CN115516008A - 分散液的制造方法、糊料和混炼粉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含有四氟乙烯类聚合物的粉末、和无机填料或与四氟乙烯类聚合物不同的树脂的分散性优异的分散液的制造方法、糊料和混炼粉。将四氟乙烯类聚合物的粉末和选自无机填料和与四氟乙烯类聚合物不同的树脂中的至少一种其它材料与液态化合物混炼得到混炼物、再将所述混炼物与液态化合物混合得到分散液的分散液的制造方法,以及将四氟乙烯类聚合物的粉末和其它材料混炼得到的糊料或混炼粉。
Description
技术领域
本发明涉及包含四氟乙烯类聚合物的粉末和规定的其它材料的分散液的制造方法、适用于该制造方法的糊料和混炼粉。
背景技术
四氟乙烯类聚合物的电绝缘性、斥水斥油性、耐化学品性、耐热性等的物性优异。因此,该粉末分散于水或油性溶剂中而成的分散液作为用于形成抗蚀剂、粘接剂、电绝缘层、润滑剂、油墨、涂料等的材料是有用的。但是,四氟乙烯类聚合物的表面能低,其粉末彼此容易凝聚。因此,难以得到分散稳定性优异、低粘性的分散液。
例如,专利文献1中从提高分散液的分散性、调整其液物性的观点考虑公开了使用添加剂的非水系分散液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开2016/159102号
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是,专利文献1中记载的分散液的分散稳定性也尚不充分。
此外,包含四氟乙烯类聚合物的粉末、进而还添加了无机填料或与四氟乙烯类聚合物不同的树脂等的其它功能性材料的分散液在由其形成的成形物中,存在可赋予其它功能性材料的物性的可能性。
然而,四氟乙烯类聚合物与其它功能性材料的亲和性总的来说较低,该分散液中其分散稳定性有进一步降低的倾向。
另外,在添加其它功能性材料时,如果施加高剪切使四氟乙烯类聚合物的粉末分散,则由于空气的卷入、四氟乙烯类聚合物的变质等,容易造成发泡或凝聚。
其结果是,由上述分散液得到的成形物中容易造成成分分布均匀性的下降或因空隙产生而引起的耐水性下降。
本发明人等为了得到含有四氟乙烯类聚合物的粉末、以及选自无机填料和与四氟乙烯类聚合物不同的树脂中的至少一种其它材料的分散稳定性优异的分散液,研究了该分散液的制造方法,从而完成了本发明。
本发明的目的在于,提供一种含有四氟乙烯类聚合物的粉末以及上述其它材料的分散稳定性优异的分散液的制造方法、和适用于该制造方法的糊料和混炼粉。
解决技术问题的手段
本发明具有以下方式。
[1]一种分散液的制造方法,将四氟乙烯类聚合物的粉末和其它材料与液态化合物混炼得到混炼物,再将所述混炼物与液态化合物混合得到分散液,其中所述其它材料为选自无机填料和与四氟乙烯类聚合物不同的树脂中的至少一种。
[2]如[1]所述的制造方法,其中,所述混炼物的固体成分量在40质量%以上。
[3]如[1]或[2]所述的制造方法,其中,所述混炼物包含所述无机填料,所述混炼物中所述粉末与所述无机填料之比是,以所述粉末的质量为1,所述无机填料的质量为0.5~2。
[4]如[1]~[3]中任一项所述的制造方法,其中,所述无机填料为二氧化硅填料或氮化硼填料。
[5]如[1]~[4]中任一项所述的制造方法,其中,所述混炼物包含所述不同的树脂,所述混炼物中所述粉末与所述不同的树脂之比是,以所述粉末的质量为1,所述不同的树脂的质量为0.01~0.5。
[6]如[1]~[4]中任一项所述的制造方法,其中,所述混炼物包含所述不同的树脂,所述混炼物中所述粉末与所述不同的树脂之比是,以所述粉末的质量为1,所述不同的树脂的质量为2~1000。
[7]如[1]~[6]中任一项所述的制造方法,其中,所述不同的树脂为芳族聚合物。
[8]如[1]~[7]中任一项所述的制造方法,其中,所述液态化合物为低粘性液体或高粘性液体。
[9]一种分散液的制造方法,将四氟乙烯类聚合物的粉末、与四氟乙烯类聚合物不同的树脂、液态化合物和表面活性剂混炼得到混炼物,再将所述混炼物与液态化合物混合得到分散液。
[10]一种分散液的制造方法,将含有四氟乙烯类聚合物的粉末和无机填料的混合物和含有与四氟乙烯类聚合物不同的树脂和液态化合物的混合物混炼得到混炼物,再将所述混炼物与液态化合物混合得到分散液。
[11]糊料,其是将四氟乙烯类聚合物的粉末、其它材料和液态化合物混炼得到的固体成分量在40质量%以上且粘度为800~100000mPa·s的糊料,其中,所述其它材料是选自无机填料和与四氟乙烯类聚合物不同的树脂中的至少一种。
[12]如[11]所述的糊料,其中,包含所述无机填料,所述粉末与所述无机填料之比是,以所述粉末的质量为1,所述无机填料的质量为0.5~2。
[13]如[11]或[12]所述的糊料,其中,包含所述不同的树脂,所述粉末与所述不同的树脂之比是,以所述粉末的质量为1,所述不同的树脂的质量为0.01~0.5。
[14]混炼粉,其是将四氟乙烯类聚合物的粉末、其它材料和液态化合物混炼得到的混炼粉,其中,所述其它材料是选自无机填料和与四氟乙烯类聚合物不同的树脂中的至少一种。
[15]如[14]所述的混炼粉,其中,包含所述不同的树脂,所述粉末与所述不同的树脂之比是,以所述粉末的质量为1,所述不同的树脂的质量为0.01~0.5。
发明效果
通过本发明,能够制造分散稳定性优异的、含有四氟乙烯类聚合物的粉末以及选自无机填料和与四氟乙烯类聚合物不同的树脂中的至少一种其它材料的分散液。通过本发明,还能提供含有四氟乙烯类聚合物的粉末和其它材料的糊料和混炼粉。
具体实施方式
以下术语具有以下含义。
“四氟乙烯类聚合物”是指含有基于四氟乙烯的单元的聚合物,也简称为“F聚合物”。
“聚合物的玻璃化温度(Tg)”是用动态粘弹性测定(DMA)法分析聚合物而测定的值。
“聚合物的熔融温度(熔点)”是用差示扫描量热测定(DSC)法测定的熔融峰的最大值所对应的温度。
“D50”是对象物(粉末和填料)的平均粒径,是通过激光衍射·散射法求出的对象物的体积基准累积50%径。即,通过激光衍射·散射法测定对象物的粒度分布,以对象物的集团的总体积为100%求出累积曲线,该累积曲线上累积体积达到50%的点的粒径。
“D90”是对象物的累积体积粒径,是以与“D50”同样的方式求出的对象物的体积基准累积90%径。
“糊料和分散液的粘度”是用B型粘度计于室温下(25℃)在转速为30rpm的条件下对分散液测定的值。测定重复3次,取3次测定值的平均值。
“基于单体的单元”是指通过单体的聚合而形成的基于所述单体的原子团。单元可以是由聚合反应直接形成的单元,也可以是通过对聚合物进行处理而使所述单元的一部分转化为其它结构的单元。以下,基于单体a的单元也简称为“单体a单元”。
本发明制造方法(以下也称为本法)包括:将F聚合物的粉末(以下也称为本粉末)和选自无机填料和与F聚合物不同的树脂(以下也称为本不同树脂)中的至少一种其它材料(以下也称为其它材料)与液态化合物(以下也称为液态化合物1)混炼得到混炼物(以下也称为本混炼物),再将本混炼物与液态化合物(以下也称为液态化合物2)混合得到分散液(以下也称为本分散液)的方法。本分散液是本粉末分散而得的分散液。
本发明中的F聚合物是含有基于四氟乙烯(以下也称为TFE)的单元(以下也称为TFE单元)的聚合物。
F聚合物的氟含量优选为70~76质量%。该含氟量高的F聚合物虽然在F聚合物的电物性等物性方面优异,但因其极性低,不仅与其它材料的亲和性低,而且其粉末容易凝聚。因此,在配制分散液时,其分散性进一步降低。根据本法,即使由该分散液也可以不损害F聚合物整体物性地得到分散性优异的分散液。
F聚合物由于是富有刚性的聚合物,因此认为在为了改善分散性而施加通常进行的剪切来与分散介质混合的方法中,容易在分散液中变性。其结果是,存在F聚合物在分散介质中的分散性下降的情况。
根据本法,由于能够无需施加高剪切地与液态化合物1和液态化合物2混合,因此可在不损害分散性的情况下得到本分散液。
另外,根据本方法,能够在抑制本粉末、其它材料中所含的空气卷入的同时制造本分散液。因此,认为从本分散液可得到致密的成形物,成形物的耐水性优异且均匀地包含F聚合物及其它材料,高度呈现出两者的物性。
本发明中的F聚合物的熔融温度优选在180℃以上,更优选在200℃以上,进一步优选在260℃以上。F聚合物的熔融温度优选在325℃以下,更优选在320℃以下。F聚合物的熔融温度特别优选为180~325℃。
F聚合物的玻璃化温度优选在50℃以上,更优选在75℃以上。F聚合物的玻璃化温度优选在150℃以下,更优选125℃以下。
作为F聚合物,优选聚四氟乙烯(以下也称为PTFE)、含有TFE单元和基于全氟(烷基乙烯基醚)(以下也称为PAVE)的单元(以下也称为PAVE单元)的聚合物(以下也称为PFA)、或含有TFE单元和基于六氟丙烯的单元的共聚物(以下也称为FEP),更优选PFA或FEP,进一步优选PFA。这些聚合物还可含有基于其它共聚单体的单元。
作为PAVE,优选CF2=CFOCF3、CF2=CFOCF2CF3或CF2=CFOCF2CF2CF3(以下也称为PPVE),更优选PPVE。
F聚合物优选具有含氧原子的原子团。根据本法,可在基于该原子团的F聚合物的物性不受损的情况下使得用本分散液得到的成形物的物性进一步提高。
上述原子团可以包含在F聚合物中的单体单元中,也可以包含在聚合物主链的末端基中。作为后一种形态,可例举具有来自聚合引发剂、链转移剂等的作为末端基的上述原子团的F聚合物。
含氧原子的原子团优选含羟基基团或含羰基基团,特别优选含羰基基团。
F聚合物中含羰基基团数为相对于主链碳数1×106个优选10~5000个,更优选100~3000个,进一步优选50~1500个。F聚合物中含羰基基团数可通过聚合物的组成或国际公开第2020/145133号中记载的方法来量化。
含羟基基团优选为含醇羟基的基团,更优选为-CF2CH2OH或-C(CF3)2OH。
含羰基基团为含羰基(>C(O))的基团,优选为羧基、烷氧基羰基、酰胺基、异氰酸酯基、氨基甲酸酯基(-OC(O)NH2)、酸酐残基(-CO(O)OC(O)-)、酰亚胺残基(-C(O)NHC(O)-等)或碳酸酯基(-OC(O)O-),更优选为酸酐残基。
作为F聚合物,优选含有PTFE单元和PAVE单元且含有相对于全部单元为1.5~5.0摩尔%的PAVE单元的、熔融温度为280~320℃的聚合物,更优选含有TFE单元和PAVE单元的、具有含氧原子的原子团的F聚合物(1),或含有TFE单元和PAVE单元且含有相对于全部单体单元为2~5摩尔%的PAVE单元的、不具有含氧原子的原子团的F聚合物(2)。这些聚合物在成形物中形成微球晶,因此成形物的特性容易提高。
F聚合物(1)优选含有TFE单元、PAVE单元和基于具有含羟基基团或含羰基基团的单体的单元的聚合物。F聚合物(1)优选含有相对于全部单元分别为90~98摩尔%的TFE单元、1.5~9.97摩尔%的PAVE单元和0.01~3摩尔%的基于上述单体的单元。上述单体优选衣康酸酐、柠康酸酐和5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐(别名:纳迪克酸酐;以下也称为“NAH”)。
作为F聚合物(1)的具体例,可例举国际公开第2018/16644号中记载的聚合物。
F聚合物(2)仅由TFE单元和PAVE单元构成,优选含有相对于全部单体单元为95~98摩尔%的TFE单元、2~5摩尔%的PAVE单元。
F聚合物(2)中的PAVE单元的含量优选相对于全部单体单元为2.1摩尔%以上,更优选为2.2摩尔%以上。
此外,所谓F聚合物(2)不具有含氧原子的原子团是指,相对于构成聚合物主链的碳原子数1×106个,聚合物所具有的含氧原子的原子团数小于500个。上述含氧原子的原子团数优选在100个以下,更优选小于50个。上述含氧原子的原子团数的下限通常为0个。
F聚合物(2)可以使用不产生成为聚合物链的末端基的含氧原子的原子团的聚合引发剂或链转移剂等来制造,也可以通过对具有含氧原子的原子团的F聚合物进行氟化处理来制造。作为氟化处理的方法,可例举使用氟气的方法(参照日本特开2019-194314号公报等)。
本发明中的本粉末是含有F聚合物的粉末,本粉末中F聚合物的量优选在80质量%以上,更优选为100质量%。
本粉末的D50优选在20μm以下,更优选在8μm以下。本粉末的D50优选在0.1μm以上,更优选在0.3μm以上。此外,本粉末的D90更优选在50μm以下。若本粉末的D50和D90在该范围内,则其表面积变大,本粉末的分散性容易进一步改善。
本粉末还可含有与F聚合物不同的其它树脂或无机物。
作为其它树脂的具体例,可例举芳族聚合物。芳族聚合物可例举芳族聚酰亚胺、芳族聚酰胺酰亚胺、芳族马来酰亚胺、苯乙烯弹性体这样的芳族弹性体、芳族聚酰胺酸。
作为无机物的具体例,可例举二氧化硅。
含有其它树脂或无机物的本粉末优选具有以F聚合物为核且以其它树脂或无机物为壳的核壳结构。该粉末例如可通过将F聚合物的粉末与其它树脂或无机物的粉末结合(碰撞、凝集等)来获得。
本发明中的其它材料可以仅是无机填料,也可以仅是本不同树脂,还可以是无机填料和本不同树脂两者。
无机填料的优选方式在后述的本法(1)中详述,本不同树脂的优选方式在后述的本法(2)中详述。
本发明中的液态化合物1是具有使本粉末和其它材料溶解、分散或凝胶化的作用的液体,制成本粉末和其它材料与液态化合物的组合物时,通常组合物为液态组合物,具体而言为浆状或凝胶状的组合物。
在本发明中,用于混炼的液态化合物1和用于与本混炼物混合以得到分散液的液态化合物2可以相同也可以不同。两者优选相同。
液态化合物1和2可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。从抑制成形物的成分分布均匀性的下降或空隙的观点考虑,液态化合物1和2优选经脱气。
液态化合物1和2优选为低粘度液体或高粘度液体。
低粘度液体是25℃下粘度为大于0mPa·s且在10mPa·s以下的液态化合物,优选是不与F聚合物和本不同树脂反应的液态化合物。
低粘性液体的沸点优选在75℃以上,更优选在100℃以上。低粘性液体的沸点优选在300℃以下,更优选在250℃以下。
低粘度液体可以是水,也可以是非水系分散介质。作为非水系分散介质,优选酰胺、酮或酯。
作为酮,可例举丙酮、甲乙酮、甲基异丙酮、甲基异丁酮、甲基正戊酮、甲基异戊酮、2-庚酮、环戊酮、环己酮、环庚酮。
作为酯,可例举乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯。
作为酰胺,可例举N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、六甲基磷酰三酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮等。
作为低粘性液体的优选具体例,可例举水、N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、环己酮或环戊酮。
高粘度液体是25℃下粘度超过10mPa·s的液态化合物,优选是不与F聚合物和本不同树脂反应的液态化合物。
高粘度液体的粘度优选在200mPa·s以下。高粘性液体的沸点优选在100℃以上。高粘性液体的沸点优选在350℃以下,更优选在300℃以下。
高粘性液体优选二醇、二醇醚或二醇乙酸酯,更优选二醇单烷基醚、二醇单芳基醚、二醇单烷基醚乙酸酯或二醇单芳基醚乙酸酯,进一步优选二醇单烷基醚。
作为高粘性液体的具体例,可例举乙二醇单-2-乙基己基醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、二丙二醇单丁醚、三甘醇单甲醚、三丙二醇单丁醚、丙二醇单苯醚、二甘醇单乙醚乙酸酯或二甘醇单丁醚乙酸酯。
本发明中,将本粉末、其它材料和液态化合物1混炼得到本混炼物。
混炼时,优选以本粉末、其它材料和液态化合物1的合计质量实质上不变化的方式进行混炼,以封闭体系进行混炼为好。即,优选在混炼中以液态化合物1不蒸发的方式进行混炼。其结果是,可得到各成分被均匀混炼、高度脱泡了的本混炼物。
混炼时,优选使用具备搅拌槽和单轴或多轴搅拌叶片的混炼机。为了得到高混炼作用,搅拌叶片数优选在2个以上。混炼的方法可以是分批式和连续式中的任一种。
用于分批式混炼的混炼机优选亨舍尔混炼机、加压捏合机、班伯里混合机或行星式混合机,更优选行星式混合机。行星式混合机具有相互自转和公转的双轴搅拌叶片,具有对搅拌槽中的混炼物进行搅拌、混炼的结构。因此,搅拌槽中搅拌叶片达不到的死区少,能够减轻叶片的负荷,进行高度的混炼。即,能够在抑制F聚合物凝聚的同时、一边用液态化合物润湿F粉一边使F粉末与其它材料高度相互作用地进行混合。另外,混炼结束后,可在所得的本混炼物中添加分散介质来直接制造本分散液。
即,本方法中的混炼优选通过在具有相互自转和公转的双轴搅拌叶片的搅拌槽中搅拌来进行。
另外,如果加温至规定温度将本粉末、其它材料和液态化合物1混炼,则F聚合物会变粘,从而对混炼机的搅拌叶片施加负荷,其结果是,对F聚合物的剪切力容易变大。特别是在使用多个搅拌叶片的情况下,容易在搅拌叶片之间、或搅拌叶片与搅拌槽之间对F聚合物施加剪切力。结果在其它材料为无机填料的情况下,不仅本粉末和无机填料充分混合,而且会进行本粉末或无机填料的微粉碎化而容易形成致密的本混合物。另外,在其它材料为本不同树脂的情况下,则形成可看作本粉末与本不同树脂高度相互作用而成的复合物的混炼物,容易形成致密的本混炼物。
随着混炼的进行,施加在搅拌叶片上的负荷越来越小,混炼机的消耗电流减少,因此能够通过监视器上消耗电流的变化来判断混炼的终点。
另外,也可以将混炼机的负载电流除以混炼机的剪切速度而得到的值作为对混炼物或组合物所施加的力和能量来控制混炼。具体而言,优选从混炼开始使负载电流增大、再逐渐减少。
作为连续式混炼机,可例举双轴型挤出混炼机或石臼型混炼机。
所谓双轴型挤出混炼机,例如是通过平行地邻接配置的两根螺杆之间的剪切力来对混炼物或组合物进行混炼的双轴螺杆式的连续混炼装置。
所谓石臼型混炼机,例如是具有具备能够通过混炼物或组合物的内部空间的筒状的固定部和配置于固定部内部空间的旋转部的混炼机,其中旋转部藉由旋转将通过内部空间的混炼物一边进行连续混炼一边向旋转轴方向输送。
混炼方法可例举:将本粉末、其它材料和液态化合物1一并混炼的方法,将它们混合而暂时制成组合物、再对所得的组合物进行混炼的方法,一边在液态化合物1中依次添加本粉末、其它材料一边进行混炼的方法,在液态化合物1中依次添加本粉末、其它材料再最后进行混炼的方法。另外,还可例举预先制作本粉末和其它材料的混合物、再将其与液态化合物1进行混炼的方法,分别制作本粉末和液态化合物1的组合物以及其它材料和液态化合物1的组合物、再将两种组合物混合混炼的方法等。
这些方法中,优选将本粉末、其它材料和液态化合物1混合而暂时制成组合物、再对所得的组合物进行混炼的方法,更优选所述组合物为液态组合物。
像上述那样得到的本混炼物的粘性高,通常为半固体状或固体状的固炼品,优选为糊状或混炼粉。另外,在本说明书中,糊料是指具有流动性和粘性的固炼品,混炼物是指块状或粘土状的固炼品。
为糊料的本混炼物(以下也称为本糊料)的粘度优选在800mPa·s以上,更优选在1000mPa·s以上,进一步优选在10000mPa·s以上。本糊料的粘度优选在100000mPa·s以下,更优选在80000mPa·s以下。本糊料的粘度优选为800~100000mPa·s,更优选为1000~100000mPa·s。
作为本糊料的优选方式,可例举含有本粉末、其它材料和液态化合物的固体成分量在40质量%以上且粘度为800~100000mPa·s的糊料。
包含无机填料的本糊料中本粉末与无机填料之比是,以本粉末的质量为1,无机填料的质量优选为0.5~2,更优选为0.6~1.5,进一步优选为0.7~1。该情况下,本糊料分散稳定性容易优异。
包含本不同树脂的本糊料中本粉末与本不同树脂的质量比是,以本粉末的质量为1,本不同树脂的质量优选为0.01~0.5或2~1000。该情况下,本糊料分散性容易优异,所得的本分散液的分散稳定性容易优异。即,如果上述比值在前一个范围内,则形成可看作是本粉末被本不同树脂所覆盖而成的复合物的成分,本糊料的分散性易提升。另外,如果上述比值在后一个范围内,则本粉末高度分散于本不同树脂中,本糊料的分散性易提升。
前一个范围的上述比值更优选为0.05~0.2,进一步优选为0.08~0.1。后一个范围的上述比值更优选为3~500,进一步优选为5~100。该情况下,本糊料和所得的本分散液即使在不含表面活性剂的情况下也易分散稳定性优异。
本糊料中的固体成分量是指在由本糊料或本分散液形成的成形物中形成固体成分的物质的总量。例如,在本糊料包含F聚合物和后述的无机填料和/或本不同树脂的情况下,这些成分的总含量即为本糊料中的固体成分量。
本糊料中的固体成分量优选在40质量%以上,更优选在50质量%以上,进一步优选在60质量%以上。固体成分量优选在90质量%以下,更优选在80质量%以下。该情况下,容易由本糊料得到分散稳定性优异的本分散液。
本糊料中,本粉末在固体成分中所占的含量优选在25质量%以上,更优选在30质量%以上。本粉末的含量优选在60质量%以下,更优选在50质量%以下。
在包含无机填料的本糊料中,无机填料在固体成分中所占的含量优选在10质量%以上,更优选在25质量%以上。无机填料的含量优选在75质量%以下,更优选在60质量%以下。
在包含本不同树脂的本糊料中,本不同树脂在固体成分中所占的含量优选在1质量%以上,更优选在5质量%以上。本不同树脂的含量优选在20质量%以下,更优选在10质量%以下。
在同时包含无机填料和本不同树脂两者的本糊料中,优选无机填料或本不同树脂中的至少一种在上述范围内,更优选两者都在上述范围内。
例如,本粉末、无机填料和本不同树脂在固体成分中所占的合计量优选是以固体成分量为100质量%,本粉末在25质量%以上、无机填料在25质量%以上或本不同树脂的含量在1质量%以上中的任一种,更优选是以固体成分量为100质量%,本粉末在25质量%以上、无机填料在25质量%以上且本不同树脂的含量在1质量%以上。
另外,例如本粉末与无机填料和本不同树脂的比例优选是,以本粉末的质量为1,无机填料的质量为0.5~2或本不同树脂的质量为0.01~0.5中的任一种,更优选是以本粉的质量为1,无机填料的质量为0.5~2且本不同树脂的质量为0.01~0.5。
本糊料中的固体成分量是指由本糊料或本分散液形成的成形物中形成固体成分的物质的总量。例如,在本糊料包含F聚合物和后述的无机填料和/或本不同树脂的情况下,这些成分的总含量即为本糊料中的固体成分量。
液态化合物1在本糊料中所占的含量优选在50质量%以下,更优选在40质量%以下。液态化合物1在本混炼粉中所占的含量优选在20质量%以上,更优选在25质量%以上。
为混炼粉的本混炼物(以下也称为本混炼粉)的固体成分量优选超过50质量%,更优选在60质量%以上。固体成分量优选在99质量%以下,更优选在95质量%以下。该情况下,本混炼粉的分散性容易优异,所得的本分散液的分散稳定性也易优异。
另外,本混炼粉中的固体成分量是指由本混炼粉或本分散液形成的成形物中形成固体成分的物质的总量。例如,在本混炼粉包含F聚合物和后述的无机填料和/或本不同树脂的情况下,这些成分的总含量即为本混炼粉中的固体成分量。
在本混炼粉包含无机填料的情况下,本粉末与无机填料之比是,以本粉末的质量为1,无机填料的质量优选为0.5~2,更优选为0.6~1.5,进一步优选为0.7~1。
在本混炼粉包含本不同树脂的情况下,本粉末与本不同树脂之比是,以本粉末的质量为1,本不同树脂的质量为0.01~0.5,优选为2~1000。该情况下,本混炼粉的分散性容易优异,所得的本分散液的分散稳定性也易优异。即,如果上述比值在前一个范围内,则形成可看作本粉末被本不同树脂所被覆而成的复合物的成分,混炼粉的分散性易提升。而如果上述比值在后一个范围内,则本粉末高度分散于本不同树脂中,本混炼粉的分散性易提升。
前一个范围的上述比值更优选为0.05~0.2,进一步优选为0.08~0.1。后一个范围的上述比值更优选为3~500,进一步优选为5~100。该情况下,本混炼粉和所得的本分散液即使在不含表面活性剂的情况下也易分散稳定性优异。
在本混炼粉同时包含无机填料和本不同树脂两者的情况下,优选无机填料或本不同树脂中的至少一方在上述范围内,更优选两者都在上述范围内。
例如,本粉末与无机填料和本不同树脂的比例优选是,以本粉末的质量为1,无机填料的质量为0.5~2或本不同树脂的质量为0.01~0.5或2~1000中的任一种,更优选是以本粉的质量为1,无机填料的质量为0.5~2且本不同树脂的质量为0.01~0.5或2~1000。
在包含无机填料和/或本不同树脂的本混炼粉中,本粉末在固体成分中所占的含量优选在25质量%以上,更优选在30质量%以上。本粉末的含量优选在60质量%以下,更优选在50质量%以下。
本混炼粉中,无机填料在固体成分中所占的含量优选在10质量%以上,更优选在25质量%以上。无机填料的含量优选在75质量%以下,更优选在60质量%以下。
本混炼粉中,本不同树脂在固体成分中所占的含量优选在1质量%以上,更优选在5质量%以上。本不同树脂的含量优选在50质量%以下,更优选在20质量%以下。
本混炼粉同时包含无机填料和本不同树脂两者时,优选无机填料或本不同树脂中的至少一方在上述范围内,更优选两者都在上述范围内。
在本混炼粉同时包含无机填料和本不同树脂两者的情况下,本粉末、无机填料和本不同树脂在固体成分中所占的合计量优选是,以固体成分量为100质量%,本粉末在25质量%以上、无机填料在10质量%以上或本不同树脂的含量在1质量%以上中的任一种,更优选是以固体成分量为100质量%,本粉末在25质量%以上、无机填料在10质量%以上且本不同树脂的含量在1质量%以上。
液态化合物1在本混炼粉中所占的含量优选在50质量%以下,更优选在40质量%以下。液态化合物1在本混炼物中所占的含量优选在20质量%以上,更优选在25质量%以上。
本混炼粉在利用毛细管流变仪来进行的粘度测定(温度:25℃、剪切速度:1/秒、毛细管长度:10mm、毛细管半径:1mm、炉体径:9.55mm、测力传感器容量:2t)中的粘度优选为10000~100000Pa·s。特别是固体成分量为60~70质量%的本混炼粉的粘度在该范围内的情况下,将其与液态化合物2混合时的分散性、所得的本分散液的分散稳定性特别容易提升。该粘度的本混炼粉可通过控制混炼时间和混炼中的剪切力来制造,具体是可通过延长混炼时间、提高剪切力来制造。
若将本混炼物与液态化合物2混合,则可得到本分散液,若将本糊料或本混炼粉作为本混炼物与液态化合物2混合,则可以更有效地得到本分散液。
从所得的本分散液的分散性和分散稳定性的观点考虑,本发明中本混炼物与液态化合物2的混合优选采用超声波均质振动筛(超音波ホモジナイザードベイントシェーカー)、球磨机、粉碎机、篮式研磨机、砂磨机、砂碾机、DINO研磨机、分散垫、SC研磨机、钉碎机、搅拌磨机等的使用介质的分散机,超声波均质机、纳米机、纵型分散机(デゾルバー)、分散机、高速叶轮分散机等的不使用介质的分散机,更优选采用使用介质的分散机。
若使用碰撞式分散机进行混合,则本分散液的分散稳定性提高,因此优选使用碰撞式分散机。碰撞式分散机是使加压后的液态化合物2与本糊料碰撞、利用其冲击力等进行分散的分散机。
该分散机可以使用分别对本糊料和液态化合物2加压后使其碰撞的分散机、使加压后的液态化合物2与本糊料碰撞的分散机中的任一种。
作为前一种分散机,可例举纳米机、Genius PY分散机(ジーナスPY)、Ultimaizer分散机(アルティマイザー)、Aqua分散机、高压微射流均质机(マイクロフルイダイザー),作为后一种分散机,可以例举匀质机。
而作为将本混炼物与液态化合物2混合的方法,可例举:在配制本混炼物时的混炼之后继续在混炼中所使用的具有搅拌槽和搅拌叶片的混炼机中混合本混炼物和液态化合物2的方法,从混炼中所使用的混炼机中取出上述本混炼物、再用其它混炼机将本混炼物与液态化合物2混合的方法等。作为混炼机,可例举与上述相同的分批式及连续式的混炼机。
本分散液的粘度优选在50mPa·s以上,更优选在75mPa·s以上,进一步优选在100mPa·s以上。本分散液的粘度优选小于10000mPa·s,更优选在5000mPa·s以下,进一步优选在1000mPa·s以下。
另外,本分散液的触变比优选为1~10,更优选为1~7。具有该触变比的本分散液的涂布性和均质性优异。触变比是将转速为30rpm的条件下测定的本分散液的粘度除以转速为60rpm的条件下测定的本分散液的粘度而计算出的。
从抑制由本分散液得到的成形物的成分分布均匀性的下降或空隙的观点考虑,本分散液中的泡沫体积比率优选小于10%,更优选小于5%。泡沫体积比优选在0%以上。
泡沫体积比率是通过测定标准大气压且20℃下本分散液的体积(VN)和将其减压至0.003MPa时泡沫的体积(VV)、再由以下计算式求出的值。
泡沫体积比[%]=100×(VV-VN)/VN
作为本发明优选的第一方式(以下也称为本法(1)),是将本粉末、无机填料和液态化合物1混炼得到本混炼物(以下也称为本混炼物1)、再将本混炼物1与液态化合物2混合得到本分散液(以下也称为本分散液1)的方式。
混炼方法可例举:将本粉末、其它材料和液态化合物1一并混炼的方法,将它们混合而暂时制成组合物、再对所得的组合物进行混炼的方法,一边在液态化合物1中依次添加本粉末和无机填料一边进行混炼的方法,在液态化合物1中依次添加本粉末和无机填料再最后进行混炼的方法。另外,还可例举预先制作本粉末和无机填料的混合物、再将其与液态化合物1进行混炼的方法,分别制作本粉末和液态化合物1的组合物以及无机填料和液态化合物1的组合物、再将两种组合物混合混炼的方法等。
本法(1)中的上述组合物优选为液态组合物。本法(1)中的本混炼物1可以是糊料(以下也称为本糊料1)也可以是混炼粉(以下也称为本混炼粉1)。
这些方法中,优选将本粉末、无机填料和液态化合物1混合而暂时制成组合物、对所得的组合物进行混炼得到本混炼物1、再将本混炼物1与液态化合物2混合得到本分散液1的方法。
本法(1)中的无机填料用于在使用本分散液1形成各种成形物时使所得成形物的物性提高,其种类根据成形物的目的来适当选择。
例如,为了提高成形物的介电常数,可使用高介电常数的无机填料。高介电常数的无机填料是指25℃下介电常数在10以上、优选在25以上、更优选在50以上的填料。
该无机填料优选钙钛矿型强电介质填料或铋层状钙钛矿型强电介质填料。
作为钙钛矿型强电介质填料,可例举钛酸钡、锆钛酸铅、钛酸铅、氧化锆、氧化钛。而作为铋层状钙钛矿型强电介质填料,可例举钽酸铋锶、铌酸铋锶、钛酸铋。
例如,在以降低成形物的介电常数和介电损耗角正切或线膨胀率为目的的情况下,使用低介电常数和低介电损耗角正切或低线膨胀率的无机填料。
该无机填料优选为氮化硼填料、氧化铍填料(Beryllia填料)、二氧化硅填料(silica填料)、硅灰石填料或偏硅酸镁填料(块滑石填料)。
例如,在以提高成形物的导热性或耐擦伤性为目的的情况下,使用金属氧化物的填料。
作为金属氧化物,优选选自氧化铝、氧化铅、氧化铁、氧化锡、氧化镁、氧化钛、氧化锌、五氧化锑、氧化锆、氧化镧、氧化钕、氧化铈和氧化铌中的至少一种,更优选氧化铝。这些金属氧化物(尤其是氧化铝)从热导率和莫氏硬度高的观点考虑也是优选的。
另外,作为这些物质以外的无机填料,可以使用玻璃纤维填料、碳填料。
作为碳填料,可例举含有选自碳纤维(carbon fiber)、炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、富勒烯、石墨、氧化石墨中的至少一种的碳填料。作为碳纤维,可例举聚丙烯腈系碳纤维、沥青系碳纤维、气相生长碳纤维、碳纳米管(单壁、双壁、多壁、杯层叠型等)。
从本分散液1的分散性的观点考虑,无机填料优选氮化硼填料、二氧化硅填料或偏硅酸镁填料,更优选二氧化硅填料或氮化硼填料,进一步优选二氧化硅填料。这些填料也可以是经烧成的陶瓷填料。
无机填料优选是包含二氧化硅或偏硅酸镁的填料。该无机填料中二氧化硅或偏硅酸镁的含量优选在50质量%以上,更优选为75质量%。氧化硅或偏硅酸镁的含量优选在100质量%以下,更优选在90质量%以下。
上述无机填料的形状可以根据目的适当选择,可以是粒子状也可以是纤维状。若使用粒子状的填料,则成形品的表面平坦性提高,其表面的滑动性良好,耐擦伤性容易提高。而如果使用纤维状的无机填料,则填料粒子的一部分在成形物的表面露出,例如容易改善制品表面的耐磨损性和耐擦伤性。
作为无机填料的具体形状,可例举球状、鳞片状、层状、叶片状、杏仁状、柱状、鸡冠状、等轴状、叶状、云母状、块状、平板状、楔状、莲座状、网眼状、棱柱状,优选球状或鳞片状。
在粒子状的无机填料的情况下,其平均粒径D50优选为0.02~200μm,更优选为0.1~20μm,进一步优选1~10μm。而在纤维状无机填料的情况下,其平均纤维长度优选为0.05~300μm。纤维状无机填料的平均纤维径优选为0.01~15μm。
另外,上述无机填料除了上述形状以外,还可以具有中空状、蜂窝状等各种形状,但从提高成形物的低介电性和低介电损耗角正切的观点考虑,优选具有中空状的形状。
中空状无机填料的每1个粒子的空隙的体积比例的平均值即中空率优选为40~80%。
中空状无机填料的粒子强度优选在20MPa以上。粒子强度是加压时中空状无机填料的残存率为50%时的粒子强度。粒子强度可由中空状无机填料的表观密度和对中球状无机填料加压而得的颗粒的表观密度来计算。
上述无机填料优选其表面的至少一部分经表面处理。作为该表面处理所用的表面处理剂,可例举:三羟甲基乙烷、季戊四醇、丙二醇等的多元醇,硬脂酸、月桂酸等的饱和脂肪酸及它们的酯,烷醇胺、三甲胺、三乙胺等的胺,石蜡,硅烷偶联剂,硅酮,聚硅氧烷。
上述无机填料优选为经硅烷偶联剂表面处理的无机填料。该无机填料与本粉末的亲和性优异,容易提升本分散液的分散性。而且,认为在由包含该成分的本分散液形成成形物时F聚合物的熔融烧成期间,通过热分解产生气体而促进了无机填料的流动,成形物的均匀性容易提升。
硅烷偶联剂优选具有官能团的硅烷偶联剂,更优选3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷或3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
无机填料可以单独使用1种无机填料,也可以并用2种以上的无机填料。在后一种情况下,优选至少使用二氧化硅填料,更优选使用2种二氧化硅填料。而在后一种情况下,优选并用中空状无机填料和非中空状无机填料。
作为该无机填料的优选具体例,可例举二氧化硅填料(雅都玛株式会社(アドマテックス社)制“admafin(注册商标)”系列等)、经二癸酸丙二醇酯等酯表面处理过的氧化锌(堺化学工业株式会社(堺化学工業株式会社)制“FINEX(注册商标)”系列等)、球状溶融二氧化硅(日本电化株式会社(デンカ社)制“SFP(注册商标)”系列等)、经多元醇及无机物被覆处理过的氧化钛(石原产业株式会社(石原産業社)制“TIPAQUE(注册商标)”系列等)、经烷基硅烷表面处理过的金红石型氧化钛(日本帝化株式会社(テイカ社)制“JMT(注册商标)”系列等)、中空状二氧化硅填料(太平洋水泥株式会社(太平洋セメント社)制“E-SPHERES”系列、日铁矿业株式会社(日鉄鉱業社)制“SiliNax”系列、爱玛森康明公司(エマーソン·アンド·カミング社)制“Eccospheres”系列等)、滑石填料(日本滑石株式会社(日本タルク社)制“SG”系列等)、块滑石填料(日本滑石株式会社制“BST”系列等)、氮化硼填料(昭和电工株式会社(昭和電工社)制“UHP”系列、日本电化株式会社制“电化氮化硼(DenkaBoron Nitride)”系列(“GP”、“HGP”级)等)。
本法(1)中,本混炼物1中液态化合物1的含量优选在10质量%以上。液态化合物1的含量优选在60质量%以下,更优选在25质量%以下。该情况下,本粉末在始终形成湿润状态的同时进行混炼,本粉末、无机填料和液态化合物1均匀混合,容易得到高度脱气的本混炼物1。
本混炼物1中的固体成分含有上述本粉末和无机填料。另外,本混炼物1的固体成分中除了上述本粉末和无机填料以外,还含有在由本分散液1形成的成形物中形成固体成分的物质。
本混炼物1为本糊料1的情况下,从容易通过混炼得到分散性优异的本糊料1的观点考虑,以本糊料1的总质量为100质量%,固体成分量优选在40质量%以上,更优选在50质量%以上。另外,从本分散液1的分散性的观点考虑,固体成分量优选在90质量%以下,更优选在75质量%以下。
固体成分可以还包含本粉末和无机填料以外的非挥发性成分,以固体成分的总质量为100质量%,固体成分中的本粉末和无机填料的合计量优选在80质量%以上,更优选在90质量%以上。上述合计量优选在100质量%以下。
本法(1)中,本混炼物1中本粉末与无机填料之比优选是,以本粉末的质量为1,无机填料的质量为0.5~2。
以固体成分量为100质量%,固体成分中本粉末的量优选在25质量%以上,进一步优选在30质量%以上。另外,本粉末的量优选在50质量%以下,更优选在40质量%以下。
与上述比值不同,从由本分散液1成形的成形物的电特性的观点考虑,以固体成分量为100质量%,本混炼物1中固体成分中的无机填料的量优选在25质量%以上,更优选在50质量%以上,进一步优选在60质量%以上。另外,无机填料的量优选在75质量%以下,更优选在60质量%以下。
本法(1)中,在将组合物1混炼得到本混炼物1时,组合物1可通过将本粉末、无机填料和液态化合物1混合来制备。
作为混合的方法,可例举:将本粉末、无机填料和液态化合物1一并混合的方法,一边依次添加本粉末、无机填料和液态化合物1一边进行混合的方法。
作为混合的具体方法,可例举:在液态化合物1中一并添加本粉末和无机填料并混合的方法,一边在液态化合物1中依次添加本粉末和无机填料一边进行混合的方法,预先混合本粉末和无机填料、再将所得的混合物与液态化合物1混合的方法,预先分别混合本粉末和液态化合物1、以及无机填料和液态化合物1、再将所得的两种混合物进一步混合的方法等。
在这些方法中,从组合物1的分散性的观点考虑,优选预先混合本粉末和无机填料、再将所得的混合物和上述液态化合物1混合的方法。
本法(1)中的本混炼物1可以还包含本粉末、无机填料和液态化合物1以外的成分。该成分可以是在由本分散液1形成的成形物中形成固体成分的成分,也可以是不形成固体成分的成分。作为该成分,可例举与F聚合物不同的树脂。作为不同的树脂,可例举后述的与本法(2)中的本不同树脂相同的树脂,从提高成形物的粘接性和低线膨胀性的观点考虑,优选芳族聚合物。
该成分为形成固体成分的成分的情况下,上述本混炼物1中固体成分中所含的该成分的量优选在20质量%以下,更优选在10质量%以下。
作为芳族聚合物,优选芳族聚酰亚胺、芳族马来酰亚胺、苯乙烯系弹性体那样的芳族弹性体或芳族聚酰胺酸,更优选芳族聚酰亚胺、芳族马来酰亚胺、聚苯醚、苯乙烯系弹性体这样的芳族弹性体,进一步优选芳族聚酰亚胺或芳族聚酰胺酸。芳族聚酰亚胺可以是热塑性的也可以是热固性的。热塑性聚酰亚胺是指已完成酰亚胺化而不再发生酰亚胺化反应的聚酰亚胺。
本法(1)中的本混炼物1包含不同的树脂的情况下,本混炼物1优选通过以下方式制得:将本粉末和无机填料混合,将所得的混合物、上述液态化合物1和不同的树脂混合而制备组合物1,再对组合物1进行混炼。
本法(1)中,优选将组合物1混炼得到本混炼物1。本法(1)中的本混炼物1优选为本糊料1或本混炼粉1。
从提高本分散液的分散稳定性和操作性的观点考虑,本法(1)中的本混炼物1优选包含表面活性剂。包含表面活性剂的本糊料可通过将本粉末、无机填料、液态化合物1和表面活性剂一并混炼来制备,也可通过对包含表面活性剂的组合物1进行混炼来制备,还可通过对不包含表面活性剂的组合物1进行混炼、再添加表面活性剂进行混炼来制备。
表面活性剂可例举阴离子型、阳离子型、非离子型的表面活性剂,优选非离子型表面活性剂。
表面活性剂的亲水部位优选具有氧化烯基或醇羟基。
氧化烯基可以由1种构成,也可以由2种以上构成。在后一种情况下,不同种类的氧化烯基可以无规配置,也可以嵌段配置。
氧化烯基优选氧乙烯基。
表面活性剂的疏水部位优选具有乙炔基、聚硅氧烷基、全氟烷基或全氟链烯基。换言之,表面活性剂优选为乙炔型表面活性剂、硅酮类表面活性剂或氟类表面活性剂。更优选为硅酮类表面活性剂。
作为氟类表面活性剂,优选为具有羟基(尤其是醇羟基)或氧化烯基和全氟烷基或全氟链烯基的氟类表面活性剂。
作为表面活性剂的具体例,可例举:“Ftergent”系列(尼欧斯株式会社(ネオス社)制,Ftergent是注册商标)、“Surflon”系列(AGC清美化学株式会社(AGCセイミケミカル社)制,Surflon是注册商标)、“MEGA FACE”系列(DIC株式会社(DIC社)制,MEGA FACE是注册商标)、“Unidyne”系列(大金工业株式会社(ダイキン工業社)制造,Unidyne是注册商标)、“BYK-347”、“BYK-349”、“BYK-378”、“BYK-3450”、“BYK-3451”、“BYK-3455”、“BYK-3456”(毕克化学日本公司(ビックケミー·ジャパン)制)、“KF-6011”、“KF-6043”(信越化学株式会社(信越化学社)制)。
本混炼物1包含表面活性剂时,其在本混炼物1中的含量优选为1~15质量%。该情况下,成分彼此之间的亲和性增加,本分散液1的分散稳定性更易提升。
作为本法优选的第2方式(以下也称为本法(2)),是将本粉末、本不同树脂和液态化合物1混炼得到混炼物(以下也称为本混炼物2),再将本混炼物2和液态化合物2混合得到分散液(以下也称为本分散液2)的方式。
得到本混炼物2的方法例如是:将本粉末、本不同树脂和液态化合物1一并混炼的方法,将它们混合而暂时制成组合物、再对所得的组合物进行混炼的方法,一边在液态化合物1中依次添加本粉末和本不同树脂一边混炼的方法,在液态化合物1中依次添加本粉末和无机填料再最后进行混炼的方法。还可例举:预先制作本粉末和本不同树脂的母料、再将其与液态化合物1进行混炼的方法,分别制作本粉末和液态化合物1的组合物以及本不同树脂和液态化合物1的组合物、再将两种组合物混合混炼的方法等。
本法(2)中的上述组合物优选为液态组合物。另外,本法(2)中的本混炼物2可以是糊料(以下也称为本糊料2)也可以是混炼粉(以下也称为本混炼粉2)。
这些方法中,优选将本粉末、本不同树脂和液态化合物1混合而暂时制成组合物(以下也称为组合物2)、对所得的组合物2进行混炼得到本混炼物2、再将本混炼物2与液态化合物2混合得到本分散液2的方法。
本法(2)中的本不同树脂是与F聚合物不同的树脂,是不含TFE单元的聚合物。本不同树脂可以是热固性树脂,也可以是热塑性树脂。
作为本不同树脂,可以例举芳族聚酯、芳族聚酰亚胺、芳族聚酰胺酸、芳族聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、马来酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、热塑性弹性体、非芳族聚酰胺酰亚胺、聚苯醚、聚苯撑醚、液晶聚酯、多糖类、尼龙、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、丁醛、氰酸酯树脂、ABR橡胶、纤维素、PVA丙烯酸甲基丙烯酸、聚亚烷基醚、聚氧乙烯烷基醚、F聚合物以外的含氟聚合物。
本不同树脂优选为芳族聚酯、芳族聚酰亚胺、芳族聚酰胺酸、芳族聚酰胺酰亚胺、聚苯醚、环氧树脂、马来酰亚胺树脂或热塑性弹性体。芳族聚酰亚胺可以是热塑性的,也可以是热固化性的。另外,本不同树脂优选为芳族聚合物。
作为芳族聚酰亚胺的具体例,可例举:“Neopulim(注册商标)”系列(三菱气体化学株式会社(三菱ガス化学社)制)、“SPIXAREA(注册商标)”系列(索马龙株式会社(ソマール社)制)、“Q-pilon(注册商标)”系列(PI技术研究所(ピーアイ技術研究所)制)、“WINGO”系列(WINGO技术株式会社(ウィンゴーテクノロジー社)制)、“Tohmide(注册商标)”系列(株式会社迪克东华(T&K TOKA社)制)、“KPI-MX”系列(河村产业株式会社(河村産業社)制)、“UPIA-AT”系列(宇部兴产株式会社(宇部興産社製)制)。
作为芳族聚酰胺酰亚胺的具体例,可以例举“HPC-1000”、“HPC-2100D”(昭和电工材料株式会社(昭和電工マテリアルズ社)制)。
作为聚氨酯树脂,例如是含丙烯酸成分的聚氨酯微粒,可以是均聚物也可以是共聚物。具体可例举:市售的DAIMIC BEAZ CM(大日精化工业株式会社(大日精化工業株式会社)制)、ART PEARL(根上工业株式会社(根上工業株式会社)制)、GRAN PEARL(爱克工业株式会社(アイカ工業株式会社)制)等。
作为多糖,可例举:黄原胶、瓜尔胶、酪蛋白、阿拉伯胶、明胶、直链淀粉、琼脂糖、琼脂胶、聚阿拉伯糖、可得然胶、荚膜多糖(カロース)、羧甲基淀粉、甲壳素、壳聚糖、桲籽(クインスシード)、葡甘露聚糖、结冷胶、罗望子胶、葡聚糖、黑曲霉多糖、透明质酸、石耳多糖、海萝聚糖、果胶、紫菜聚醣、海带多糖、地衣聚糖、角叉菜胶、海藻酸钠、黄蓍胶、阿卡胶(アルカシーガム)、角豆胶等。
作为丙烯酸树脂或甲基丙烯酸树脂,可例举:聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
作为丙烯酸树脂或甲基丙烯酸树脂,可例举市售品中的楠本化成株式会社(楠本化成社)制的Neocryl系列。
作为尼龙,可例举:ε-己内酰胺(尼龙6)、十一内酰胺(尼龙11)、十二内酰胺(尼龙12)、氨基己酸、庚内酰胺、7-氨基庚酸、11-氨基十一烷酸、9-氨基壬酸、α-吡咯烷酮、α-哌啶酮等的聚合物;六亚甲基二胺、壬二胺、九亚甲基二胺、甲基戊二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、间苯二胺这样的二胺与己二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、十二烷二羧酸、戊二酸这样的二羧酸等羧酸化合物共聚而得到的共聚物,或者它们的聚合物或共聚物的混合物等中的至少一种。
作为丁缩醛树脂,可例举作为市售品的积水化学工业株式会社(積水化学工業社)制的S-LEC(注册商标)B系列、K(KS)系列、SV系列,可乐丽株式会社(クラレ社)制的Mowital(注册商标)系列等。
作为氰酸酯树脂,可例举由至少2官能性的脂族氰酸酯、至少2官能性的芳族氰酸酯或它们的混合物构成的树脂。
作为氰酸酯树脂的具体例,可例举:选自1,3,5-三氰基苯、1,3-二氰基萘、1,4-二氰基萘、1,6-二氰基萘、1,8-二氰基萘、2,6-二氰基萘和2,7-二氰基萘中的至少一种的多官能氰酸酯的聚合物,双酚A型氰酸酯树脂或向它们添加了氢的氢化物,双酚F型氰酸酯树脂或向它们添加了氢的氢化物,6F双酚A二氰酸酯树脂,双酚E型二氰酸酯树脂,四甲基双酚F二氰酸酯树脂,双酚M二氰酸酯树脂,双环戊二烯双酚二氰酸酯树脂或氰酸酚醛清漆树脂等中的至少一种。
作为环氧树脂,可例举:双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、叔丁基-儿茶酚型环氧树脂、萘型环氧树脂、萘醚型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、线状脂族环氧树脂、脂环式环氧树脂、杂环式环氧树脂、含螺环的环氧树脂、环己烷二甲醇型环氧树脂、三羟甲基型环氧树脂、卤代环氧树脂等。
热塑性弹性体是加温时增塑化的弹性体,可例举:烯烃系弹性体、苯乙烯系弹性体、氯乙烯系热塑性弹性体、聚氨酯系弹性体、聚酰胺系弹性体、聚酯系弹性体、聚丁二烯系弹性体、丙烯酸系弹性体和硅氧烷系弹性体。
作为烯烃类弹性体,可例举烯烃类橡胶微分散于PP等烯烃系树脂的基质中而成的烯烃系弹性体等。
作为苯乙烯系弹性体,可例举:苯乙烯-丁二烯共聚物、氢化-苯乙烯-丁二烯共聚物、氢化-苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的氢化物、以及苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的氢化物等。
作为聚酯系弹性体,可例举聚酯-聚醚的共聚物、聚氨酯-聚醚/聚酯共聚物、尼龙-聚醚/聚酯共聚物。
作为其市售品,有TR系列(苯乙烯·丁二烯热塑性弹性体、JSR株式会社制)、RB系列(聚丁二烯系热塑性弹性体、JSR株式会社制)、JSR EXELNK(烯烃系热塑性弹性体、JSR株式会社制)、DYNARON(注册商标)系列(氢化热塑性弹性体、JSR株式会社制)、Thermorun(注册商标)(烯烃系热塑性弹性体、三菱化学株式会社制)、ESPOLEX系列(烯烃系热塑性弹性体、住友化学株式会社制)、Septon(注册商标)系列(氢化苯乙烯系热塑性弹性体、可乐丽株式会社制)、Tafetec(注册商标)(氢化苯乙烯系热塑性弹性体、旭化成株式会社制)。
作为F聚合物以外的含氟聚合物,可例举聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯三氟乙烯等。
另外,作为本不同树脂,也可以使用作为粘合剂树脂的乙烯基树脂、热塑性树脂、固化性树脂、热塑性嵌段共聚物和弹性体等的水分散体。
作为上述乙烯基树脂,可例举乙酸乙烯酯树脂、丙烯酸树脂和苯乙烯树脂等的水分散体。
作为上述热塑性树脂,可例举聚烯烃树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和聚酰胺树脂等的水分散体。
作为上述固化性树脂,可例举环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂和不饱和聚酯树脂等的水分散体。另外,上述固化性树脂可以是常温固化型树脂、热固化型树脂、光固化型树脂中的任一种。
本不同树脂可以是通过热或光等外部能量聚合或交联而成为上述树脂的化合物,也可以由上述树脂的单体、单体的反应物或固化剂构成。
作为其形态,可例举:聚氨酯树脂中的异氰酸酯与二醇的组合、环氧树脂中的双酚A和表氯醇的共聚物与多胺或酸酐等固化剂的组合、氰酸酯树脂中的氰酸酯。
这些形态基于以使其被本分散液2所含有为目的而选定的上述本不同树脂、由其单体适当决定。例如在氰酸酯的情况下,可例举上述氰酸酯。在环氧树脂的情况下,可例举提供上述环氧树脂的共聚物。另外,这些形态中的树脂成分不需要完全聚合或交联,也可以是一部分未聚合或未交联的状态。
本法(2)中的本混炼物2还可以含有无机填料。本法(2)中的无机填料的定义和范围包括其优选形态与本法(1)中的无机填料相同。在本混炼物2含有无机填料的情况下,从本混炼物2和本分散液2的分散稳定性的观点、由本分散液2成形的成形物的低介电损耗角正切和低线膨胀性的观点考虑,本混炼物2中无机填料的量优选1~50质量%。
本法(2)中本混炼物2中的液态化合物1的含量优选在10质量%以上。液态化合物1的含量优选在60质量%以下,更优选在25质量%以下。藉此,在本粉末或本不同树脂始终维持半溶解或膨润状态的同时进行混炼,本粉末、本不同树脂及液态化合物1被均匀地混合。
本混炼物2中的固体成分含有上述本粉末、F聚合物和本不同树脂。另外,在本混炼物2的固体成分中,除了上述本粉末和本不同树脂以外,还含有由本分散液2形成的成形物中形成固体成分的物质、例如上述无机填料等。
从通过混炼容易得到分散性优异的本糊料2的观点考虑,以本混炼物2的总质量为100质量%,固体成分量优选在40质量%以上,更优选在50质量%以上。另外,从本分散液的分散性的观点考虑,固体成分量优选在90质量%以下,更优选在75质量%以下。
固体成分可以还含有本粉末和本不同树脂以外的非挥发性成分,以固体成分的总质量为100质量%,固体成分中的本粉末和本不同树脂的合计量优选在60质量%以上,更优选在70质量%以上。上述合计量优选在100质量%以下。
在本法(2)中,本混炼物2中本粉与本不同树脂的质量比优选是,以本粉末的质量为1,本不同树脂的质量为0.01~0.5或2~1000。该情况下,本混炼物2的分散性易优异,所得的本分散液2的分散稳定性也易优异。即,若上述比值在前一个范围内,则形成可看作是本粉末被本不同树脂所被覆而成的复合物的成分,本糊料2的分散性易提升。另外,若上述比值在后一个范围内,则本粉末高度分散于本不同树脂中,本糊料2的分散性易提升。
前一个范围内的上述比值更优选为0.005~0.2,进一步优选为0.01~0.1。后一个范围内的上述比值更优选为3~500,进一步优选为5~100。该情况下,本混炼物2和所得的本分散液2在不含表面活性剂的情况下也易分散稳定性优异。
除了上述比值以外,从本混炼物2和本分散液2的分散稳定性、由本分散液2形成的成形物的低介电损耗角正切的观点考虑,本混炼物2中以固体成分量为100质量%,固体成分中的本粉末的量优选在25质量%以上,更优选在50质量%以上。本粉末的量优选在99质量%以下,更优选在90质量%以下。
以固体成分量为100质量%,固体成分中本不同树脂的量优选在1质量%以上,更优选在5质量%以上。本不同树脂的量优选在30质量%以下,更优选在20质量%以下。
进一步优选是,以固体成分量为100质量%,固体成分中本粉末的量在25质量%以上,本不同树脂的量在1质量%以上。
本法(2)中,在将组合物2混炼得到本混炼物2的情况下,组合物2可通过将本粉末、本不同树脂和液态化合物1混合而制备。
作为混合的方法,可例举:将本粉末、本不同树脂和液态化合物1一并混合的方法,一边依次添加本粉末、本不同树脂和液态化合物1一边进行混合的方法。
作为混合的具体方法,可例举:在液态化合物1中一并添加本粉末和本不同树脂并混合的方法,一边在液态化合物1中依次添加本粉末和本不同树脂一边进行混合的方法,预先混合本粉末和本不同树脂、再将所得的混合物与液态化合物1混合的方法,预先分别混合本粉末和液态化合物1、以及本不同树脂和液态化合物1、再将所得的两种混合物进一步混合的方法等。
上述混合方法中,从组合物的分散性的观点考虑,优选预先混合本不同树脂和液态化合物1、再将所得的混合物与本粉末混合的方法。
本法(2)中,优选将组合物2混炼得到本混炼物2。本法(2)中的本混炼物2优选为本糊料2或本混炼粉2。
本糊料2优选还包含表面活性剂。作为表面活性剂,可例举与上述本法(1)中的表面活性剂相同的表面活性剂。
在本糊料2包含表面活性剂的情况下,本糊料2中表面活性剂的含量优选为1~15质量%。该情况下,成分彼此之间的亲和性增加,本分散液2的分散稳定性更易提升。
包含表面活性剂的本糊料2可通过将包含本粉末、本不同树脂和表面活性剂的组合物混炼来制备,也可通过将包含本粉末、本不同树脂和液态化合物1的组合物进行混炼、再添加表面活性剂进行混炼来制备,还可通过将包含本粉末、表面活性剂和液态化合物1的组合物进行混炼、再添加本不同树脂进行混炼来制备,优选通过将包含本粉末、本不同树脂和液态化合物1的组合物进行混炼、再添加表面活性剂并混炼来制备。
该情况下,在混炼组合物时容易对本粉末施加剪切,本糊料2的粘度降低,所得的本分散液2的分散稳定性易进一步提升。
另外,作为得到包含本不同树脂、表面活性剂和无机填料的本分散液2的方法,优选将无机填料和本粉末的混合物、液态化合物1和本不同树脂混炼得到混炼物,将混炼物和表面活性剂混炼得到本糊料2,再将本糊料2与液态化合物2混合的方法。
在本分散液包含作为其它材料的无机填料和本不同树脂两者的情况下,本法可以以如下方式来实施:将含有本粉末和无机填料的混合物与含有本不同树脂和液态化合物1的混合物混炼得到本混炼物,再将该本混炼物与液态化合物2混合得到本分散液。含有本粉末和无机填料的混合物优选为粉体状。通过该方式,不仅本混炼物与所得的本分散液的分散稳定性提升,本分散液长期保管时的贮藏稳定性也易提升。另外,在将本分散液于25℃静置了30天的情况下,触变比的变动幅度以绝对值计优选在3以下,优选小于1。
这种方式中的本混炼物或本分散液优选不含表面活性剂。即使在不含表面活性剂的情况下,本糊料和所得的本分散液也容易得到分散稳定性趋好、电特性优异的成形物。这些效果在本混炼物为本混炼粉的情况下尤其显著。
若将本分散液涂布于基材的表面、经加热,形成由F聚合物构成的层(以下也称为F层),则可制造具有基材和F层的层叠体。
上述层叠体的制造中,在基材表面的至少一面形成F层即可,可以仅在基材的单面形成F层,也可在基材的两面都形成F层。
基材的表面也可经硅烷偶联剂等表面处理。
本分散液的涂布时,可使用喷雾法、辊涂法、旋涂法、凹版涂布法、微凹版涂布法、凹版胶印涂布法、刮刀涂布法、触涂法、棒涂法、模涂法、喷注迈耶绕线棒涂法、狭缝模涂法的涂布方法。
F层优选通过加热除去上述液态化合物1和液态化合物2(以下统称为液态化合物)后再经加热使F聚合物烧成而形成。
液态化合物的除去温度优选尽可能低的温度,优选比液态化合物1的沸点和液态化合物2的沸点中更低的一方的沸点低50~150℃的温度。例如,在使用沸点约200℃的N-甲基-2-吡咯烷酮作为液态化合物1和2的情况下,优选于150℃以下、优选100~120℃下加热本分散液。优选在除去液态化合物的工序中吹送空气。
除去液态化合物后,优选将基材加热到F聚合物烧成的温度区域而形成F层,例如优选以300~400℃的范围烧成F聚合物。即,F层优选包含F聚合物的烧成物。
F层如上所述经本分散液的涂布、干燥、烧成的工序而形成。这些工序各自可进行1次或2次以上。
例如,F层也可通过重复2次在基材的表面涂布上述本分散液、经加热除去液态化合物而成膜的工序、再将厚度变大了的膜加热使F聚合物烧成而形成。
从容易得到平滑性优异的厚F层的观点考虑,优选本分散液的涂布、干燥工序进行2次。
F层的厚度优选在0.1μm以上,更优选1μm以上。厚度上限为200μm。该范围内能够容易地形成耐裂性优异的F层。
F层与基材的剥离强度优选在10N/cm以上,更优选在15N/cm以上。上述剥离强度优选在100N/cm以下。若使用本分散液,则可以在不损害F层中F聚合物物性的情况下容易地形成本层叠体。
F层的空隙率优选在5%以下,更优选在4%以下。空隙率优选在0.01%以上,更优选在0.1%以上。
空隙率是,根据使用扫描型电子显微镜(SEM)观察到的成形物的剖面的SEM照片,通过图像处理来判定F层的空隙部分,将空隙部分所占的面积除以F层的面积而得到的比率(%)。空隙部分所占的面积是将空隙部分近似为圆形而求出的。
作为基材,可例举:铜、镍、铝、钛、它们的合金等的金属箔等的金属基板,聚酰亚胺、聚芳酯、聚砜、聚芳砜、聚酰胺、聚醚酰胺、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚酰胺酰亚胺、液晶性聚酯、液晶性聚酯酰胺等的膜的树脂膜,为纤维强化树脂基板前体的预浸料。
作为基材的形状,可例举平面状、曲面状、凹凸状,进而可以是箔状、板状、膜状、纤维状中的任一种。
基材表面的十点平均粗糙度优选小于0.1μm,更优选0.05μm以下。所述十点平均粗糙度优选在0.001μm以上。即使是这样的无粗化基材,也可由本分散液得到剥离强度优异的层叠体,再从这种层叠体形成传输特性优异的印刷基板等。基材表面的十点平均粗糙度是JIS B0601:2013的附件JA中规定的值。
基材的厚度优选为2~100μm。在基材为金属箔的情况下,基材的厚度优选为1~35μm。另外,基材也可以是介以剥离层层叠在载体铜箔上而成的厚2~5μm的极薄铜箔,即,带载体金属箔。
作为层叠体的优选形式,可例举具有金属箔和在其至少一个表面上形成的F层的覆金属层叠体、具有树脂膜和在其至少一个表面上形成的F层的多层膜。
覆金属层叠体中的金属箔优选为铜箔。这种覆金属层叠体作为印刷基板材料特别有用。
多层膜中的树脂膜优选为聚酰亚胺膜。该多层膜可用作线束被覆材料、印刷基板材料。
作为聚酰亚胺膜的具体例,可例举:“Kapton 50EN-S”(东丽·杜邦株式会社(東レ·デュポン株式会社)制)、“Kapton 100EN”(东丽·杜邦株式会社制)、“Kapton 100H”(东丽·杜邦株式会社制)、“Kapton 100KJ”(杜邦公司制)、“Kapton 100JP”(美国杜邦公司制造)、“Kapton 100LK”(东丽·杜邦株式会社制造)。
印刷基板包括柔性印刷基板和刚性印刷基板。
在F层的与基材相反的一侧还可以层叠其它基材而形成多层层叠体。层叠例如可以通过热压接来进行。
作为这种多层叠层体的结构,可例举基材/F层/其它基材/F层/基材、金属基板层/其它基材层/F层/其它基材层/金属基板层等。各层中还可包含玻璃布或填料。
这种层叠体可用作为天线部件、印刷基板、飞机用部件、汽车用部件、运动器材、食品工业用品、涂料、化妆品等,具体可用作为:飞机用线束等的线束被覆材料,电绝缘性胶带、石油挖掘用绝缘带、印刷基板用材料,精密过滤膜、超过滤膜、反渗透膜、离子交换膜、透析膜和气体分离膜等的分离膜,锂二次电池用和燃料电池用等的电极粘合剂,复印辊、家具、机动车仪表板、家电制品等的盖子,负载轴承、滑动轴、阀门、轴承、齿轮、凸轮、传送带、食品输送带等的滑动构件,铲子、锉刀、锥子、锯子等的工具,锅炉、料斗、管道、烤箱、烧烤模具、溜槽、塑模、马桶、容器被覆材料。
若使本分散液浸渍于织布中、经加热使其干燥,则可得到F聚合物含浸于织布而成的含浸织布。含浸织布也可以说是织布被F层所被覆或埋设于F层而成的被覆织布。
织布优选玻璃纤维织布、碳纤维织布、芳纶纤维织布或金属纤维织布,更优选玻璃纤维织布或碳纤维织布。从提高与F层的密合粘接性的观点考虑,织布也可经硅烷偶联剂处理。
含浸织布中F聚合物的总含量优选为30~80质量%。将本分散液含浸于织布的方法可例举:在本分散液中含浸织布的方法、将本分散液涂布于织布的方法。
织物的干燥时,也可以使F聚合物烧成。使F聚合物烧成的方法包括使织物通过300~400℃气氛的通风干燥炉的方法。
织布的干燥和聚合物的烧成可以一步实施。含浸织布的F层与织布的密合性(粘接性)高、表面的平滑性高、变形少等的特性优异。
若将这种含浸织布与金属箔热压接,则可得到剥离强度高、不易翘曲的覆金属层叠体,适合用作为印刷基板材料。
另外,在含浸织布的制造中,也可以通过将含浸有本分散液的织布通过粘贴等配置在基材的表面、再经加热使其干燥,从而形成包含F聚合物和织布的含浸织布层,制成基材和含浸织布层依次层叠而成的层叠体。
其形态也无特别限定,若将含浸有本分散液的织布粘贴在槽、配管、容器等构件的一部分或全部内壁面上,一边使上述构件旋转一边加热,则能够在构件的一部分或全部内壁面上形成含浸织布层。该制造方法也用作为槽、配管、容器等构件的内壁面的内衬方法。
本分散液如上所述分散稳定性优异,能够有效地含浸于多孔或纤维状的材料中。作为这种多孔质或纤维状的材料,可例举上述织布以外的材料,具体可例举板状、柱状或纤维状的材料。
这些材料可用固化性树脂、硅烷偶联剂等预先进行前处理,也可以进一步填充无机填料等。另外,这些材料还可以捻合形成丝线、缆线、线束。在捻合时,也可以配置由聚乙烯等其它聚合物构成的介在层。
作为使本分散液含浸于这些材料而制造成形物的方式,可例举使本分散液含浸于担载有固化性树脂或其固化物的纤维状材料的方式。
作为纤维状的材料,可例举碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等高强度且低伸长率的纤维。作为固化性树脂,优选环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂等的热固性树脂。
作为这种形态的具体例,可例举使本分散液含浸于担载有热固性树脂的碳纤维捻合而成的缆线中、再经加热使F聚合物烧成而形成的复合缆线。该复合缆线可用作为大型构造物用、地面锚固用、石油钻探用、起重机用、索道用、电梯用、农林水产用、吊索用的缆线。
如前所述,根据本法,通过将本粉末和选自无机填料和本不同树脂中的至少一种的其它材料与液态化合物1混炼得到本混炼物、再将这种本混炼物与液态化合物2混合,可得到分散性和分散稳定性优异的本分散液。
以上,对本发明的分散液的制造方法、糊料及混炼粉进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式的构成。
例如,本发明的分散液的制造方法在上述实施方式的构成中可以追加其它任意工序,也可以与发挥相同作用的任意工序替换。
本发明的糊料和混炼粉在上述实施方式的构成中可以追加其它任意构成,也可以与发挥相同功能的任意构成替换。
实施例
以下,通过实施例详细说明本发明,但本发明不限于此。
1.各成分的准备
[粉末]
粉末1:由依次含有97.9摩尔%、0.1摩尔%、2.0摩尔%的TFE单元、NAH单元和PPVE单元且每1×106个主链碳数有1000个羰基的聚合物构成的粉末(D50:2.1μm)
粉末2:由依次含有98.7摩尔%、1.3摩尔%的TFE单元和PPVE单元且每1×106个主链碳数有40个羰基的聚合物构成的粉末(D50:1.8μm)
[无机填料]
填料1:中空状球状二氧化硅填料(D50:0.7μm、表面经硅烷偶联剂表面处理。)
填料2:非中空状二氧化硅填料(D50:0.4μm、粒子强度;20MPa以上)
填料3:块滑石填料
填料4:由氮化硼构成的鳞片状填料(D50:14.6μm)
[芳族聚合物]
清漆1:热塑性芳族聚酰亚胺(PI1)溶解于NMP而成的清漆
[表面活性剂]
表面活性剂1:CH2=C(CH3)C(O)OCH2CH2(CF2)6F与CH2=C(CH3)C(O)(OCH2CH2)23OH的共聚物
[液态化合物]
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
[聚酰亚胺膜]
聚酰亚胺膜1:厚50μm的芳族性聚酰亚胺膜(东丽·杜邦株式会社制、“Kapton100LK”)
2.分散液的制造例
[例1]
首先,向罐中投入粉末1和NMP进行混合。进而,向罐中投入填料1、填料2、表面活性剂1和清漆1进行混合,制备液态组合物。
接着,向行星混合机中投入制备好的液态组合物进行混炼,得到包含粉末1(35质量份)、填料1(14质量份)、填料2(14质量份)、PI1(7质量份)、表面活性剂1(3质量份)及NMP(27质量份)的糊料1。糊料1的粘度为28000mPa·s。
向糊料1中分多次添加NMP进行搅拌,用自转公转搅拌机以2000rpm脱泡1分钟。进而,分多次添加NMP进行搅拌,将总体为80质量份的NMP添加到糊料1中,得到分散液1。分散液1的粘度为400mPa·s。
[例2~例4]
除了改变粉末和填料的种类或量以外,以与糊料1同样的方式制得糊料2~4,以与分散液1同样的方式制备分散液2~4。
[例5]
向罐中投入清漆1和NMP进行混合。进而,向罐中投入粉末1、填料1和填料2的干混物进行混合,制备液态组合物。
接着,向行星混合机中投入制备好的液态组合物进行混炼。进而,向行星式混合器中投入表面活性剂1进行混炼,得到包含粉末1(35质量份)、填料1(14质量份)、填料2(14质量份)、PI1(7质量份)、表面活性剂1(3质量份)和NMP(27质量份)的糊料5。糊料5的粘度为11000mPa·s。
向糊料5中分多次添加NMP进行搅拌,用自转公转搅拌机以2000rpm脱泡1分钟。进而,分多次添加NMP进行搅拌,将总体为80质量份的NMP添加到糊料5中制备分散液,得到分散液5。分散液5的粘度为200mPa·s。
[例6]
向罐中投入清漆1和NMP进行混合。进而,向罐中投入粉末1进行混合,制备液态组合物。
接着,向行星混合器中投入制备好的液态组合物进行混炼,得到包含粉末1(5质量份)、PI1(50质量份)和NMP(45质量份)的糊料6。糊料6的粘度为30000mPa·s。
向糊料6中分多次添加NMP进行搅拌,用自转公转搅拌机以2000rpm脱泡1分钟。进而,分多次搅拌NMP,将总体为80质量份的NMP添加到糊料6中制备分散液,得到分散液6。分散液6的粘度为300mPa·s。
[例7(比较例)]
向罐中投入粉末1、填料1、填料2、清漆1、表面活性剂1和NMP,再投入氧化锆球。然后,以150rpm使罐滚动1小时,得不到糊料,而是得到包含粉末1(35质量份)、填料1(14质量份)、填料2(14质量份)、PI1(7质量份)、表面活性剂1(3质量份)和NMP(97质量份)的分散液7。
各糊料的成分和粘度汇总示于下表1。
【表1】
[例8]
向罐中投入清漆1和NMP进行混合。进而,向罐中投入粉末1和填料4的粉体混合物进行混合,制备组合物。将该组合物在行星式混合机中混炼后取出,得到包含粉末1(50质量份)、填料4(40质量份)和PI1(10质量份)、NMP(30质量份)的混炼粉1。混炼粉1为块状且呈粘土状。
向混炼粉1中分多次添加NMP,同时一边用自转公转搅拌机以2000rpm脱泡一边进行搅拌。进而,分多次搅拌NMP,将总体为80质量份的NMP添加到混炼粉1中制备分散液,得到分散液8。分散液8的粘度为300mPa·s。
[例9]
向罐中投入粉末1、填料4、清漆1、NMP进行混合,制备组合物。将该组合物在行星式混合机中混炼后取出,得到包含粉末1(50质量份)、填料4(40质量份)、PI1(10质量份)和NMP(30质量份)的混炼粉2。混炼粉2为块状且呈粘土状。
向混炼粉2中分多次添加NMP,同时一边用自转公转搅拌机以2000rpm脱泡一边进行搅拌。进而,分多次搅拌NMP,将总体为80质量份的NMP添加到混炼粉2中制备分散液,得到分散液9。分散液9的粘度为300mPa·s。
[例10(比较例)]
投入粉末1(35质量份)和填料1(30质量份)搅拌混合得到粉体混合物1。将所得的粉末混合物1和NMP(110质量份)混合得到分散液10。分散液10在制备后立即观察到凝聚物沉淀,分散性差。
另外,将粉末1、填料1和填料2的干混物投入行星式混合机中,再投入包含表面活性剂1、清漆1和NMP的液态组合物,除此以外以与例1同样的方式进行混炼,得到了与糊料1相同的糊料。
3.层叠体的制造例
[层叠体1]
用棒涂机将长期保管后的分散液1涂布于厚18μm的长条铜箔的表面上形成湿膜。接着,将形成有这种湿膜的铜箔于110℃通过干燥炉5分钟,经加热使其干燥,得到干膜。然后,在氮气烘箱中,将干膜于380℃加热3分钟。藉此,制成具有铜箔和其表面上的厚20μm的聚合物层的层叠体1,该聚合物层是包含粉末1的熔融烧成物、填料1、填料2和PI1的成形物。
[层叠体2~9]
除了将分散液1变更为分散液2~9以外,以与层叠体1同样的方式制成层叠体2~9。层叠体8和9中,聚合物层厚50μm。由于分散液10的分散性差,因此未由分散液10制成层叠体。
[层叠体10]
用棒涂机将长期保管后的分散液1涂布于厚18μm的长条铜箔的表面上形成湿膜。接着,将形成有这种湿膜的铜箔于110℃通过干燥炉5分钟,经加热使其干燥,得到干膜。再用棒涂机在干膜上涂布分散液形成湿膜,接着,再将形成有干膜和湿膜的铜箔于110℃通过干燥炉5分钟,经加热使其干燥,得到2层干膜。之后,以与层叠体1同样的方式形成厚50μm的聚合物层,制成层叠体10。
另外,用扫描型电子显微镜(SEM)观察聚合物层的剖面时,除层叠体7以外的层叠体的聚合物层的空隙率都在5%以下,而层叠体7的聚合物层的空隙率大于5%。
4.评价
4-1.分散液的分散稳定性的评价
将各分散液在容器中于25℃长期保管保存后,目视确认其分散性,按照下述基准评价分散稳定性。
[评价基准]
○:看不到凝聚物。
△:看到容器侧壁上有细小凝聚物附着。轻轻搅拌即均匀再分散。
×:看到容器底部也有凝聚物沉淀。再分散需要强力剪切搅拌。
4-2.分散液的触变稳定性的评价
将各分散液在容器中于25℃保管30天,测定保管前后的触变比的变动幅度,按照下述基准评价触变稳定性。
[评价基准]
○:触变比的变动幅度(绝对值)小于1
△:触变比的变动幅度(绝对值)为1以上3以下
×:触变比的变动幅度(绝对值)大于3
关于分散液的评价结果示于下表2。
【表2】
4-3.层叠体的线膨胀系数的评价
对于各层叠体,通过用氯化铁水溶液蚀刻除去层叠体的铜箔而制成单独的聚合物层。从制成的聚合物层切出180mm见方的方形试验片,按照JIS C 6471:1995中规定的测定方法,测定25℃以上260℃以下范围内的试验片的线膨胀系数,按照下述基准进行评价。另外,层叠体7因聚合物层的空隙率高而未评价。
[评价基准]
〇:50ppm/℃以下。
△:大于50ppm/℃、75ppm/℃以下。
×:大于75ppm/℃。
4-4.层叠体的介电损耗角正切的评价
对于各层叠体,通过用氯化铁水溶液蚀刻除去层叠体的铜箔而制成单独的聚合物层。用SPDR(分离柱电介质谐振)法测定上述聚合物层的介电损耗角正切(测定频率:10GHz),按照下述基准进行评价。另外,层叠体7因聚合物层的空隙率高而未评价。
[评价基准]
〇:其介电损耗角正切小于0.0010。
△:其介电损耗角正切为0.0010以上0.0025以下。
×:其介电损耗角大于0.0025。
关于层叠体的评价结果示于下表3。
【表3】
层叠体编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
线膨胀系数 | 〇 | △ | × | 〇 | 〇 | △ | 未测定 | 〇 | 〇 | 〇 |
介电损耗角正切 | 〇 | 〇 | × | △ | 〇 | △ | 未测定 | 〇 | 〇 | 〇 |
5.层叠膜的制造例
在聚酰亚胺膜1的一个面上,用小径凹版反转法涂布由糊料3制备的分散液3,通过炉温150℃的通风干燥炉3分钟,除去NMP而形成干燥被膜。
进而,在聚酰亚胺膜1的另一个面上也以同样的方式涂布分散液3,经干燥形成干燥被膜。
接着,使在两面形成有干燥被膜的聚酰亚胺膜通过远红外线炉20分钟,使粉末1熔融烧成。远红外线炉的炉内入口和出口附近的炉温为300℃,中心附近的炉温为340℃。藉此,在聚酰亚胺膜1的两面形成包含F聚合物1和PI1的厚25μm的聚合物层,得到上述聚合物层、上述聚酰亚胺膜、上述聚合物层依次直接形成的层叠膜1。
用扫描电子显微镜(SEM)观察层叠膜1的剖面,结果是聚合物层的空隙率在5%以下。
以与上述同样的方式评价层叠膜1的线膨胀系数和介电损耗角正切,结果是线膨胀系数为“〇”,介电损耗角正切为“〇”。
产业上的可利用性
由上述结果明确可知,用本法制成的分散液的分散性、分散稳定性优异,涂布于基材而得的层叠体的层叠体剖面没有空隙而致密。因此,使用通过本法得到的分散液的层叠体的成分分布均匀性优异、各种物性优异。
Claims (15)
1.一种分散液的制造方法,将四氟乙烯类聚合物的粉末和其它材料与液态化合物混炼得到混炼物,再将所述混炼物与液态化合物混合得到分散液,其中所述其它材料为选自无机填料和与四氟乙烯类聚合物不同的树脂中的至少一种。
2.如权利要求1所述的制造方法,其中,所述混炼物的固体成分量在40质量%以上。
3.如权利要求1或2所述的制造方法,其中,所述混炼物包含所述无机填料,所述混炼物中所述粉末与所述无机填料之比是,以所述粉末的质量为1,所述无机填料的质量为0.5~2。
4.如权利要求1~3中任一项所述的制造方法,其中,所述无机填料为二氧化硅填料或氮化硼填料。
5.如权利要求1~4中任一项所述的制造方法,其中,所述混炼物包含所述不同的树脂,所述混炼物中所述粉末与所述不同的树脂之比是,以所述粉末的质量为1,所述不同的树脂的质量为0.01~0.5。
6.如权利要求1~4中任一项所述的制造方法,其中,所述混炼物包含所述不同的树脂,所述混炼物中所述粉末与所述不同的树脂之比是,以所述粉末的质量为1,所述不同的树脂的质量为2~1000。
7.如权利要求1~6中任一项所述的制造方法,其中,所述不同的树脂为芳族聚合物。
8.如权利要求1~7中任一项所述的制造方法,其中,所述液态化合物为低粘性液体或高粘性液体。
9.一种分散液的制造方法,将四氟乙烯类聚合物的粉末、与四氟乙烯类聚合物不同的树脂、液态化合物和表面活性剂混炼得到混炼物,再将所述混炼物与液态化合物混合得到分散液。
10.一种分散液的制造方法,将含有四氟乙烯类聚合物的粉末和无机填料的混合物和含有与四氟乙烯类聚合物不同的树脂和液态化合物的混合物混炼得到混炼物,再将所述混炼物与液态化合物混合得到分散液。
11.糊料,其是将四氟乙烯类聚合物的粉末、其它材料和液态化合物混炼得到的固体成分量在40质量%以上且粘度为800~100000mPa·s的糊料,其中所述其它材料是选自无机填料和与四氟乙烯类聚合物不同的树脂中的至少一种。
12.如权利要求11所述的糊料,其中,包含所述无机填料,所述粉末与所述无机填料之比是,以所述粉末的质量为1,所述无机填料的质量为0.5~2。
13.如权利要求11或12所述的糊料,其中,包含所述不同的树脂,所述粉末与所述不同的树脂之比是,以所述粉末的质量为1,所述不同的树脂的质量为0.01~0.5。
14.混炼粉,其是将四氟乙烯类聚合物的粉末、其它材料和液态化合物混炼得到的混炼粉,其中所述其它材料是选自无机填料和与四氟乙烯类聚合物不同的树脂中的至少一种。
15.如权利要求14所述的混炼粉,其中,包含所述不同的树脂,所述粉末与所述不同的树脂之比是,以所述粉末的质量为1,所述不同的树脂的质量为0.01~0.5。
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