CN115785584B - 一种电子元件包装用塑胶载带材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种电子元件包装用塑胶载带材料及其制备方法,属于载带材料技术领域。将经过酸处理的单壁碳纳米管表面进行聚多巴胺改性后,加入水中,加入葡萄糖、氯化亚铁、氯化铁和银氨络离子‑氨水溶液,加热反应制得Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,然后至于硅/铝溶胶,反应,煅烧,球磨,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,表面经过复合硅烷偶联剂改性后,与抗老化剂、润滑剂、相容剂一同加入聚苯乙烯和聚碳酸酯熔融共混,挤出制粒,得到电子元件包装用塑胶载带材料,具有良好的抗静电性能,耐高温耐火阻燃性能佳,具有极好的力学强度以及耐磨损性能。
Description
技术领域
本发明涉及载带材料技术领域,具体涉及一种电子元件包装用塑胶载带材料及其制备方法。
背景技术
近年来,各种电子设备的制造采用各种对电路板自动组装各种电子部件的技术。其中,对电路基板表面直接组装各种表面组装部件的技术、所谓的表面组装技术出现了明显的进展。这种表面组装中,一般使用通过载带材料形成的载带。对载带材料实施例如形成表面组装部件收纳用模穴部分等的加工制成载带。这不仅将表面组装部件收纳在模穴部中,而且在载带材料的表面热封粘接被覆带之后,供给作为载带使用。
载带是指在一种应用于电子包装领域的带状产品,它具有特定的厚度,在其长度方向上等距分布着用于承放电子元器件的孔穴(亦称口袋)和用于进行索引定位的定位孔。广泛应用于IC、电阻、电感、电容、连接器、LED、保险丝、开关、继电器、接插件、振荡器、二、三极管等SMT电子元件的包装的塑胶载体。
中国专利CN101475721B公开了一种用于SMT载带的防静电塑料及其制备方法和用上述防静电塑料制备得到的复合塑料片材。用于SMT载带的防静电塑料,该防静电塑料由以下重量百分比的成份混炼组成:导电碳黑5%-45%,聚烯丙基聚氧乙烯醚30%-90%,烯丙基聚氧乙烯醚丁二烯共聚物SB5%-15%,增韧剂5%-13%,抗氧剂0.2%-0.5%,偶联剂0.3%-1%。本发明还公开了用上述防静电塑料制备得到的复合塑料片材。本发明所提供的防静电塑料具有良好的钢性,韧性,抗老化性能,易成型,表面抗静电指数在104-105Ω。采用三层结构的复合材料一方面节省了防静电材料的使用,另一方面增加了产品的韧性和钢性,易于加工;拉伸强度横向在22-24MPa,纵向在27-31MPa;伸长率横向在54-84%,纵向在66-110%。
中国专利申请CN102604248A公开了一种非迁移型高分子导电母粒,尤其涉及一种应用于IC载带材料的非迁移型高分子导电母粒及其制备方法。IC载带材料的非迁移型高分子导电母粒,该导电母粒按重量百分比计由以下配方的组分混炼制得:HIPS聚烯丙基聚氧乙烯醚35.0%-85.0%;导电炭黑5.0%-35.0%;聚乙烯3.0%-35.0%;抗氧化剂0.1%-1.0%;SB4.0%-15.0%;偶联剂0.5%-1%;其他助剂0.5%-2.0%。该发明所制得的非迁移型高分子导电母粒具备炭黑分散均匀、层间结合力牢固、封合性能稳定等缺一不可的特点,符合IC载带材料性能的要求。
中国专利CN102013418B公开了一种新型手机卡封装用PCBP载带,包括一载带体,该载带体的中间部位由复数个单个载带连接排列而成,且所述单个载带上分别设置有芯片承载区域及焊线区域;所述载带体和单个载带为单面线路板结构,所述单面线路板由基材层与敷铜箔层覆合而成,且单个载带上的敷铜箔上刻有相应的线路。该发明能够实现手机卡的一次封装成型;并可沿用大部分生产设备和工艺,无需购买或设计生产设备,大大降低了载带原料成本、生产成本、整体生产时间。
以上发明专利基于在公知技术制备的载带材料上研发,常规生产高强度载带,表面层使用PS导电母料,中间层用ABS(丙烯腈-丁二烯-烯丙基聚氧乙烯醚),但由于腈基具有亲水性,由于超高吸水率所以载带在生产前材料若不经过烘干处理,易在载带材料表面形成麻点,造成产品报废,不仅容易断裂,而且容易导致器件损坏。
由于要配套在自动化SMT生产工艺流水线上应用,对材料的性能要求很高,材料必须同时具有耐高温、高强度、韧性强、电阻性能稳定、性能良好,同时和多种上封带(基材为PE/PET等复合材料)之间既保证一定的封合力又要保证在自动生产保证在自动化生产线剥离过程中容易剥离。普通材料耐温性差、在成型过程中容易形成破孔,而且材料强度低,材料容易断裂。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电子元件包装用塑胶载带材料及其制备方法,不仅具有良好的抗静电性能及静电耗散性,良好的洁净度和抗粘料性,同时,耐高温耐火阻燃性能佳,具有极好的力学强度以及耐磨损性能,适合用于电子元件的包装材料的制备,具有广阔的应用前景。
本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供一种电子元件包装用塑胶载带材料的制备方法,将经过酸处理的单壁碳纳米管表面进行聚多巴胺改性后,加入水中,加入葡萄糖、氯化亚铁、氯化铁和银氨络离子-氨水溶液,加热反应制得Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,然后至于硅/铝溶胶,反应,煅烧,球磨,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,表面经过复合硅烷偶联剂改性后,与抗老化剂、润滑剂、相容剂一同加入聚苯乙烯和聚碳酸酯熔融共混,挤出制粒,得到电子元件包装用塑胶载带材料。
作为本发明的进一步改进,包括以下步骤:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将单壁碳纳米管加入混合酸中,加热反应,过滤,洗涤,干燥,得到酸化的单壁碳纳米管;
S2.表面聚多巴胺改性:将步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管分散于水中,加入多巴胺盐酸盐和催化剂,加热搅拌反应,过滤,洗涤,干燥,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
S3.银氨络离子-氨水溶液的制备:向硝酸银溶液中滴加氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,制得银氨络离子-氨水溶液;
S4.Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管分散于水中,加入葡萄糖、氯化亚铁和氯化铁的混合物,搅拌混合均匀,加入步骤S3制得的银氨络离子-氨水溶液,加热搅拌反应,磁铁分离,洗涤,干燥,得到Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S5.硅/铝溶胶的制备:将异丙醇铝和正硅酸烷基酯溶于乙醇中,加入盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S6.氧化铝/氧化硅的包覆:将步骤S4制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入步骤S5制得的硅/铝溶胶,搅拌反应,煅烧,球磨,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S7.改性碳纳米管的制备:将复合硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中,加入步骤S6制得的氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,加热搅拌反应,磁铁分离,洗涤,干燥,制得改性碳纳米管;
S8.基质树脂的制备:将聚苯乙烯和聚碳酸酯熔融共混,得到基质树脂;
S9.助剂的制备:将抗老化剂、润滑剂、相容剂混合均匀,制得助剂;
S10.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将步骤S9制得的助剂和步骤S7制得的改性碳纳米管加入步骤S8中的基质树脂中,保温搅拌,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
作为本发明的进一步改进,步骤S1中所述混合酸为硫酸和硝酸的混合酸,体积比为2-4:1,所述硫酸的浓度为98wt%以上,所述硝酸的浓度为65-68wt%,所述单壁碳纳米管和混合酸的质量比为1:2-4,所述加热反应的温度为40-60℃,时间为3-5h;步骤S2中所述酸化的单壁碳纳米管、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为10:12-15:0.5-1,所述催化剂为含有3-5wt%CoCl2的pH=5-6的Tris-HCl溶液,所述加热搅拌反应的温度为45-55℃,时间为1-3h。
作为本发明的进一步改进,步骤S3中所述硝酸银溶液的浓度为2-4mol/L,所述氨水的浓度为17-20wt%,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:5-10;步骤S4中所述聚多巴胺改性单壁碳纳米管、葡萄糖、氯化亚铁和氯化铁的混合物、银氨络离子-氨水溶液的质量比为10:15-17:5-7:10-20,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;所述加热搅拌反应的温度为90-100℃,时间为50-70min。
作为本发明的进一步改进,步骤S5中所述异丙醇铝、正硅酸烷基酯、盐酸的质量比为10-15:17-20:4-7,所述盐酸的浓度为30-35wt%;步骤S6中所述Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管、硅/铝溶胶的质量比为1:1-2,所述搅拌反应的时间为30-50min,所述煅烧温度为200-350℃,在惰性气体保护下煅烧,时间为1-2h,所述球磨的时间为1-3h。
优选地,所述正硅酸烷基酯为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。
作为本发明的进一步改进,步骤S7中所述复合硅烷偶联剂包括带有苯环的硅烷偶联剂和带有双键的硅烷偶联剂,所述带有苯环的硅烷偶联剂选自苯基三甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的至少一种;所述带有双键的硅烷偶联剂选自KH570、A151、A171、A172中的至少一种;优选地,所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为3-5:2,所述复合硅烷偶联剂和氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的质量比为2-3:10,所述加热搅拌反应的温度为60-80℃,时间为1-2h;步骤S8中所述聚苯乙烯和聚碳酸酯的质量比为10:5-7,所述熔融共混温度为220-260℃,时间为1-2h。
作为本发明的进一步改进,步骤S9中所述抗老化剂选自硫代二丙酸双十二烷酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、二丁基羟基甲苯、N,N-二乙酰基己二酰基二酰肼中的至少一种;所述润滑剂为蜡状的乙撑双硬脂酰胺;所述相容剂选自ST-4、ST-8、ST-9中的至少一种,所述抗老化剂、润滑剂、相容剂的质量比为3-5:5-7:3-4;步骤S10中所述助剂、改性碳纳米管和基质树脂的质量比为3-4:17-22:100-120,所述保温搅拌的时间为1-2h。
作为本发明的进一步改进,具体包括以下步骤:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将10重量份单壁碳纳米管加入20-40重量份混合酸中,加热至40-60℃,反应3-5h,过滤,洗涤,干燥,得到酸化的单壁碳纳米管;
所述混合酸为98wt%以上的硫酸和65-68wt%硝酸的混合酸,体积比为2-4:1;
S2.表面聚多巴胺改性:将10重量份步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管分散于100重量份水中,加入12-15重量份多巴胺盐酸盐和0.5-1重量份催化剂,加热至45-55℃,搅拌反应1-3h,过滤,洗涤,干燥,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
所述催化剂为含有3-5wt%CoCl2的pH=5-6的Tris-HCl溶液;
S3.银氨络离子-氨水溶液的制备:向2-4mol/L硝酸银溶液中滴加17-20wt%氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:5-10,制得银氨络离子-氨水溶液;
S4.Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管分散于100重量份水中,加入15-17重量份葡萄糖和5-7重量份氯化亚铁和氯化铁的混合物,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;搅拌混合均匀,加入10-20重量份步骤S3制得的银氨络离子-氨水溶液,加热至90-100℃,搅拌反应50-70min,磁铁分离,洗涤,干燥,得到Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S5.硅/铝溶胶的制备:将10-15重量份异丙醇铝和17-20重量份正硅酸烷基酯溶于50重量份乙醇中,加入4-7重量份30-35wt%盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S6.氧化铝/氧化硅的包覆:将10重量份步骤S4制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入10-20重量份步骤S5制得的硅/铝溶胶,搅拌反应30-50min,在惰性气体保护下,200-350℃煅烧1-2h,球磨1-3h,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S7.改性碳纳米管的制备:将2-3重量份复合硅烷偶联剂溶于50重量份50-70wt%的乙醇水溶液中,加入10重量份步骤S6制得的氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,加热至60-80℃,搅拌反应1-2h,磁铁分离,洗涤,干燥,制得改性碳纳米管;
所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为3-5:2;
S8.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和5-7重量份聚碳酸酯220-260℃熔融共混1-2h,得到基质树脂;
S9.助剂的制备:将3-5重量份抗老化剂、5-7重量份润滑剂、3-4重量份相容剂搅拌混合15-20min,制得助剂;
S10.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将3-4重量份步骤S9制得的助剂和17-22重量份步骤S7制得的改性碳纳米管加入100-120重量份步骤S8中的基质树脂中,保温搅拌1-2h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的电子元件包装用塑胶载带材料。
本发明进一步保护一种上述电子元件包装用塑胶载带材料在制备电子元器件的包装材料中的应用。
本发明具有如下有益效果:
由于元器件薄且边角尖锐,遇撞击易破碎,对环境洁净度要求高;轻薄,易被静电或者粘性表面吸附等特点,要求包装用的塑胶载带。
具有很高的强度、尺寸精确度、洁净度、静电耗散性和抗粘料性。同时,在运输过程中,元器件和载带会不断产生摩擦,因此,也需要载带具有良好的耐磨性能。运输过程中外界环境可能有高温高湿环境,同时也要求载带具有良好的耐热稳定性。
聚碳酸酯相对于传统的聚苯乙烯材料,聚碳酸酯材料有更高的抗冲击强度、抗张强度和更好的热稳定性,两者混合后,能明显提高载带材料的力学性能以及热稳定性,同时能够降低成本,制备方法也更简单。
碳纳米管是一种同时具备超高力学性能、热性能和电性能的超级材料,超长径比(L/D>1000)极有利于形成三维网状结构的导电通道,较小的添加量即可赋予材料较好的加工性、较高的表面光洁度、成型变形小、密度小、力学强度高等优点。本发明经过混合酸处理后的单壁碳纳米管表面形成大量的羧基,从而使得聚多巴胺能够在其表面沉积改性,使得碳纳米管表面形成了大量的羟基、羧基、氨基等螯合基团,加入葡萄糖、氯化亚铁和氯化铁后,这些基团能够通过静电吸附、螯合作用将葡萄糖和亚铁、铁离子固定在其表面,进一步加入银氨络离子和氨水溶液后,氯化亚铁、氯化铁和氨水反应生成氢氧化铁、氧化铁,并在加热条件下缓慢反应生成铁磁性物质四氧化三铁,银氨络离子和葡萄糖经过加热发生银镜反应,从而沉积得到银单质,进而制得了Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,通过Fe3O4和Ag沉积在改性单壁碳纳米管上后,使得碳纳米管的抗静电性能和耐磨性能进一步增强,同时,便于后续制备过程中磁铁分离,使得制备过程更加简单。Fe3O4的来源广,成本低,Ag的加入,还是得制得的电子元件包装用塑胶载带材料具有很好的抗菌杀菌性能,延长了载带材料的使用寿命。
进一步,本发明通过溶胶凝胶反应制得了硅/铝溶胶,将Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入其中后,硅/铝溶胶在碳纳米管表面沉积,煅烧后得到氧化铝、氧化硅层,进一步大大提高了载带材料的耐高温、耐火、阻燃性能以及力学性能,制得的载带材料具有高强度、耐高温的优良性能;
氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管表面被复合硅烷偶联剂改性后,复合硅烷偶联剂包括带有苯基的甲基苯基二甲氧基硅烷和带有双键的KH570,在改性碳纳米管表面带有苯基和双键基团,使得添加入基质材料中的改性碳纳米管具有很好的相容性,同时也提高聚苯乙烯和聚碳酸酯的相容性,同时具有增强增韧的作用。
本发明制得的电子元件包装用塑胶载带材料不仅具有良好的抗静电性能及静电耗散性,良好的洁净度和抗粘料性,同时,耐高温耐火阻燃性能佳,具有极好的力学强度以及耐磨损性能,适合用于电子元件的包装材料的制备,具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1步骤S4制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的TEM图;
图2为实施例1制得的电子元件包装用塑胶载带材料的SEM图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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。
单壁碳纳米管,购于三顺中科新材料有限公司,型号为CNTs10,管径10-20nm,比表面积200-260m2/g;聚苯乙烯,购于南京盛发新材料有限公司,型号HIPS-688;聚碳酸酯,货号2807,品牌科思创,购于科思创聚合物(中国)有限公司。
实施例1
本实施例提供一种电子元件包装用塑胶载带材料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将10重量份单壁碳纳米管加入20重量份混合酸中,加热至40℃,反应3h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到酸化的单壁碳纳米管;
所述混合酸为99wt%硫酸和65wt%硝酸的混合酸,体积比为2:1;
S2.表面聚多巴胺改性:将10重量份步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入12重量份多巴胺盐酸盐和0.5重量份催化剂,加热至45℃,搅拌反应1h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
所述催化剂为含有3wt%CoCl2的pH=5的Tris-HCl溶液;
S3.银氨络离子-氨水溶液的制备:向2mol/L硝酸银溶液中滴加17wt%氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:5,制得银氨络离子-氨水溶液;
S4.Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入15重量份葡萄糖和5重量份氯化亚铁和氯化铁的混合物,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;搅拌混合均匀,加入10重量份步骤S3制得的银氨络离子-氨水溶液,加热至90℃,搅拌反应50min,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;图1为制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的TEM图,由图可知,沉积了大量的Fe3O4和Ag。
S5.硅/铝溶胶的制备:将10重量份异丙醇铝和17重量份正硅酸乙酯溶于50重量份乙醇中,加入4重量份30wt%盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S6.氧化铝/氧化硅的包覆:将10重量份步骤S4制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入10重量份步骤S5制得的硅/铝溶胶,搅拌反应30min,在惰性气体保护下,200℃煅烧1h,球磨1h,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S7.改性碳纳米管的制备:将2重量份复合硅烷偶联剂溶于50重量份50wt%的乙醇水溶液中,加入10重量份步骤S6制得的氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,1000W超声分散15min,加热至60℃,搅拌反应1h,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,制得改性碳纳米管;
所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为3:2;
S8.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和5重量份聚碳酸酯220℃熔融共混1h,得到基质树脂;
S9.助剂的制备:将3重量份硫代二丙酸双十二烷酯、5重量份蜡状的乙撑双硬脂酰胺、3重量份相容剂ST-9搅拌混合15min,制得助剂;
S10.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将3重量份步骤S9制得的助剂和17重量份步骤S7制得的改性碳纳米管加入100重量份步骤S8中的基质树脂中,保温搅拌1h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。图2为制得的电子元件包装用塑胶载带材料的SEM图,由图可知,该样品的相容性和分散性均较好。
实施例2
本实施例提供一种电子元件包装用塑胶载带材料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将10重量份单壁碳纳米管加40重量份混合酸中,加热至60℃,反应5h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到酸化的单壁碳纳米管;
所述混合酸为99wt%硫酸和68wt%硝酸的混合酸,体积比为4:1;
S2.表面聚多巴胺改性:将10重量份步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入15重量份多巴胺盐酸盐和1重量份催化剂,加热至55℃,搅拌反应3h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
所述催化剂为含有5wt%CoCl2的pH=6的Tris-HCl溶液;
S3.银氨络离子-氨水溶液的制备:向4mol/L硝酸银溶液中滴加20wt%氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:10,制得银氨络离子-氨水溶液;
S4.Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入17重量份葡萄糖和7重量份氯化亚铁和氯化铁的混合物,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;搅拌混合均匀,加入20重量份步骤S3制得的银氨络离子-氨水溶液,加热至100℃,搅拌反应70min,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S5.硅/铝溶胶的制备:将15重量份异丙醇铝和20重量份正硅酸甲酯溶于50重量份乙醇中,加入7重量份35wt%盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S6.氧化铝/氧化硅的包覆:将10重量份步骤S4制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入20重量份步骤S5制得的硅/铝溶胶,搅拌反应50min,在惰性气体保护下,350℃煅烧2h,球磨3h,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S7.改性碳纳米管的制备:将3重量份复合硅烷偶联剂溶于50重量份70wt%的乙醇水溶液中,加入10重量份步骤S6制得的氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,1000W超声分散15min,加热至80℃,搅拌反应2h,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,制得改性碳纳米管;
所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为5:2;
S8.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和7重量份聚碳酸酯260℃熔融共混2h,得到基质树脂;
S9.助剂的制备:将5重量份三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、7重量份蜡状的乙撑双硬脂酰胺、4重量份相容剂ST-8搅拌混合20min,制得助剂;
S10.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将4重量份步骤S9制得的助剂和22重量份步骤S7制得的改性碳纳米管加入120重量份步骤S8中的基质树脂中,保温搅拌2h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
实施例3
本实施例提供一种电子元件包装用塑胶载带材料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将10重量份单壁碳纳米管加入30重量份混合酸中,加热至50℃,反应4h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到酸化的单壁碳纳米管;
所述混合酸为99wt%硫酸和67wt%硝酸的混合酸,体积比为3:1;
S2.表面聚多巴胺改性:将10重量份步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入13.5重量份多巴胺盐酸盐和0.7重量份催化剂,加热至50℃,搅拌反应2h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH=5.5的Tris-HCl溶液;
S3.银氨络离子-氨水溶液的制备:向3mol/L硝酸银溶液中滴加18.5wt%氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:7,制得银氨络离子-氨水溶液;
S4.Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入16重量份葡萄糖和6重量份氯化亚铁和氯化铁的混合物,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;搅拌混合均匀,加入15重量份步骤S3制得的银氨络离子-氨水溶液,加热至95℃,搅拌反应60min,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S5.硅/铝溶胶的制备:将12重量份异丙醇铝和18.5重量份正硅酸乙酯溶于50重量份乙醇中,加入5重量份32wt%盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S6.氧化铝/氧化硅的包覆:将10重量份步骤S4制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入15重量份步骤S5制得的硅/铝溶胶,搅拌反应40min,在惰性气体保护下,270℃煅烧1.5h,球磨2h,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S7.改性碳纳米管的制备:将2.5重量份复合硅烷偶联剂溶于50重量份60wt%的乙醇水溶液中,加入10重量份步骤S6制得的氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,1000W超声分散15min,加热至70℃,搅拌反应1.5h,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,制得改性碳纳米管;
所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为4:2;
S8.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和6重量份聚碳酸酯240℃熔融共混1.5h,得到基质树脂;
S9.助剂的制备:将4重量份二丁基羟基甲苯、6重量份蜡状的乙撑双硬脂酰胺、3.5重量份相容剂ST-4搅拌混合17min,制得助剂;
S10.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将3.5重量份步骤S9制得的助剂和20重量份步骤S7制得的改性碳纳米管加入110重量份步骤S8中的基质树脂中,保温搅拌1.5h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
实施例4
与实施例3相比,不同之处在于,复合硅烷偶联剂为单一的甲基苯基二甲氧基硅烷。
实施例5
与实施例3相比,不同之处在于,复合硅烷偶联剂为单一的KH570。
对比例1
与实施例3相比,不同之处在于,未进行步骤S1。
具体如下:
具体包括以下步骤:
S1.表面聚多巴胺改性:将10重量份单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入13.5重量份多巴胺盐酸盐和0.7重量份催化剂,加热至50℃,搅拌反应2h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH=5.5的Tris-HCl溶液;
S2.银氨络离子-氨水溶液的制备:向3mol/L硝酸银溶液中滴加18.5wt%氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:7,制得银氨络离子-氨水溶液;
S3.Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入16重量份葡萄糖和6重量份氯化亚铁和氯化铁的混合物,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;搅拌混合均匀,加入15重量份步骤S2制得的银氨络离子-氨水溶液,加热至95℃,搅拌反应60min,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S4.硅/铝溶胶的制备:将12重量份异丙醇铝和18.5重量份正硅酸乙酯溶于50重量份乙醇中,加入5重量份32wt%盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S5.氧化铝/氧化硅的包覆:将10重量份步骤S3制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入15重量份步骤S5制得的硅/铝溶胶,搅拌反应40min,在惰性气体保护下,270℃煅烧1.5h,球磨2h,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S6.改性碳纳米管的制备:将2.5重量份复合硅烷偶联剂溶于50重量份60wt%的乙醇水溶液中,加入10重量份步骤S5制得的氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,1000W超声分散15min,加热至70℃,搅拌反应1.5h,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,制得改性碳纳米管;
所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为4:2;
S7.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和6重量份聚碳酸酯240℃熔融共混1.5h,得到基质树脂;
S8.助剂的制备:将4重量份二丁基羟基甲苯、6重量份蜡状的乙撑双硬脂酰胺、3.5重量份相容剂ST-4搅拌混合17min,制得助剂;
S9.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将3.5重量份步骤S8制得的助剂和20重量份步骤S6制得的改性碳纳米管加入110重量份步骤S7中的基质树脂中,保温搅拌1.5h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
对比例2
与实施例3相比,不同之处在于,未进行步骤S2。
具体如下:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将10重量份单壁碳纳米管加入30重量份混合酸中,加热至50℃,反应4h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到酸化的单壁碳纳米管;
所述混合酸为99wt%硫酸和67wt%硝酸的混合酸,体积比为3:1;
S2.银氨络离子-氨水溶液的制备:向3mol/L硝酸银溶液中滴加18.5wt%氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:7,制得银氨络离子-氨水溶液;
S3.Fe3O4/Ag沉积的单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入16重量份葡萄糖和6重量份氯化亚铁和氯化铁的混合物,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;搅拌混合均匀,加入15重量份步骤S2制得的银氨络离子-氨水溶液,加热至95℃,搅拌反应60min,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到Fe3O4/Ag沉积的单壁碳纳米管;
S4.硅/铝溶胶的制备:将12重量份异丙醇铝和18.5重量份正硅酸乙酯溶于50重量份乙醇中,加入5重量份32wt%盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S5.氧化铝/氧化硅的包覆:将10重量份步骤S3制得的Fe3O4/Ag沉积的单壁碳纳米管加入15重量份步骤S4制得的硅/铝溶胶,搅拌反应40min,在惰性气体保护下,270℃煅烧1.5h,球磨2h,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的单壁碳纳米管;
S6.改性碳纳米管的制备:将2.5重量份复合硅烷偶联剂溶于50重量份60wt%的乙醇水溶液中,加入10重量份步骤S5制得的氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的单壁碳纳米管,1000W超声分散15min,加热至70℃,搅拌反应1.5h,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,制得改性碳纳米管;
所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为4:2;
S7.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和6重量份聚碳酸酯240℃熔融共混1.5h,得到基质树脂;
S8.助剂的制备:将4重量份二丁基羟基甲苯、6重量份蜡状的乙撑双硬脂酰胺、3.5重量份相容剂ST-4搅拌混合17min,制得助剂;
S9.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将3.5重量份步骤S8制得的助剂和20重量份步骤S6制得的改性碳纳米管加入110重量份步骤S7中的基质树脂中,保温搅拌1.5h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
对比例3
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S4中未添加氯化亚铁。
具体如下:
S4.Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入24重量份葡萄糖,搅拌混合均匀,加入15重量份步骤S3制得的银氨络离子-氨水溶液,加热至95℃,搅拌反应60min,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到Ag沉积的改性单壁碳纳米管。
对比例4
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S4中银氨络离子-氨水溶液替换为等量的18.5wt%氨水。
具体如下:
S4.Fe3O4沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入16重量份葡萄糖和6重量份氯化亚铁和氯化铁的混合物,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;搅拌混合均匀,加入15重量份18.5wt%氨水,加热至95℃,搅拌反应60min,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到Fe3O4沉积的改性单壁碳纳米管。
对比例5
与实施例3相比,不同之处在于,未进行步骤S3、S4。
具体如下:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将10重量份单壁碳纳米管加入30重量份混合酸中,加热至50℃,反应4h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到酸化的单壁碳纳米管;
所述混合酸为99wt%硫酸和67wt%硝酸的混合酸,体积比为3:1;
S2.表面聚多巴胺改性:将10重量份步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入13.5重量份多巴胺盐酸盐和0.7重量份催化剂,加热至50℃,搅拌反应2h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH=5.5的Tris-HCl溶液;
S3.硅/铝溶胶的制备:将12重量份异丙醇铝和18.5重量份正硅酸乙酯溶于50重量份乙醇中,加入5重量份32wt%盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S4.氧化铝/氧化硅的包覆:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管加入15重量份步骤S5制得的硅/铝溶胶,搅拌反应40min,在惰性气体保护下,270℃煅烧1.5h,球磨2h,得到氧化铝/氧化硅包覆的改性单壁碳纳米管;
S5.改性碳纳米管的制备:将2.5重量份复合硅烷偶联剂溶于50重量份60wt%的乙醇水溶液中,加入10重量份步骤S4制得的氧化铝/氧化硅包覆的的改性单壁碳纳米管,1000W超声分散15min,加热至70℃,搅拌反应1.5h,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,制得改性碳纳米管;
所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为4:2;
S6.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和6重量份聚碳酸酯240℃熔融共混1.5h,得到基质树脂;
S7.助剂的制备:将4重量份二丁基羟基甲苯、6重量份蜡状的乙撑双硬脂酰胺、3.5重量份相容剂ST-4搅拌混合17min,制得助剂;
S8.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将3.5重量份步骤S7制得的助剂和20重量份步骤S5制得的改性碳纳米管加入110重量份步骤S6中的基质树脂中,保温搅拌1.5h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
对比例6
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S5中未添加异丙醇铝。
具体如下:
S5.硅溶胶的制备:将30.5重量份正硅酸乙酯溶于50重量份乙醇中,加入5重量份32wt%盐酸,搅拌制得硅溶胶。
对比例7
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S5中未添加正硅酸乙酯。
具体如下:
S5.铝溶胶的制备:将30.5重量份异丙醇铝溶于50重量份乙醇中,加入5重量份32wt%盐酸,搅拌制得铝溶胶。
对比例8
与实施例3相比,不同之处在于,未进行步骤S5、S6。
具体如下:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将10重量份单壁碳纳米管加入30重量份混合酸中,加热至50℃,反应4h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到酸化的单壁碳纳米管;
所述混合酸为99wt%硫酸和67wt%硝酸的混合酸,体积比为3:1;
S2.表面聚多巴胺改性:将10重量份步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入13.5重量份多巴胺盐酸盐和0.7重量份催化剂,加热至50℃,搅拌反应2h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH=5.5的Tris-HCl溶液;
S3.银氨络离子-氨水溶液的制备:向3mol/L硝酸银溶液中滴加18.5wt%氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:7,制得银氨络离子-氨水溶液;
S4.Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入16重量份葡萄糖和6重量份氯化亚铁和氯化铁的混合物,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;搅拌混合均匀,加入15重量份步骤S3制得的银氨络离子-氨水溶液,加热至95℃,搅拌反应60min,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S5.改性碳纳米管的制备:将2.5重量份复合硅烷偶联剂溶于50重量份60wt%的乙醇水溶液中,加入10重量份步骤S4制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,1000W超声分散15min,加热至70℃,搅拌反应1.5h,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,制得改性碳纳米管;
所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为4:2;
S6.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和6重量份聚碳酸酯240℃熔融共混1.5h,得到基质树脂;
S7.助剂的制备:将4重量份二丁基羟基甲苯、6重量份蜡状的乙撑双硬脂酰胺、3.5重量份相容剂ST-4搅拌混合17min,制得助剂;
S8.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将3.5重量份步骤S7制得的助剂和20重量份步骤S5制得的改性碳纳米管加入110重量份步骤S6中的基质树脂中,保温搅拌1.5h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
对比例9
与实施例3相比,不同之处在于,未进行步骤S7。
具体如下:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将10重量份单壁碳纳米管加入30重量份混合酸中,加热至50℃,反应4h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到酸化的单壁碳纳米管;
所述混合酸为99wt%硫酸和67wt%硝酸的混合酸,体积比为3:1;
S2.表面聚多巴胺改性:将10重量份步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入13.5重量份多巴胺盐酸盐和0.7重量份催化剂,加热至50℃,搅拌反应2h,过滤,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH=5.5的Tris-HCl溶液;
S3.银氨络离子-氨水溶液的制备:向3mol/L硝酸银溶液中滴加18.5wt%氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:7,制得银氨络离子-氨水溶液;
S4.Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管加入100重量份水中,1000W超声分散15min,加入16重量份葡萄糖和6重量份氯化亚铁和氯化铁的混合物,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;搅拌混合均匀,加入15重量份步骤S3制得的银氨络离子-氨水溶液,加热至95℃,搅拌反应60min,磁铁分离,去离子水洗涤,75℃干燥2h,得到Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S5.硅/铝溶胶的制备:将12重量份异丙醇铝和18.5重量份正硅酸乙酯溶于50重量份乙醇中,加入5重量份32wt%盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S6.氧化铝/氧化硅的包覆:将10重量份步骤S4制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入15重量份步骤S5制得的硅/铝溶胶,搅拌反应40min,在惰性气体保护下,270℃煅烧1.5h,球磨2h,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S7.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和6重量份聚碳酸酯240℃熔融共混1.5h,得到基质树脂;
S8.助剂的制备:将4重量份二丁基羟基甲苯、6重量份蜡状的乙撑双硬脂酰胺、3.5重量份相容剂ST-4搅拌混合17min,制得助剂;
S9.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将3.5重量份步骤S8制得的助剂和20重量份步骤S6制得的氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入110重量份步骤S7中的基质树脂中,保温搅拌1.5h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
对比例10
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S8中未添加聚碳酸酯。
具体如下:
S8.基质树脂的制备:将16重量份聚苯乙烯240℃熔融共混1.5h,得到基质树脂。
对比例11
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S8中未添加聚苯乙烯。
具体如下:
S8.基质树脂的制备:将16重量份聚碳酸酯240℃熔融共混1.5h,得到基质树脂。
对比例12
与实施例3相比,不同之处在于,步骤S10中未添加改性碳纳米管。
具体如下:
S1.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和6重量份聚碳酸酯240℃熔融共混1.5h,得到基质树脂;
S2.助剂的制备:将4重量份二丁基羟基甲苯、6重量份蜡状的乙撑双硬脂酰胺、3.5重量份相容剂ST-4搅拌混合17min,制得助剂;
S3.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将3.5重量份步骤S2制得的助剂和130重量份步骤S1中的基质树脂中,保温搅拌1.5h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
测试例1
将本发明实施例1-5和对比例1-12制得的电子元件包装用塑胶载带材料进行性能测试。
拉伸强度:根据GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第3部分:薄塑和薄片的试验条件》进行测试。
缺口冲击强度:根据GB/T1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》进行测试。
弯曲强度:根据GB/T9341-2008《塑料弯曲性能的测定》进行测试。
表面电阻:根据IEC60093-1980《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》标准测试材料的表面电阻。
结果见表1。
表1
由上表可知,本发明实施例1-3制得的电子元件包装用塑胶载带材料具有良好的抗静电性能以及力学强度。
测试例2
将本发明实施例1-5和对比例1-12制得的电子元件包装用塑胶载带材料进行性能测试。
氙灯老化:根据ISO4892.2《塑料实验室光源暴露方法.第2部分:氙弧灯》的方法,测试样条的缺口冲击强度保持率和色差,测试时间为2000h。
潮湿老化:将样条置于温度为75℃、湿度为95%RH的条件下,放置1800h,然后将其置于温度为22℃、湿度为50%RH的条件下调节24h后,测试样条的缺口冲击强度保持率。
耐热性测试:将材料浸泡于320#导热油中,30s后取出,观察是否泛白、软化,260℃、60s无变化为合格。
抗菌防霉性:按照国标GB21551.2-2010方法进行抗菌防霉性的测试。
结果见表2。
表2
由上表可知,本发明实施例1-3制得的电子元件包装用塑胶载带材料具有良好的耐热、耐老化以及抗菌性能。
实施例4、5与实施例3相比,复合硅烷偶联剂为单一的甲基苯基二甲氧基硅烷或KH570。对比例9与实施例3相比,未进行步骤S7。其力学性能明显下降,各项性能下降。氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管表面被复合硅烷偶联剂改性后,复合硅烷偶联剂包括带有苯基的甲基苯基二甲氧基硅烷和带有双键的KH570,在改性碳纳米管表面带有苯基和双键基团,使得添加入基质材料中的改性碳纳米管具有很好的相容性,同时也提高聚苯乙烯和聚碳酸酯的相容性,同时具有增强增韧的作用。
对比例1与实施例3相比,未进行步骤S1。抗静电性能、力学性能、耐热性能、耐老化性能、抗菌性能稍有下降。本发明经过混合酸处理后的单壁碳纳米管表面形成大量的羧基,从而使得聚多巴胺能够在其表面沉积改性,从而能够改善碳纳米管与基质材料的相容性以及增强抗静电性能、力学性能、耐高温性能和耐磨性能。
对比例2与实施例3相比,未进行步骤S2。抗静电性能、力学性能、耐热性能、耐老化性能、抗菌性能下降。本发明经过混合酸处理后的单壁碳纳米管表面形成大量的羧基,从而使得聚多巴胺能够在其表面沉积改性,使得碳纳米管表面形成了大量的羟基、羧基、氨基等螯合基团,加入葡萄糖和氯化亚铁后,这些基团能够通过静电吸附、螯合作用将葡萄糖和亚铁离子固定在其表面,进一步加入银氨络离子和氨水溶液后,氯化亚铁、氯化铁和氨水反应生成氢氧化铁、氧化铁,并在加热条件下缓慢反应生成铁磁性物质四氧化三铁,银氨络离子和葡萄糖经过加热发生银镜反应,从而沉积得到银单质,进而制得了Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,从而能够改善碳纳米管与基质材料的相容性以及增强抗静电性能、力学性能、耐高温性能和耐磨性能。
对比例3与实施例3相比,步骤S4中未添加氯化亚铁。对比例4与实施例3相比,步骤S4中银氨络离子-氨水溶液替换为等量的18.5wt%氨水。对比例5与实施例3相比,未进行步骤S3、S4。抗静电性能、耐老化性能、抗菌性能下降。本发明制得了Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,通过Fe3O4和Ag沉积在改性单壁碳纳米管上后,使得碳纳米管的抗静电性能和耐磨性能进一步增强,同时,便于后续制备过程中磁铁分离,使得制备过程更加简单。Fe3O4的来源广,成本低,Ag的加入,还是得制得的电子元件包装用塑胶载带材料具有很好的抗菌杀菌性能,延长了载带材料的使用寿命。
对比例6、7与实施例3相比,步骤S5中未添加异丙醇铝或正硅酸乙酯。对比例8与实施例3相比,未进行步骤S5、S6。力学性能、耐热性能、耐老化性能下降。本发明通过溶胶凝胶反应制得了硅/铝溶胶,将Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入其中后,硅/铝溶胶在碳纳米管表面沉积,煅烧后得到氧化铝、氧化硅层,进一步大大提高了载带材料的耐高温、耐火、阻燃性能以及力学性能,制得的载带材料具有高强度、耐高温的优良性能。
对比例10、11与实施例3相比,步骤S8中未添加聚碳酸酯或聚苯乙烯,力学性能、耐热性能、耐老化性能下降。聚碳酸酯相对于传统的聚苯乙烯材料,聚碳酸酯材料有更高的抗冲击强度、抗张强度和更好的热稳定性,两者混合后,能明显提高载带材料的力学性能以及热稳定性,同时能够降低成本,制备方法也更简单。
对比例12与实施例3相比,步骤S10中未添加改性碳纳米管。抗静电性能、力学性能、耐热性能、耐老化性能、抗菌性能明显下降。本发明通过添加改性碳纳米管,制得的电子元件包装用塑胶载带材料不仅具有良好的抗静电性能及静电耗散性,良好的洁净度和抗粘料性,同时,耐高温耐火阻燃性能佳,具有极好的力学强度以及耐磨损性能,适合用于电子元件的包装材料的制备,具有广阔的应用前景。
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、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电子元件包装用塑胶载带材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将单壁碳纳米管加入混合酸中,加热反应,过滤,洗涤,干燥,得到酸化的单壁碳纳米管;
S2.表面聚多巴胺改性:将步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管分散于水中,加入多巴胺盐酸盐和催化剂,加热搅拌反应,过滤,洗涤,干燥,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
S3.银氨络离子-氨水溶液的制备:向硝酸银溶液中滴加氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,制得银氨络离子-氨水溶液;
S4.Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管分散于水中,加入葡萄糖、氯化亚铁和氯化铁的混合物,搅拌混合均匀,加入步骤S3制得的银氨络离子-氨水溶液,加热搅拌反应,磁铁分离,洗涤,干燥,得到Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S5.硅/铝溶胶的制备:将异丙醇铝和正硅酸烷基酯溶于乙醇中,加入盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S6.氧化铝/氧化硅的包覆:将步骤S4制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入步骤S5制得的硅/铝溶胶,搅拌反应,煅烧,球磨,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S7.改性碳纳米管的制备:将复合硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中,加入步骤S6制得的氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,加热搅拌反应,磁铁分离,洗涤,干燥,制得改性碳纳米管;
S8.基质树脂的制备:将聚苯乙烯和聚碳酸酯熔融共混,得到基质树脂;
S9.助剂的制备:将抗老化剂、润滑剂、相容剂混合均匀,制得助剂;
S10.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将步骤S9制得的助剂和步骤S7制得的改性碳纳米管加入步骤S8中的基质树脂中,保温搅拌,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述混合酸为硫酸和硝酸的混合酸,体积比为2-4:1,所述硫酸的浓度为98wt%以上,所述硝酸的浓度为65-68wt%,所述单壁碳纳米管和混合酸的质量比为1:2-4,所述加热反应的温度为40-60℃,时间为3-5h;步骤S2中所述酸化的单壁碳纳米管、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为10:12-15:0.5-1,所述催化剂为含有3-5wt%CoCl2的pH=5-6的Tris-HCl溶液,所述加热搅拌反应的温度为45-55℃,时间为1-3h。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S3中所述硝酸银溶液的浓度为2-4mol/L,所述氨水的浓度为17-20wt%,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:5-10;步骤S4中所述聚多巴胺改性单壁碳纳米管、葡萄糖、氯化亚铁和氯化铁混合物、银氨络离子-氨水溶液的质量比为10:15-17:5-7:10-20,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;所述加热搅拌反应的温度为90-100℃,时间为50-70min。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S5中所述异丙醇铝、正硅酸烷基酯、盐酸的质量比为10-15:17-20:4-7,所述盐酸的浓度为30-35wt%;步骤S6中所述Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管、硅/铝溶胶的质量比为1:1-2,所述搅拌反应的时间为30-50min,所述煅烧温度为200-350℃,在惰性气体保护下煅烧,时间为1-2h,所述球磨的时间为1-3h。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S7中所述复合硅烷偶联剂包括带有苯环的硅烷偶联剂和带有双键的硅烷偶联剂,所述带有苯环的硅烷偶联剂选自苯基三甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的至少一种;所述带有双键的硅烷偶联剂选自KH570、A151、A171、A172中的至少一种;所述复合硅烷偶联剂和氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的质量比为2-3:10,所述加热搅拌反应的温度为60-80℃,时间为1-2h;步骤S8中所述聚苯乙烯和聚碳酸酯的质量比为10:5-7,所述熔融共混温度为220-260℃,时间为1-2h。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为3-5:2。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S9中所述抗老化剂选自硫代二丙酸双十二烷酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、二丁基羟基甲苯、N,N-二乙酰基己二酰基二酰肼中的至少一种;所述润滑剂为蜡状的乙撑双硬脂酰胺;所述相容剂选自ST-4、ST-8、ST-9中的至少一种,所述抗老化剂、润滑剂、相容剂的质量比为3-5:5-7:3-4;步骤S10中所述助剂、改性碳纳米管和基质树脂的质量比为3-4:17-22:100-120,所述保温搅拌的时间为1-2h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1.单壁碳纳米管的酸处理:将10重量份单壁碳纳米管加入20-40重量份混合酸中,加热至40-60℃,反应3-5h,过滤,洗涤,干燥,得到酸化的单壁碳纳米管;
所述混合酸为98wt%以上的硫酸和65-68wt%硝酸的混合酸,体积比为2-4:1;
S2.表面聚多巴胺改性:将10重量份步骤S1制得的酸化的单壁碳纳米管分散于100重量份水中,加入12-15重量份多巴胺盐酸盐和0.5-1重量份催化剂,加热至45-55℃,搅拌反应1-3h,过滤,洗涤,干燥,得到聚多巴胺改性单壁碳纳米管;
所述催化剂为含有3-5wt%CoCl2的pH=5-6的Tris-HCl溶液;
S3.银氨络离子-氨水溶液的制备:向2-4mol/L硝酸银溶液中滴加17-20wt%氨水直至沉淀正好消失,继续加入过量的氨水,所述硝酸银溶液和氨水的体积比为1:5-10,制得银氨络离子-氨水溶液;
S4.Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管的制备:将10重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性单壁碳纳米管分散于100重量份水中,加入15-17重量份葡萄糖和5-7重量份氯化亚铁和氯化铁的混合物,所述氯化亚铁和氯化铁的物质的量之比为1:1;搅拌混合均匀,加入10-20重量份步骤S3制得的银氨络离子-氨水溶液,加热至90-100℃,搅拌反应50-70min,磁铁分离,洗涤,干燥,得到Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S5.硅/铝溶胶的制备:将10-15重量份异丙醇铝和17-20重量份正硅酸烷基酯溶于50重量份乙醇中,加入4-7重量份30-35wt%盐酸,搅拌制得硅/铝溶胶;
S6.氧化铝/氧化硅的包覆:将10重量份步骤S4制得的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管加入10-20重量份步骤S5制得的硅/铝溶胶,搅拌反应30-50min,惰性气体保护下,200-350℃煅烧1-2h,球磨1-3h,得到氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管;
S7.改性碳纳米管的制备:将2-3重量份复合硅烷偶联剂溶于50重量份50-70wt%的乙醇水溶液中,加入10重量份步骤S6制得的氧化铝/氧化硅包覆的Fe3O4/Ag沉积的改性单壁碳纳米管,加热至60-80℃,搅拌反应1-2h,磁铁分离,洗涤,干燥,制得改性碳纳米管;
所述复合硅烷偶联剂为甲基苯基二甲氧基硅烷和KH570的混合物,质量比为3-5:2;
S8.基质树脂的制备:将10重量份聚苯乙烯和5-7重量份聚碳酸酯220-260℃熔融共混1-2h,得到基质树脂;
S9.助剂的制备:将3-5重量份抗老化剂、5-7重量份润滑剂、3-4重量份相容剂搅拌混合15-20min,制得助剂;
S10.电子元件包装用塑胶载带材料的制备:将3-4重量份步骤S9制得的助剂和17-22重量份步骤S7制得的改性碳纳米管加入100-120重量份步骤S8中的基质树脂中,保温搅拌1-2h,挤出造粒,制得电子元件包装用塑胶载带材料。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的电子元件包装用塑胶载带材料。
10.一种如权利要求9所述电子元件包装用塑胶载带材料在制备电子元器件的包装材料中的应用。
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