅拌混合均匀，使助剂混匀均匀分散在聚丙烯中，得到第一预混浆料。
在一些实施例中，上述步骤S12中，第二混合处理的条件包括：在转速为100～300r/min的条件下处理10～15min；有利于使各原料组分充分混合均匀。
在一些实施例中，上述步骤S13中，对第二预混浆料进行熔融处理的步骤包括但不限于：将第二预混浆料放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合。
本发明实施例制得熔融共混物后，也可以将熔融共混物造粒，制成抗静电聚丙烯发泡母粒，提高其存储，应用灵活性。具体的，包括但不限于步骤：将熔融共混物通过定型口模以恒定的移动速度牵出，再经水槽冷却、经风干切粒，得到抗静电聚丙烯发泡母粒。
在一些实施例中，导电填料选自管长为7～15μm、管径7～15nm的碳纳米管，具有较高的长径比，不但可提高碳纳米管的导电性能，从而确保聚丙烯发泡材料的抗静电效果。并且管长为7～15μm的碳纳米管，管径7～15nm，既确保了碳纳米管在熔体的分散性能，避免碳纳米管分散不均导致发泡材料电阻率高甚至不导电的情况，又有利于在熔体中形成更致密稳定的三维导电网络结构，在发泡过程中起到更好的成核效果，并提高发泡效率，提高发泡材料的机械力学性能。在一些具体实施例中，导电填料选自管长为8～15μm，管径7～14nm的碳纳米管；进一步地，导电填料选自管长为9～15μm，管径7～13nm的碳纳米管；进一步地，导电填料选自管长为10～15μm，管径7～12nm的碳纳米管；进一步地，导电填料选自管长为12～15μm，管径7～10nm的碳纳米管；进一步地，导电填料选自管长为13～15μm，管径7～8nm的碳纳米管。这些管长管径的碳纳米管有更高的长径比，更好的导电性能和分散性能，且在发泡过程中有更好的成核作用，提高聚丙烯的结晶性能，综合性更优异。
在一些实施例中，增韧剂选自苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物(SBS)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物(MBS)、聚烯烃弹性体(如乙烯-辛烯共聚物Poly Olefin Elastomer，POE)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、马来酸酐接枝类、高胶粉、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS橡胶)中的至少一种；这些增韧剂均可有效增加发泡材料的韧性，降低材料脆性，提升发泡材料的承载强度、抗冲击力等力学性能。
在一些实施例中，分散剂选自脂肪酸类、脂肪族酰胺类和高级醇合用、油类、石蜡类等。在一些具体实施例中，分散剂选自硬脂酸单甘油酯(GMS)、三硬脂酸甘油酯(HtG)、油酸酰、己烯基双硬脂酰胺、白矿油、硬脂酸锌(ZnSt)、硬脂酸钙(CaSt)硬脂酸镉(CdSt)、硬脂酸镁(MgSt)、硬脂酸铜(CuSt)中的至少一种；这些分散剂均有利于提高各原料组分的混合分散均匀性和稳定性，尤其是提高碳纳米管导电填料在聚丙烯树脂中的分散均匀性，使其在发泡材料中形成三维导电网络结构，提高发泡材料的抗静电性能和机械力学性能。
在一些实施例中，抗氧剂选自抗氧剂1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)、抗氧剂1010(四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯)、抗氧剂BHT(2,6-二叔丁基对甲酚)等；亚磷酸酯抗氧剂168(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)、抗氧剂627A(双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯)中的至少一种；这些抗氧剂均可延缓或抑制聚丙烯的氧化过程，从而延缓聚合物的老化，提高抗静电聚丙烯发泡材料的使用寿命，提高其应用稳定性。
在一些实施例中，相容剂选自三元乙丙橡胶(EPDM)和聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH的BIA)中的至少一种；这些相容剂均能够改善不同原料组分之间的相容性，提高导电填料等组分在聚丙烯中的分散均匀性和稳定性。
在一些实施例中，成核剂选自脂肪羧酸金属化合物、山梨醇苄叉衍生物、芳香族羧酸金属化合物、有机磷酸盐、木质酸、木质酸衍生物类、苯甲酸钠、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝、碳酸钙、滑石粉、氮化硼粉末、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母中的至少一种。在熔融状态下，这些成核剂能为聚丙烯提供所需的晶核，使聚丙烯由原来的均相成核转变成异相成核，加速了结晶速度，使晶粒结构细化，有利于提高发泡材料的刚性，缩短成型周期。
在一些实施例中，上述步骤S20中，发泡处理的步骤包括：将超临界流体与熔融共混物制成均相体系，在恒温恒压条件下进行发泡，冷却定型，得到抗静电聚丙烯发泡材料。在一些具体实施例中，采用超临界流体，如超临界状态的氮气或二氧化碳，作为发泡剂，经过精确计量后，与聚丙烯塑料熔体充分混合均匀，形成均匀的熔胶/发泡剂均相体系，包括单相溶液；所获得的这种均相体系，经过发泡成型口模或注塑模具实现所需要的发泡制品。具体地，发泡成型方式包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型等。
在一些实施例中，发泡的条件包括：在温度为120～170℃，压力为10～18MPa的恒温恒压条件下，在该条件下有利于超临界流体在均相体系中造孔，形成大小均匀，密度低的泡孔。若温度过高或压力过大，则会减低成孔均匀性；若温度过低或压力过小，也会影响成孔均匀性以及成孔密度。在一些具体实施例中，发泡温度条件包括但不限于120～130℃、130～140℃、140～150℃、150～160℃、160～170℃等，发泡压力包括但不限于3～5MPa、5～8MPa、8～10MPa、10～13MPa、13～15MPa等。
第二方面，本发明实施例还提供了一种抗静电聚丙烯发泡材料，该抗静电聚丙烯发泡材料由上述的方法制得。
本发明实施例提供的抗静电聚丙烯发泡材料，由上述方法制得，因而使得抗静电聚丙烯发泡材料中孔洞分布均匀，孔密度高，质量轻，且具有优异的抗静电效果和机械力学性能，可广泛应用在半导体封装材料中。
在一些实施例中，抗静电聚丙烯发泡材料的孔隙率为10～80％。在一些实施例中，抗静电聚丙烯发泡材料中孔径大小为1～10μm。本发明实施例提供的抗静电聚丙烯发泡材料的孔隙率适中，孔径分布均匀，既确保了发泡材料的机械性能，又使得发泡材料具有低密度，高韧性，高弹性等特性，使其在封装材料领域有更好的应用前景。
在一些实施例中，抗静电聚丙烯发泡材料的泡孔密度为3×106-16×106个/cm3。本发明实施例抗静电聚丙烯发泡材料的泡孔密度高，含有丰富的孔隙，使得发泡材料密度低，质量轻，不但确保了发泡材料中具有丰富的孔隙结构，孔隙占比小，而且使其在半导体等封装领域有更好的应用性能。
在一些实施例中，抗静电聚丙烯发泡材料的表面电阻率为103～105Ω/sq，低表面电阻率从而确保了抗静电聚丙烯发泡材料具有优异的抗静电效果。将其制成半导体封装材料，能很好解决在半导体制程中产生的静电，有助于防止颗粒污染并提高半导体的搬运、存储和转移的可靠性。
在一些实施例中，抗静电聚丙烯发泡材料的拉伸强度为14～22MPa。在一些实施例中，抗静电聚丙烯发泡材料的断裂伸长率为250～300％。本发明实施例抗静电聚丙烯发泡材料由于以70～90份的聚丙烯、1～10份的碳纳米管导电填料、0.1～2份的抗氧剂、1～5份的分散剂、1～5份的增韧剂、1～3份的相容剂和0.5～4份的成核剂为原料，通过各原料组分的共同作用，不但使得发泡材料导电性能优异，同时使得发泡材料具有优异的机械力学性能。尤其是，原料组分中碳纳米管导电填料，不但能赋予发泡材料优异的抗静电效果，而且具有成核的作用，可与分散剂、成核剂等组分共同组成特殊的分散体系，在熔融共混物中形成三维导电网络，增强熔融共混物的熔体强度，更易于发泡成大小均匀、密度高的泡孔，提高熔融共混物体系的稳定性以及物理机械性能。
第三方面，本发明实施例还提供了一种半导体封装材料，该半导体封装材料包括上述的抗静电聚丙烯发泡材料。
本发明实施例提供的半导体封装材料包括上述的抗静电聚丙烯发泡材料，该抗静电聚丙烯发泡材料同时具有优异的抗静电效果和机械力学性能，且孔洞分布均匀，孔隙密度高，质量轻，从而使得半导体封装材料具有抗静电效果好，机械力学性能优异，便于根据不同应用需求加工成不同封装材料。很好的解决半导体制程中静电，有助于防止颗粒污染并提高半导体的搬运、存储和转移的可靠性。
在一些实施例中，半导体封装材料可广泛运用于电子行业，适用于贵重液晶屏、精密器件等的包装周转箱等领域，适应性广。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例抗静电聚丙烯发泡材料及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种抗静电聚丙烯发泡材料，其制备包括步骤：
1、先称300克增韧剂POE倒入混料机中，再按照比例称30克白矿油倒入混料机，转速为300r/min下处理15min，搅拌混合均匀，静置；添加25克抗氧剂(四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯)和25克(双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯)、200克分散剂脂肪族酰胺类脂肪族酰胺类、50克相容剂BIA、400克成核剂高目数滑石粉)和8470克PP倒入混料机中，转速为300r/min下处理15min，搅拌混合均匀，使助剂混匀均匀分散在聚丙烯中；
2、倒入500克碳纳米管在混料机中，转速为200r/min下处理10min，搅拌混合均匀，得到预处理的混合物；
3、将预处理的混合物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合，得到熔融共混物，造粒得到待发泡母粒；
4、发泡剂CO2经过超临界流体控制系统产生超临界流体，再通过注气通道打入注塑机螺杆的均化区，形成均相体系，通过螺杆塑化剪切，使熔融共混物和超临界流体在均化区内充分溶解形成单相融体并保持在温度为140℃，压力为12MPa的恒定压力下，当注塑机的注射指令发出时，自锁喷嘴将会打开将单相融体射入模具的型腔中，通过注塑充模时的压力降进行发泡，冷却定型，形成抗静电聚丙烯发泡材料。其外观图如附图2所示，成孔均匀，泡孔密度高。
实施例2
一种抗静电聚丙烯发泡材料，其制备包括步骤：
1、先称300克增韧剂POE倒入混料机中，再按照比例称30克白矿油倒入混料机，转速为300r/min下处理15min，搅拌混合均匀，静置；添加25克抗氧剂(四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯)和25克(双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯)、200克分散剂脂肪族酰胺类脂肪族酰胺类、50克相容剂BIA、400克成核剂高目数滑石粉)和8470克PP倒入混料机中，转速为300r/min下处理15min，搅拌混合均匀，使助剂混匀均匀分散在聚丙烯中；
2、倒入300克碳纳米管在混料机中，转速为200r/min下处理10min，搅拌混合均匀，得到预处理的混合物；
3、将预处理的混合物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合，得到熔融共混物，造粒得到待发泡母粒；
4、发泡剂CO2经过超临界流体控制系统产生超临界流体，再通过注气通道打入注塑机螺杆的均化区，形成均相体系，通过螺杆塑化剪切，使熔融共混物和超临界流体在均化区内充分溶解形成单相融体并保持在温度为140℃，压力为12MPa的恒定压力下，当注塑机的注射指令发出时，自锁喷嘴将会打开将单相融体射入模具的型腔中，通过注塑充模时的压力降进行发泡，冷却定型，形成抗静电聚丙烯发泡材料。其外观图如附图3所示，成孔均匀，泡孔密度高。
实施例3
一种抗静电聚丙烯发泡材料，其制备包括步骤：
1、先称300克增韧剂POE倒入混料机中，再按照比例称30克白矿油倒入混料机，转速为300r/min下处理15min，搅拌混合均匀，静置；添加25克抗氧剂(四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯)和25克(双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯)、200克分散剂脂肪族酰胺类脂肪族酰胺类、50克相容剂BIA、400克成核剂高目数滑石粉)和8470克PP倒入混料机中，转速为300r/min下处理15min，搅拌混合均匀，使助剂混匀均匀分散在聚丙烯中；
2、倒入700克碳纳米管在混料机中，转速为200r/min下处理10min，搅拌混合均匀，得到预处理的混合物，造粒得到待发泡母粒；
3、将预处理的混合物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合，得到熔融共混物；
4、发泡剂CO2经过超临界流体控制系统产生超临界流体，再通过注气通道打入注塑机螺杆的均化区，形成均相体系，通过螺杆塑化剪切，使熔融共混物和超临界流体在均化区内充分溶解形成单相融体并保持在温度为140℃，压力为12MPa的恒定压力下，当注塑机的注射指令发出时，自锁喷嘴将会打开将单相融体射入模具的型腔中，通过注塑充模时的压力降进行发泡，冷却定型，形成抗静电聚丙烯发泡材料。
对比例1
一种抗静电聚丙烯发泡材料，其制备包括步骤：
1、先称300克增韧剂POE倒入混料机中，再按照比例称30克白矿油倒入混料机，转速为300r/min下处理15min，搅拌混合均匀，静置；添加25克抗氧剂(四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯)和25克(双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯)、200克分散剂脂肪族酰胺类脂肪族酰胺类、50克相容剂BIA、400克成核剂高目数滑石粉)和8470克PP倒入混料机中，转速为300r/min下处理15min，搅拌混合均匀，使助剂混匀均匀分散在聚丙烯中，得到预处理的混合物；
2、将预处理的混合物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合，得到熔融共混物，造粒得到待发泡母粒；
3、发泡剂CO2经过超临界流体控制系统产生超临界流体，再通过注气通道打入注塑机螺杆的均化区，形成均相体系，通过螺杆塑化剪切，使熔融共混物和超临界流体在均化区内充分溶解形成单相融体并保持在温度为140℃，压力为12MPa的恒定压力下，当注塑机的注射指令发出时，自锁喷嘴将会打开将单相融体射入模具的型腔中，通过注塑充模时的压力降进行发泡，冷却定型，形成抗静电聚丙烯发泡材料。
对比例2
一种抗静电聚丙烯发泡材料，其制备包括步骤：
1、先称300克增韧剂POE倒入混料机中，再按照比例称30克白矿油倒入混料机，转速为300r/min下处理15min，搅拌混合均匀，静置；添加25克抗氧剂(四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯)和25克(双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯)、200克分散剂脂肪族酰胺类脂肪族酰胺类、50克相容剂BIA、400克成核剂高目数滑石粉)和7470克PP倒入混料机中，转速为300r/min下处理15min，搅拌混合均匀，使助剂混匀均匀分散在聚丙烯中；
2、倒入1500克导电炭黑在混料机中，转速为200r/min下处理10min，搅拌混合均匀，得到预处理的混合物；
3、将预处理的混合物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合，得到熔融共混物，造粒得到待发泡母粒；
4、发泡剂CO2经过超临界流体控制系统产生超临界流体，再通过注气通道打入注塑机螺杆的均化区，形成均相体系，通过螺杆塑化剪切，使熔融共混物和超临界流体在均化区内充分溶解形成单相融体并保持在温度为140℃，压力为12MPa的恒定压力下，当注塑机的注射指令发出时，自锁喷嘴将会打开将单相融体射入模具的型腔中，通过注塑充模时的压力降进行发泡，冷却定型，形成抗静电聚丙烯发泡材料。
进一步的，为了验证本发明实施例的进步性，对实施例和对比例制备的待发泡母粒和发泡材料的密度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度、表面电阻率等性能分别进行测试：
测量密度的设备为ASTM D792；
测量拉伸强度的设备为ASTM D638；
测量弯曲强度的设备为ASTM D790；
测量弯曲模量的设备为ASTM D790；
测量冲击强度的设备为ASTM D256；
测量表面电阻率的设备为ASTM D257。
测试结果如下表1和2所示：
表1待发泡母粒的性能测试表
Figure BDA0003467267770000151
Figure BDA0003467267770000161
由上述表1测试结果可知，本发明实施例制备的待发泡母粒相对于对比例1和2，有更好的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、抗冲击强度，以及更低的表面电阻率，更有利于提高发泡材料各方面性能。
表2抗静电聚丙烯发泡材料的性能测试表
Figure BDA0003467267770000162
由上述测试结果可知，实施例1、实施例2和实施例3区别在于导电填料碳纳米管CNT的添加量不同，随着CNT含量的增加导电性逐渐提高，强度也随之提高。这是由于CNT含量增加和特殊的分散体系减少了CNT的团聚以及成核剂和CNT协同效应起到异相成核作用，使得碳纳米管导电填料更好地起到导电桥架剂的作用，在聚丙烯基体内形成了三维导电网络，克服了对比例2导电炭黑填料，添加量多、容易掉模灰和降低了物理机械性能等问题。不但提高了发泡材料的导电性能，使其有更好的抗静电效果。而且碳纳米管导电填料均匀地在聚丙烯基体内分散，导致材料的力学性能有了大幅的提高，且提高了发泡效率。而对比例1由于为添加导电剂，对比例2添加导电炭黑作为导电填料，制备的发泡材料导电性能和机械性能均显著低于本发明实施例制备的抗静电聚丙烯发泡材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将70～90份的聚丙烯、1～10份的导电填料、0.1～2份的抗氧剂、1～5份的分散剂、1～5份的增韧剂、1～3份的相容剂和0.5～4份的成核剂制备成熔融共混物；其中，所述导电填料选自碳纳米管；
采用超临界流体对所述熔融共混物进行发泡处理，得到抗静电聚丙烯发泡材料。
2.如权利要求1所述的抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述发泡处理的步骤包括：将所述超临界流体与所述熔融共混物制成均相体系，在恒温恒压条件下进行发泡，冷却定型，得到所述抗静电聚丙烯发泡材料；
和/或，所述超临界流体选自超临界二氧化碳和/或超临界氮气。
3.如权利要求2所述的抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述发泡的条件包括：在温度为120～170℃，压力为10～18MPa的恒温恒压条件下。
4.如权利要求1～3任一项所述的抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述熔融共混物的制备方法包括步骤：
将所述增韧剂、所述分散剂、所述抗氧剂、所述相容剂、所述成核剂和所述聚丙烯进行第一混合处理，得到第一预混浆料；
将所述导电填料与所述第一预混浆料进行第二混合处理，得到第二预混浆料；
对所述第二预混浆料进行熔融处理，得到所述熔融共混物。
5.如权利要求4所述的抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述第一混合处理的条件包括：在转速为100～300r/min的条件下处理10～15min；
和/或，所述第二混合处理的条件包括：在转速为100～300r/min的条件下处理10～15min。
6.如权利要求1～3、5任一项所述的抗静电聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述导电填料选自管长为7～15μm、管径7～15nm的碳纳米管；
和/或，所述增韧剂选自苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物、热塑性聚氨酯弹性体、核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物、聚烯烃弹性体、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐接枝类、高胶粉、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的至少一种；
和/或，所述分散剂选自硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、油酸酰、己烯基双硬脂酰胺、白矿油、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜中的至少一种；
和/或，所述抗氧剂选自抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂BHT、亚磷酸酯抗氧剂168、抗氧剂627A中的至少一种；
和/或，所述相容剂选自三元乙丙橡胶、聚丙烯接枝马来酸酐、马来酸酐接枝中的至少一种；
和/或，所述成核剂选自脂肪羧酸金属化合物、山梨醇苄叉衍生物、芳香族羧酸金属化合物、有机磷酸盐、木质酸、木质酸衍生物类、苯甲酸钠、双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝、碳酸钙、滑石粉、氮化硼粉末、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母中的至少一种。
7.一种抗静电聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述抗静电聚丙烯发泡材料由如权利要求1～6任一项所述的方法制得。
8.如权利要求7所述的抗静电聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述抗静电聚丙烯发泡材料的孔隙率为10～80％；
和/或，所述抗静电聚丙烯发泡材料中孔径大小为1～10μm；
和/或，所述抗静电聚丙烯发泡材料的泡孔密度为3×106-16×106个/cm3；
和/或，所述抗静电聚丙烯发泡材料的表面电阻率为103～105Ω/sq。
9.如权利要求7或8所述的抗静电聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述抗静电聚丙烯发泡材料的拉伸强度为14～22MPa；
和/或，所述抗静电聚丙烯发泡材料的断裂伸长率为250～300％。
10.一种半导体封装材料，其特征在于，所述半导体封装材料包括如权利要求7～9任一项所述的抗静电聚丙烯发泡材料。
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