CN118055980A - 用于纳米成型技术(nmt)应用的具有超高介电常数的热塑性组合物 - Google Patents
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Abstract
热塑性组合物包括：约30wt％至约80wt％的聚合物基础树脂组分；约3wt％至约20wt％的聚碳酸酯组分；约2wt％至约15wt％的冲击改性剂组分；约10wt％至约50wt％的玻璃纤维组分；和约0.5wt％至约8wt％的包括碳纤维的碳添加剂。如根据同轴法所测试的，组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少5的介电常数(Dk)。
Description
技术领域
本公开内容涉及适用于纳米成型技术(NMT)应用的具有高介电常数的热塑性组合物。
背景技术
纳米成型技术(NMT)是一种创新的技术，其中通过方便的注塑成型工艺将塑料树脂与金属整合在一起。NMT材料由于如良好的金属结合可靠性、高生产率和良好的成本效率等优异特征而广泛用于消费电子产品中。特别地，这些材料适用于移动装置(例如，手机和平板电脑)的天线分路(antenna split)应用，以获得更好的防水性能和天线效率。
5G正在成为全球主要的电信网络。5G网络的高工作频率对材料提出了新的不同要求。为了获得良好的天线性能，对于5G移动装置的天线分路设计可以应用不同的策略。低介电常数(Dk)和低耗散因子(Df)材料可以对装置的射频(RF)性能产生较小的影响，从而提高天线效率。因此，一种策略是在天线分路应用中使用低Dk/Df NMT材料。增加5G移动装置中的天线数量也可以提高整体天线效率。然而，用于在装置中添加另外天线的空间是有限的。增加天线数量的一个方案是减小每个单独天线的尺寸。通常，贴片天线(patch antenna)的长度由基板的Dk决定。基板的Dk越高，天线的长度就越短。因此，用于提高天线效率的第二策略是使用高Dk NMT材料作为天线基板。在这种情况下，由于天线尺寸的减小，更多的天线可以定位在有限的空间中。
已经报道了用于低Dk NMT方案的技术。例如，PCT申请公开号WO2019130269描述了包括聚合物树脂、介电玻璃纤维组分、中空玻璃纤维和冲击改性剂的热塑性树脂组合物。
进一步地，CN107365480A描述了高耐热低-k的NMT材料及其制备方法。NMT材料包括50-80份的PCT树脂(例如，聚对苯二甲酸1,4-CHDM酯)、20-50份的玻璃纤维、3-15份的增韧剂、0.08-1.5份的抗氧化剂和0.05-3.0份的润滑剂。NMT材料具有高耐热性和相对低的介电常数(100MHz时为2.9)。
然而，用于高Dk NMT方案的组合物，特别是用于具有4.5或更大的Dk的方案的组合物目前是未知的。
本公开内容的方面解决了这些和其他缺点。
发明内容
本公开内容的方面涉及热塑性组合物，其包括：约30wt％至约80wt％的聚合物基础树脂组分；约3wt％至约20wt％的聚碳酸酯组分；约2wt％至约15wt％的冲击改性剂组分；约10wt％至约50wt％的玻璃纤维组分；和约0.5wt％至约8wt％的包括碳纤维的碳添加剂。如根据同轴方法所测试的，组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少5的介电常数(Dk)。
具体实施方式
本公开内容涉及具有非常高的介电常数(Dk)、高的金属结合强度和良好的机械性能的NMT组合物。碳纤维和石墨可以包括在组合物中以提高组合物的Dk。本文所述的组合物具有非常高的Dk性质、良好的TRI结合强度、与玻璃的高粘合性以及良好的机械/加工性能。组合物非常高的Dk性质使其成为5G移动装置技术中的天线基板材料的良好候选者。
在特定方面，本公开内容涉及热塑性组合物，其包括：聚合物基础树脂组分；聚碳酸酯组分；冲击改性剂组分；玻璃纤维组分；和约0.5wt％至约8wt％的包括碳纤维的碳添加剂。如根据同轴方法所测试，组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少5的介电常数(Dk)。所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值基于组合物的总重量。
在公开和描述本发明的化合物、组合物、制品、系统、装置和/或方法之前，应当理解，除非另有规定，否则它们不限于特定的合成方法，或者除非另有规定否则它们不限于特定试剂，因为这当然可以变化。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定方面的目的，而不旨在是限制性的。
本公开内容包括本公开内容的要素的各种组合，例如，来自从属于同一独立权利要求的从属权利要求的要素的组合。
此外，应当理解，除非另有明确说明，否则决不旨在将本文所述的任何方法解释为要求以特定顺序进行其步骤。因此，如果方法权利要求实际上没有陈述其步骤遵循的顺序，或者在权利要求或说明书中没有以其他方式明确说明步骤将被限制为特定顺序，则在任何方面决不不意味着推断顺序。这适用于任何可能的非明示解释基础，其包括：关于步骤安排或操作流程的逻辑问题；源自语法组织或标点符号的普通含义；以及说明书中描述的方面的数量或类型。
本文提及的所有出版物通过引用并入本文，以公开和描述与引用这些出版物相关的方法和/或材料。
定义
还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定方面的目的，而不旨在是限制性的。如说明书和权利要求中所用的，术语“包括(comprising)”可以包括“由……组成”和“基本上由……组成”的方面。除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。在本说明书和所附权利要求中，将参考将在本文中定义的多个术语。
如说明书和所附权利要求中所用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”包括复数引用，除非上下文另有明确规定。因此，例如，提及“聚合物基础树脂”包括两种或更多种聚合物基础树脂的混合物。
如本文所用，术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。
范围在本文中可以表示为从一个值(第一值)到另一个值(第二值)。当表达这样的范围时，该范围在一些方面包括第一值和第二值中的一个或两者。类似地，当通过使用先行词‘约’将值表示为近似值时，将理解的是，特定值形成了另一个方面。将进一步理解的是，每个范围的端点相对于另一个端点都是显著的，并且独立于另一个端点。还应当理解，本文公开了许多值，并且每个值在本文中也被公开为除了该值本身之外的“约”该特定值。例如，如果值“10”被公开，那么“约10”也被公开。还应当理解，还公开了两个特定单元之间的每个单元。例如，如果公开了10和15，那么也公开了11、12、13和14。
如本文所用，术语“约”和“等于或约”是指所讨论的量或值可以是指定值、近似该指定值或与指定值大约相同。通常理解的是，如本文所用，除非另有说明或推断，否则其为标称值±10％的变化。该术语旨在传达类似的值促进权利要求中所述的等效结果或效果。也就是说，应理解的是，量、尺寸、配方、参数以及其他量和特性不是也不必是精确的，而是可以是近似的和/或根据需要更大或更小，反映了公差、转换系数、四舍五入、测量误差等以及本领域技术人员已知的其他因素。通常，量、尺寸、配方、参数或其他量或特性是“大约”或“近似”的，无论是否明确说明是这样。应理解的是，如果在定量值之前使用“约”，则该参数也包括特定的定量值本身，除非另有特别说明。
公开了用于制备本公开内容的组合物的组分以及在本文公开的方法中使用的组合物本身。本文公开了这些和其他材料，并且应当理解，当公开了这些材料的组合、子集、相互作用、组等时，虽然不能明确公开这些化合物的每种不同的个体和集体组合和排列的具体参考，但是本文具体地考虑和描述了每种。例如，如果公开和讨论了特定的化合物，并且讨论了可以对包括这些化合物的许多分子进行的多个修饰，则特别考虑的是该化合物的每种和每一种组合和排列以及可能的修饰，除非特别指示相反。因此，如果公开了一类分子A、B和C以及一类分子D、E和F以及组合分子的实例A-D，则即使每个都没有单独列举，每个都是单独和集体考虑的含义组合，A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F也被认为是公开的。同样地，还公开了这些的任何子集或组合。因此，例如，A-E、B-F和C-E的子组将被认为是公开的。该概念适用于本申请的所有方面，包括但不限于制造和使用本公开内容的组合物的方法中的步骤。因此，如果存在可以执行的各种附加步骤，则应当理解，这些附加步骤中的每个可以利用本公开内容的方法的任何特定方面或方面的组合来执行。
说明书和结论性权利要求中对组合物或制品中特定元素或组分的重量份的引用表示该元素或组分与以重量份表示的组合物或制品中的任何其他元素或组分之间的重量关系。因此，在含有2重量份的组分X和5重量份的组分Y的化合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并且无论化合物中是否含有另外的组分，其都以这样的比例存在。
除非特别说明相反，否则组分的重量百分比基于包含该组分的制剂或组合物的总重量。
术语“BisA”、“BPA”或“双酚A”可以互换地使用，如本文所用，是指具有由下式表示的结构的化合物：
BisA也可以称为4,4’-(丙烷-2,2-二基)二酚；p,p’-异亚丙基联苯酚；或2,2-双(4-羟基苯基)丙烷。BisA具有CAS#80-05-7。
如本文所用，“聚碳酸酯”是指包括通过碳酸酯键连接的一种或多种二羟基化合物(例如，二羟基芳族化合物)的残基的低聚物或聚合物；它还包括均聚碳酸酯、共聚碳酸酯和(共)聚酯碳酸酯。
用于提及聚合物的成分的术语“残基”和“结构单元”在整个说明书中是同义词。
如本文所用，可互换使用的术语“重量百分比”、“wt％”和“wt.％”，表示给定组分基于组合物总重量的重量百分比，除非另有规定。也就是说，除非另有规定，否则所有wt％值均基于组合物的总重量。应当理解，所公开的组合物或制剂中所有组分的wt％值的和等于100。
除非本文另有相反规定，否则所有测试标准均为提交本申请时有效的最新标准。
本文公开的每种材料都是市售的和/或其生产方法是本领域技术人员已知的。
应当理解，本文公开的组合物具有某些功能。本文公开了用于执行所公开的功能的某些结构要求，并且应当理解，存在能够执行与所公开的结构相关的相同功能的多种结构，并且这些结构通常将实现相同的结果。
热塑性组合物
本公开内容的方面涉及热塑性组合物，其包括：聚合物基础树脂组分；聚碳酸酯组分；冲击改性剂组分；玻璃纤维组分；和约0.5wt％至约8wt％的包括碳纤维的碳添加剂。如根据同轴法所测试的，组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少5的介电常数(Dk)。所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值基于组合物的总重量。
在某些方面，组合物包括约30wt％至约80wt％的聚合物基础树脂组分；约3wt％至约20wt％的聚碳酸酯组分；约2wt％至约15wt％的冲击改性剂组分；约10wt％至约50wt％的玻璃纤维组分；和约0.5wt％至约8wt％的包括碳纤维的碳添加剂。
在一些方面，聚合物基础树脂组分包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA)或其组合。在特定方面，聚合物基础树脂组分包括PBT。
在某些方面，聚碳酸酯组分包括聚碳酸酯(PC)均聚物、PC共聚物或其组合。在特定方面，聚碳酸酯组分包括PC共聚物，并且PC共聚物包括PC单体和间苯二甲酸、对苯二甲酸和间苯二酚(ITR)单体。PC单体在进一步的方面可以是双酚-A(BPA)。示例性PC共聚物是可从SABIC获得的LEXANTMSLX树脂，其是ITR-BPA共聚物。在一些方面，组合物可以包括约3wt％至约20wt％，或约5wt％至20wt％，或约5wt％至10wt％的聚碳酸酯组分。
冲击改性剂可包括但不限于乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚烯烃共聚物、乙烯丙烯酸酯共聚物或其组合。在一些方面，聚烯烃共聚物包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)或其组合。在特定方面，冲击改性剂组分包括乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。示例性冲击改性剂是来自Arkema的LOTADERTMAX8900，其包括甲基丙烯酸缩水甘油酯单元，可从Arkema以商品名LOTADERTMAX8900获得。冲击改性剂可以约2wt％至约15wt％、或约2wt％至约10wt％、或约2wt％至约8wt％或约2wt％至约6wt％的量存在于组合物中。
在一些方面，玻璃纤维组分包括圆形玻璃纤维、扁平玻璃纤维或其组合。在特定方面，玻璃纤维组分包括扁平玻璃纤维。在一些方面，组合物可以包括约10wt％至约50wt％的玻璃纤维组分。
在某些方面，碳添加剂包括长度小于25毫米(mm)和直径至少5微米的短切碳纤维。适用于本公开内容的方面的示例性碳纤维是可从Teijin获得的碳纤维HT C483。
碳添加剂可以进一步包括但不限于，石墨、碳粉、碳纳米管或其组合。
组合物可以进一步包括至少一种另外的添加剂。至少一种另外的添加剂可以包括但不限于，成核剂、稳定剂、另外的冲击改性剂、酸清除剂、防滴剂、抗氧化剂、抗静电剂、增链剂、着色剂、脱模剂、流动促进剂、润滑剂、离型剂(mold release agent)、增塑剂、淬灭剂、阻燃剂、UV稳定剂或其组合。至少一种另外的添加剂可以以不会显著不利地影响组合物的所需性质的任何量包含在热塑性组合物中。在特定方面，组合物包括约0.1wt％至约2wt％的至少一种另外的添加剂。
根据本公开内容的方面的组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少5的介电常数(Dk)。在进一步的方面中，组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少6、至少7或5-15的Dk。在特定方面中，组合物在1GHz的频率下具有至少5、或至少6、或至少7、或5-15的Dk。在又进一步的方面中，组合物在3GHz的频率下或30GHz的频率下具有至少7或7-15的Dk。Dk可以根据同轴法来测量，该方法包括使用同轴探针和网络分析仪来测量这些值。样品尺寸为40-200毫米(mm)；样品厚度为0.1-10mm厚(优选2-3mm)；试验在具有恒定温度和湿度的洁净室中使用100mm×45mm×3.0mm的样块进行。
在一些方面，碳添加剂包括碳纤维，并且如根据同轴法所测试的，组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少7的Dk。
在特定方面，组合物具有如根据ISO 19095测定的至少20MPa的TRI结合强度。在进一步的方面中，组合物具有如根据ISO 19095测定的至少25MPa、或至少30MPa、或至少35MPa或至少40MPa的TRI结合强度。
制造方法
本文所述的一种或任何前述组分可首先彼此干式共混，或与前述组分的任意组合干式共混，然后从一个或多个供料器进料到挤出机中，或从一个或者多个供料器单独进料到挤压机中。本公开内容中使用的填料也可以首先加工成母料，然后进料到挤出机。可以从喉部料斗(throat hopper)或任何侧面供料器将组分进料到挤出机。
本公开内容中使用的挤出机可以具有单个螺杆、多个螺杆、相互啮合的同向旋转或反向旋转螺杆、非相互啮合的同向旋转或反向旋转螺杆、往复螺杆、带销的螺杆、带筛网的螺杆、带销的筒、辊、柱塞、螺旋转子、共捏合机、圆盘包装处理器、各种其他类型的挤出设备、或包括上述至少一种的组合。
组分也可以混合在一起，然后熔融共混以形成热塑性组合物。组分的熔融共混涉及使用剪切力、拉伸力、压缩力、超声能、电磁能、热能或包括上述力或能量形式中的至少一种的组合。
如果树脂是半结晶有机聚合物，则在复合期间挤出机上的筒温度可以设定为如此温度，其中至少一部分聚合物达到大于或等于大约熔融温度的温度，或者如果树脂是无定形树脂，则设定为流动点(例如，玻璃化转变温度)。
如果需要的话，包括上述组分的混合物可以经历多次共混和形成步骤。例如，热塑性组合物可以首先被挤出并形成为丸粒。然后可以将丸粒进料到成型机中，在成型机中可以将其形成任何期望的形状或产品。可选地，从单个熔体混料器发出的热塑性组合物可以形成片材或线材，并经受后挤出工艺，诸如退火、单轴或双轴定向。
本方法中的熔体温度在一些方面可以保持尽可能低，以避免组分的过度热降解。在某些方面，熔体温度保持在约230℃至约350℃之间，尽管可以使用更高的温度，条件是树脂在加工设备中的停留时间相对较短。在一些方面，熔融处理的组合物通过模具中的小出口孔离开加工设备，诸如挤出机。所得的熔融树脂的线材可以通过使线材穿过水浴来冷却。冷却后的线材可以短切成丸粒，用于包装和进一步处理。
制造的制品
在某些方面，本公开内容涉及包括热塑性组合物的成形、形成或成型制品。热塑性组合物可以通过各种方式诸如注塑成型、挤出、旋转成型、吹塑成型和热成型来成型为有用的成形制品，以形成例如个人或商业电子设备的制品和结构部件，其包括但不限于，移动电话、平板电脑、个人电脑、笔记本电脑和便携式电脑以及其他这种设备、医疗应用、RFID应用、汽车应用等。在进一步的方面，该制品是挤压成型的。在仍进一步的方面，制品是注塑成型的。在特定方面，制品是用于移动装置的天线分路。
本公开内容包括本公开内容的要素的各种组合，例如，来自从属于同一独立权利要求的从属权利要求的要素的组合。
本公开内容的方面
在各个方面中，本公开内容涉及并至少包括以下方面。
方面1.一种热塑性组合物，其包括：
约30wt％至约80wt％的聚合物基础树脂组分；
约3wt％至约20wt％的聚碳酸酯组分；
约2wt％至约15wt％的冲击改性剂组分；
约10wt％至约50wt％的玻璃纤维组分；和约0.5wt％至约8wt％的包含碳纤维的碳添加剂，
其中如根据同轴法所测试的，所述组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少5的介电常数(Dk)，并且
其中所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值基于所述组合物的总重量。
方面2.根据方面1所述的热塑性组合物，其中所述聚合物基础树脂组分包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA)或其组合。
方面3.根据方面1或2所述的热塑性组合物，其中所述聚合物基础树脂组分包括PBT。
方面4.根据方面1至3中任一项所述的热塑性组合物，其中所述聚碳酸酯组分包括聚碳酸酯(PC)均聚物、PC共聚物或其组合。
方面5.根据方面4所述的热塑性组合物，其中所述聚碳酸酯组分包括所述PC共聚物，并且所述PC共聚物包括PC单体和间苯二甲酸、对苯二甲酸和间苯二酚(ITR)单体。
方面6.根据方面1至5中任一项所述的热塑性组合物，其中所述冲击改性剂组分包括乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚烯烃共聚物、乙烯丙烯酸酯共聚物或其组合。
方面7.根据方面1至6中任一项所述的热塑性组合物，其中所述冲击改性剂组分包括乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。
方面8.根据方面1至7中任一项所述的热塑性组合物，其中所述玻璃纤维组分包括圆形玻璃纤维、扁平玻璃纤维或其组合。
方面9.根据方面8所述的热塑性组合物，其中所述玻璃纤维组分包括扁平玻璃纤维。
方面10.根据方面1至9中任一项所述的热塑性组合物，其中所述碳添加剂进一步包括石墨、碳粉、碳纳米管或其组合。
方面11.根据方面1-10中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物进一步包括至少一种另外的添加剂。
方面12.根据方面11所述的热塑性组合物，其中所述至少一种另外的添加剂包含成核剂、稳定剂、另外的冲击改性剂、酸清除剂、防滴剂、抗氧化剂、抗静电剂、增链剂、着色剂、脱模剂、流动促进剂、润滑剂、离型剂、增塑剂、淬灭剂、阻燃剂、UV稳定剂或其组合。
方面13.根据方面11或12所述的热塑性组合物，其中所述组合物包含约0.1wt％至约2wt％的所述至少一种另外的添加剂。
方面14.根据方面1至13中任一项所述的热塑性组合物，其中所述碳纤维包括长度小于25毫米(mm)且直径至少5微米的短切碳纤维。
方面15.根据方面1至14中任一项所述的热塑性组合物，其中所述碳添加剂包括碳纤维，并且如根据同轴法所测试的，所述组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少7的介电常数(Dk)。
方面16.根据方面1至15中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物具有如根据ISO 19095测定的至少35MPa的TRI结合强度。
方面17.一种制品，其包含根据方面1至16中任一方面所述的热塑性组合物。
方面18.根据方面17所述的制品，其中所述制品是用于移动装置的天线分路。
实施例
提出以下实施例是为了向本领域普通技术人员提供关于如何制备和评价本文所要求保护的化合物、组合物、制品、装置和/或方法的完整公开和描述，并且这些实施例旨在纯粹是示例性的，而不旨在限制本公开内容。已经努力确保数字(例如，量、温度等)的准确性，但应考虑到一些误差和偏差。除非另有说明，否则份是重量份，温度是以℃为单位或者是环境温度，压力为大气压或接近大气压。除非另有说明，否则涉及组合物的百分比以wt％表示。
有许多反应条件的变化和组合，所述反应条件例如，组分浓度、所需溶剂、溶剂混合物、温度、压力和其他反应范围和条件——其可用于优化从所述方法获得的产物纯度和产率。仅需要合理的常规实验来优化这种工艺条件。
形成并测试对比组合物和对应于本公开内容的实施例组合物。在表1和表2中分别提供了组合物的挤出和成型概况：
表1——对比组合物和实施例组合物的挤出概况
| 参数 | 单位 | 条件 |
| 筒尺寸 | mm | 1500 |
| 模具 | mm | 4 |
| 1区温度 | ℃ | 100 |
| 2区温度 | ℃ | 200 |
| 3区温度 | ℃ | 250 |
| 4区温度 | ℃ | 250 |
| 5区温度 | ℃ | 250 |
| 6区温度 | ℃ | 260 |
| 7区温度 | ℃ | 260 |
| 8区温度 | ℃ | 260 |
| 9区温度 | ℃ | 260 |
| 10区温度 | ℃ | 260 |
| 11区温度 | ℃ | 260 |
| 模具温度 | ℃ | 260 |
| 螺杆速度 | rpm | 200 |
| 吞吐量 | kg/hr | 50 |
| 扭矩 | ％ | 70-80 |
| 真空1 | 巴 | -0.08 |
| 侧面供料器1速度 | rpm | 250 |
| 熔体温度 | ℃ | 265-275 |
表2——对比组合物和实施例组合物的成型概况
如表3所示，制备了PBT基NMT组合物；这些组合物的性能如表4所示。
表3——对比组合物和实施例组合物
表4——表3组合物的性质
用于确定Dk的“同轴法”包括使用同轴探针和网络分析仪测量这些值。样品尺寸为40-200毫米(mm)；样品厚度为0.1-10mm厚(优选地，2-3mm)；试验在具有恒定温度和湿度的洁净室中使用100mm×45mm×3.0mm样块进行。
如表3所示，PBT是基础树脂，包括聚碳酸酯作为结合强度促进剂，冲击改性剂是AX8900(乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚物)，并且扁平玻璃纤维是无机填料。此外，加入石墨以增加组合物的Dk。如所示，从E1.1到E1.3，石墨负载量分别从3wt％增加到6wt％到8wt％。组合物C1是对照样品，并且在制剂中不包括石墨。
如表4所示，当添加3wt％石墨时，组合物的Dk在1GHz下增加到5.15(E1.1)，远高于对比组合物C1(Dk 3.74)。实施例组合物E1.1也显示出良好的性能，例如TRI结合强度>31兆帕(MPa)和冲击强度(NII)127焦耳/米(J/m)。当石墨含量增加到6wt％时，组合物的Dk在1GHz下进一步增加到7.84(E1.2)，但具有低得多的TRI结合强度(23.7MPa)和流动性(MVR显著下降)。当使用8wt％的石墨时，组合物的Dk在1GHz下为9.78(E1.3)。然而，组合物的TRI结合强度进一步降低到20.8MPa，具有低得多的NII，其为113J/m。
根据该数据，观察到石墨可以是提高NMT组合物的介电常数(Dk)的有效添加剂。当石墨含量不高时(即，≤6wt％)，高Dk NMT方案显示出良好的TRI结合强度和机械性能。然而，当石墨的负载量较高时(>6wt％)，组合物的金属结合强度、冲击强度和流动性显著降低。
分别如表5和表6所示制备并测试了另外的实施例组合物。
表5——实施例组合物
表6-表5组合物的性质
表5的组合物对于NMT组合物具有甚至更高的Dk性质。使用碳纤维作为添加剂以提高组合物的Dk。从E2.1到E2.4，碳纤维的负载量分别从6wt％、4wt％、3wt％和2.5wt％降低。在E2.5中，包括聚碳酸酯共聚物(SLX20/80)作为结合强度促进剂。SLX20/80具有以下化学结构：
/>
在这种一般结构中，x和y可以在10到90变化。SLX20/80确定共聚物具有x＝20(间苯二甲酸、对苯二甲酸和间苯二酚(ITR)嵌段)和y＝80(聚碳酸酯(PC)嵌段)。
如表6所示，当添加6wt％的碳纤维时，组合物的Dk在1GHz下高达13.85(E2.1)，其远高于E1.2中包括石墨的相应组合物。从这些结果观察到，碳纤维在增加组合物的Dk方面比石墨有效得多。在30GHz的测试频率下，E2.1组合物的Dk仍然处于12.6的高水平。进一步地，E2.1组合物还具有非常好的整体性能。组合物的TRI结合强度为41.5MPa，类似于C1中具有40.1MPa的TRI结合强度的对照样品。组合物的机械性能也非常好，其中NII为138J/m并且弯曲模量为14GPa。
如E2.2至E2.4所示，当碳纤维分别减少到4wt％、3wt％和2.5wt％时，组合物在1GHz下的Dk分别减少到10.25、8.9和7.91。这些仍然是适用于高Dk NMT组合物的非常高的水平。在更高的频率下观察到类似的Dk性能。这些组合物的TRI结合强度非常好，其值大于40MPa。当碳纤维含量从6％降低到2.5％时，组合物的NII从138增加到161J/m(E2.1到E2.4)。
如实施例组合物E2.5所示，PC共聚物(例如，ITR-PC共聚物)可用作结合强度促进剂。该组合物具有良好的整体性能。当与具有PC均聚物E2.3的组合物相比时，该组合物的Dk稍低，在1GHz下其Dk为8.54。包括金属结合强度和机械性能在内的其他性能与PC均聚物的性能相当。
因此，从表5和表6中观察到，碳纤维是提高组合物的介电常数Dk的非常有效的添加剂。包括作为高Dk填料的碳纤维、作为基础树脂的PBT、作为结合强度促进剂的PC均聚物或PC共聚物、作为填料的玻璃纤维和冲击改性剂的组合物显示出非常高的Dk、高的结合强度(>40MPa)和非常好的机械性能。
以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。例如，上述实施例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。诸如由本领域的普通技术人员在阅读以上描述后，可以使用其他方面。提供摘要是为了符合37C.F.R.§1.72(b)的规定，以使读者能够快速确定本技术公开内容的性质。提交本摘要时理解，本摘要不用于解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在以上具体实施方式中，可以将各种特征组合在一起以简化本公开内容。这不应被解释为旨在使未要求保护的公开特征对于任何权利要求都是必不可少的。相反，本发明的主题可能不在于特定公开的方面的所有特征。因此，以下权利要求在此作为实施例或方面并入到具体实施方式中，每个权利要求独立地作为单独的方面，并且可以设想这些方面可以以各种组合或排列彼此组合。本公开内容的范围应参考所附权利要求以及这些权利要求所享有的全部等同范围来确定。
Claims (15)
1.一种热塑性组合物，其包括：
约30wt％至约80wt％的聚合物基础树脂组分；
约3wt％至约20wt％的聚碳酸酯组分；
约2wt％至约15wt％的冲击改性剂组分；
约10wt％至约50wt％的玻璃纤维组分；和
约0.5wt％至约8wt％的包含碳纤维的碳添加剂，
其中如根据同轴法所测试的，所述组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少5的介电常数(Dk)，并且
其中所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值基于所述组合物的总重量。
2.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中所述聚合物基础树脂组分包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA)或其组合。
3.根据权利要求1或2所述的热塑性组合物，其中所述聚合物基础树脂组分包括PBT。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热塑性组合物，其中所述聚碳酸酯组分包括聚碳酸酯(PC)均聚物、PC共聚物或其组合。
5.根据权利要求4所述的热塑性组合物，其中所述聚碳酸酯组分包括所述PC共聚物，并且所述PC共聚物包括PC单体和间苯二甲酸、对苯二甲酸和间苯二酚(ITR)单体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热塑性组合物，其中所述冲击改性剂组分包括乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚烯烃共聚物、乙烯丙烯酸酯共聚物或其组合。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热塑性组合物，其中所述冲击改性剂组分包括乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的热塑性组合物，其中所述玻璃纤维组分包括圆形玻璃纤维、扁平玻璃纤维或其组合。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的热塑性组合物，其中所述碳添加剂进一步包括石墨、碳粉、碳纳米管或其组合。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的热塑性组合物，其中所述碳纤维包括长度小于25毫米(mm)且直径至少5微米的短切碳纤维。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物进一步包含至少一种另外的添加剂，所述至少一种另外的添加剂包括成核剂、稳定剂、另外的冲击改性剂、酸清除剂、防滴剂、抗氧化剂、抗静电剂、增链剂、着色剂、脱模剂、流动促进剂、润滑剂、离型剂、增塑剂、淬灭剂、阻燃剂、UV稳定剂或其组合。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的热塑性组合物，其中所述碳添加剂包括碳纤维，并且如根据同轴法所测试的，所述组合物在1GHz至30GHz的频率下具有至少7的介电常数(Dk)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物具有如根据ISO 19095测定的至少35MPa的TRI结合强度。
14.一种制品，其包含根据权利要求1至13中任一项所述的热塑性组合物。
15.根据权利要求14所述的制品，其中所述制品是用于移动装置的天线分路。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |