CN1432048A

CN1432048A - 用于离子束或离子注入处理以得到表面导电性的聚合物树脂

Info

Publication number: CN1432048A
Application number: CN01810507A
Authority: CN
Inventors: 金光燮
Original assignee: GE Polymerland Co Ltd
Current assignee: GE Polymerland Co Ltd
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-07-23
Also published as: KR20020077988A; WO2002081565A1; JP2004519549A; US20040024106A1

Abstract

本发明涉及适于离子束、离子等离子体或离子植入处理的树脂组合物。该树脂由一种或多种选自如下的组分组成：聚苯醚、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚苯硫醚、聚苯乙烯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚缩醛、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯－丁二烯橡胶、乙烯－丙烯橡胶和EPDM橡胶。所有具有合适导电性的该树脂非常适于作为移动电话、计算机监视器、液晶显示器、和IC膜或管的包装材料。

Description

用于离子束或离子注入处理以得到表面导电性的聚合物树脂

技术领域

本发明涉及用于离子束、离子等离子体或离子植入处理的树脂组合物，更具体地说，涉及屏蔽电磁波和提供半导体托架带或管的导电性的树脂组合物，该树脂组合物具有高耐热温度，优异的尺寸稳定性和离子束、离子植入处理或通过真空等离子体的离子溅射的耐用性。

背景技术

通常，为使聚合物具有导电性，使用通过喷雾或浸渍，采用碳纤维、导电炭黑或银、金、镍、铜、铁、铝或不锈钢的导电金属粉末涂敷或混炼聚合物的方法。

然而，这些方法的缺点在于具有由于粉尘粒子或用于涂料的有机溶剂的环境污染。此外，为加工这些有机溶剂，必须投资巨大成本用于加工废水。

此外，为使用等离子体沉积方法或离子植入方法使聚合物具有导电性，必须沉积导电材料或应当在加速电压下将离子植入聚合物中。然而，这些方法引起如尺寸变形或完成制品的耐用性弱化的问题，导致商业化的困难。

发明内容

因此，本发明的目的是解决上述问题并提供适于通过离子束、离子植入处理或真空等离子体的离子沉积的聚合物树脂组合物，该组合物具有高耐热温度性能，良好的尺寸稳定性和优异的耐用性。

为完成以上目的，提供一种适于离子束或离子植入处理的树脂组合物。该树脂组合物含有一种或多种选自由聚苯醚(PTO)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚砜(PSU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚缩醛(acethal)树脂(POM)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、乙烯-丙烯橡胶(EPR)和EPDM橡胶(乙烯-丙烯-二烯烃橡胶(EPDM))所组成的组中的组分。

本发明人将本发明树脂组合物的组分分成几组以进行几个试验。实施本发明的最好方式

1)组I(PPO，PC，PEI，PSU，PES，PPS)

组I包括基本具有100℃的热变形温度的树脂组分，例如，PPO，PC，PEI，PSU，PES和PPS。这些树脂组分可以采用单一类型或复合类型使用。然而，考虑到模塑性、热变形温度和尺寸稳定性，在需要时可以在组I中包括无机填料如玻璃纤维、云母、滑石等。

而且，在选择PPO组分作为主要组分和将PS树脂作为添加剂加入到本发明树脂组合物中的情况下，树脂组合物的模塑性得到实质性增强。此时，优选加入数量为10重量％或更多的PS树脂。

在选择PSU组分作为主要组分并在树脂组合物中含有数量为30重量％的PC的情况下，不仅增强了树脂组合物的模塑性，也不退化热变形温度和尺寸的稳定性。

在选择PC组分作为主要组分并在树脂组合物中含有数量为20-30重量％的玻璃纤维的情况下，可以制造在耐热温度和尺寸稳定性中具有突出表现的产品。

在本发明树脂组合物组分中的组I的树脂组分，可以采用单一类型或复合类型的形式使用。尽管以这样的方式使用它们，如果在树脂组合物中含有1-40重量％玻璃纤维和1-40重量％无机填料如云母、滑石等，可以制造具有更突出尺寸稳定性的树脂组合物，该组合物适于通过离子束或离子植入方法提供导电性。

此外，本发明树脂组合物中组I的树脂可合适地用于其中要求高耐热温度的领域。换言之，当使用离子束或离子植入方法以提供导电性时，要求10E9Ω·Cm或更小的表面电阻并因此使树脂聚合物的表面温度升高到120℃或更高，可以合适地使用这些树脂。特别地，这些树脂适于制造如半导体芯片托架、半导体控制器等产品，其中120℃或更大的加工温度是必须的。

表1显示当组I的树脂用于以单一类型或混合类型制造本发明的树脂组合物时，涉及耐热性能，后注射离子处理和后焙烧尺寸变形性能的试验结果。

<表1>

树脂种类	PPO+PS混合	PPO	PSU	PC	PEI	PSU+PC混合	PES	PPS	PPS+PPO混合	PP	PPS+PPO混合
树脂种类	PPO+PS混合	PPO	PSU	PC	PEI	PSU+PC混合	PES	PPS	PPS+PPO混合	PP	PPS+PPO混合	玻璃纤维量	30	0	20	30	25	25	30	40	30	15	30
云母量(重量％)	10	0	15	5	5	10	5	5	10	30	10	玻璃纤维量	30	0	20	30	25	25	30	40	30	15	30
云母量(重量％)	10	0	15	5	5	10	5	5	10	30	10	耐热温度(℃)	170	160	180	145	210	160	200	260	250	143	250
后注射长度(mm)	315.1	315.2	315.2	315.2	315.2	315.15	315.1	314.9	315.0	314.9	315.0	耐热温度(℃)	170	160	180	145	210	160	200	260	250	143	250
后注射长度(mm)	315.1	315.2	315.2	315.2	315.2	315.15	315.1	314.9	315.0	314.9	315.0	后离子处理或后焙烧	315.0	314.9	315.1	315.05	315.0	315.0	315.0	314.8	314.85	314.6	314.85
尺寸变化(mm)	0.1	0.3	0.1	0.15	0.2	0.15	0.1	0.1	0.15	0.4	0.15	后离子处理或后焙烧	315.0	314.9	315.1	315.05	315.0	315.0	315.0	314.8	314.85	314.6	314.85

^*标准是用于挤塑的模具长度：315.0±0.3mm(标准是半导体芯片托架的长轴方向)

^*焙烧温度：PC，PP：120℃，PPO+PS，PSU+PC：150℃，PEI，PES，PPS，PPS+PPO：190℃。

在根据本发明的树脂组合物中，特别是组I树脂组分中的PC以小于2mm的膜形式挤出，并使用通过离子束、离子植入或真空等离子体处理的离子沉积提供导电性。因此，它们适合用于半导体包装材料和其中要求导电性的产品。

2)组II(PBT，PA，PE，PP)

组II包括PBT，PA，PE和PP的树脂组分。这些树脂组分是结晶树脂，并且它们可以采用单一类型或与组I树脂组分混合的复合类型使用。

在根据本发明的树脂组合物中，与组I的那些树脂组分相比，组II的树脂组分尺寸稳定性相当低。通过各种试验，确认通过将它们与组I的树脂组分混合，组II的树脂组分可有效用于制造复合类型树脂组合物。换言之，PC和PBT的混合，PBT和ABS的混合，PPO和PA的混合以及PPO，PS和PE的混合提高了使用期间的耐热温度。特别地，PE的混合使得可以进行平滑挤塑，并且它在PPO共混物产品中显示优异的挤出模塑性。

同时，在PE和PP的情况下，为稳定热变形温度和模塑收缩速率，将它们与用作增强材料的树脂混合以形成复合树脂组合物，或将它们与无机填料如滑石、云母等混合以形成复合树脂组合物。结果是，确认该复合树脂组合物具有优异的耐热温度和模塑收缩速率。

而且，可以以小于2mm厚的膜的形式挤出组II的树脂组分。可以使用耐热温度为100℃或更小，优选70℃或更小的膜形式的PE和PP。

表2显示当使用以单一类型或与组I树脂组分的混合类型的组II树脂组分制造树脂组合物时，模塑收缩速率和耐热温度的测量结果。

<表2>

树脂种类	混合百分比	模塑收缩速率	耐热温度(℃)
树脂种类	混合百分比	模塑收缩速率	耐热温度(℃)	PBT	0％	0.17-0.23％	150
PC/PBT	PBT 30％滑石20％	0.04-0.08％	125	PBT	0％	0.17-0.23％	150
PC/PBT	PBT 30％滑石20％	0.04-0.08％	125	PA	0％	0.17-0.20％	240
PPO/PA	PA 30％	0.7-0.9％	185	PA	0％	0.17-0.20％	240
PPO/PA	PA 30％	0.7-0.9％	185	PE	0％	0.20-0.24％	81
PE+云母	云母20％	0.15％	95	PE	0％	0.20-0.24％	81
PE+云母	云母20％	0.15％	95	PP	0％	0.16％	120
PP+滑石+EPR	滑石10％EPR 30％	0.08％	115	PP	0％	0.16％	120

3)组III(ABS，PS，PET，PMMA，POM，PE，PP，PC)

组III包括由ABS、PS、PET、PMMA、POM、PE、PP和PC组成的树脂组分。这些树脂组分可以以2mm厚或更小的膜的形式挤出，特别是PET、PS、PMMA、POM、PP和PE可以用作半导体器件的包装材料。

本发明树脂组合物的组III树脂组分主要用于制造要求相对低耐热温度的导电膜。在组III树脂组分用于这种导电膜制造的情况下，为保护主要元件如使用离子束处理、离子植入方法或真空等离子体的离子沉积设备的离子光源，需要使用总含量为3,000ppm或更小，优选1,500ppm或更小的添加剂。

尽管使用这样的添加剂，仍可以制造浑浊度(muddy degree)(ASTMD1003)为10％或更小的透明膜类产品。特别地，POM、PMMA、PS、PET、PC和PP的树脂组分可以制造高透明膜(95％或更大的光透过率)。而且，POM、PMMA、PS、PC的树脂组分显示出作为包装膜和管的材料的优异性能，特别是PC显示出在耐热温度和弯曲弹性中的优异性能。

在本发明的树脂组合物中，可以将各种添加剂加入到组I，II和III的树脂组分中以防止在注塑或挤塑期间树脂组分的热分解。例如，抗氧剂，热稳定剂，紫外稳定剂，加工助剂等可以用作添加剂。

然而，当将这些添加剂大量加入到树脂组合物中时，在通过真空等离子体的离子沉积期间添加剂移动到树脂组合物的表面，并因此可使能源单元和真空腔内部由于这些添加剂而被污染。因此，需要3,000ppm或更小，最优选1,500ppm或更小的添加剂总量。

4)无机填料

(1)玻璃纤维

玻璃纤维用作本发明树脂组合物中的无机填料。特别是直径为20μm或更小，长度为1英寸，形状为针、单片和球的玻璃纤维可以以具有一种直径、长度和形状的单一类型或具有至少两种直径、长度和形状的复合类型使用。玻璃纤维具有提供尺寸稳定性的功能。因此，更优选使用直径为3μm-10μm的玻璃纤维以获得这样的尺寸稳定性功能。而且，为除去玻璃纤维表面中的方向性和玻璃纤维自身的方向性，可以以0.01重量％-50重量％的量使用碾磨的玻璃纤维、切碎的玻璃纤维或玻璃薄片。特别地，当使用碾磨的玻璃纤维或切碎的玻璃纤维时，它有助于获得优异的表面，三维收缩及平滑和优美的表面。

(2)云母

云母可以用作本发明树脂组合物的无机填料以稳定三维方向收缩速率和线性热膨胀系数。它的尺寸优选为30μm，更优选3μm-30μm。

(3)其它无机增强助剂

在本发明的树脂组合物中，常规的无机增强助剂可以以单一类型或复合类型使用以增加耐热性能、尺寸稳定性、线性热膨胀系数、防翘曲性能、三维收缩性能和其它物理性能如弯曲弹性速率、拉伸强度等。

在为一种偏硅酸钙基化合物的硅灰石用作本发明树脂组合物中无机增强助剂的情况下，优选硅灰石具有10-19长宽组成比、3-25μm平均直径并为针形。更优选硅灰石的量相对于总重量为0.01-30重量％。

作为能够用于本发明的无机增强助剂，有滑石、碳酸钙、石棉、高岭土、碳纤维、尼龙纤维、植物纤维等。在使用滑石的情况下，优选使用平均粒度为2-4μm并具有单片形状的滑石。

在碳纤维用作无机增强助剂的情况下，由于碳纤维不起导电性提供者的功能但用作填料材料，可以使用低流平的，再生或切碎的碳纤维。

在本发明的树脂组合物中，有利的是以相对于树脂组合物总量以0.01-40重量％的数量使用这些无机增强助剂产物，这些无机增强助剂产物的表面进行化学加工以增强聚合物和无机增强助剂之间的界面粘合力。

5)冲击增强助剂

本发明的树脂组合物可进一步含有冲击增强助剂。作为冲击增强助剂，有苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、乙烯-丙烯橡胶(EPR)、乙烯-丙烯-二烯烃单体(EPDM)。

特别地，手持终端或笔记本电脑的外部装饰材料要求非常高的冲击强度。当加入大约10重量％的SBR、EPR或EPDM时，确认冲击强度明显增强。

一般情况下，PC/ABS、ABS或PS主要用作手持终端或笔记本电脑的外部装饰材料。下表3明显表明，在含有上述橡胶组分的树脂组合物和不含有橡胶组分的树脂组合物之间冲击强度是非常不同的。由于PS的外部装饰通常使用高抗冲PS(HIPS)，本试验排除了使用PS的情况。

<表3>

树脂种类	橡胶含量(％)	冲击强度	耐热温度(℃)
树脂种类	橡胶含量(％)	冲击强度	耐热温度(℃)	PC/ABS混合	0	490	90
PC/ABS混合+SBR	10	735	113	PC/ABS混合	0	490	90
PC/ABS混合+SBR	10	735	113	ABS	0	160	99
ABS+SBR	25	400	95	ABS	0	160	99

除上述冲击增强材料以外，SBR、EPR或EPDM可以用作冲击增强材料，特别希望的是使用SBR以增强界面粘合力。

6)添加剂

本发明的树脂组合物可根据用途含有添加剂。作为这种添加剂，有偶合剂、第一和第二抗氧剂、UV稳定剂、热稳定剂、加工润滑剂和抗静电剂。而且，根据需要，炭黑、着色颜料、着色染料、成核剂和阻燃剂也可以包括在添加剂中。

通过由本发明提供的树脂组合物的使用，可以制造这样的产物，在使用挤塑、吹孔模塑或注塑形成各种塑料产品之后，通过离子束或离子植入处理使该产物提供导电性。

如上所述，本发明的树脂组合物可以制造各种产物，该产物即使当通过离子束、离子植入或真空等离子体处理进行离子沉积后，在耐热性能、尺寸稳定性和耐用性方面具有优异的性能。因此，它们适用于需要具有导电性的产品如半导体芯片托架、计算机监视器、手持终端、液晶显示器携带包装纸、半导体芯片携带膜和半导体芯片携带管的制造。

Claims

1.一种用于离子束或离子植入处理的树脂组合物，该树脂组合物含有一种或多种选自由聚苯醚(PTO)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚砜(PSU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚缩醛树脂(POM)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、乙烯-丙烯橡胶(EPR)和EPDM橡胶(乙烯-丙烯-二烯烃橡胶(EPDM))所组成的组中的组分。

2.权利要求1的树脂组合物，进一步含有0.01-50重量％的玻璃纤维。

3.权利要求1或2的树脂组合物，进一步含有1-40重量％的填料。

4.权利要求2的树脂组合物，其中玻璃纤维的直径为20μm或更小，长度为1英寸或更小，具有针、单片和球的形状并以单一组分和复合组分的形式使用。

5.权利要求2的树脂组合物，其中玻璃纤维的直径为3-10μm。

6.权利要求2的树脂组合物，其中玻璃纤维的量为0.01-50重量％，并以单一组分或选自如下的混合组分的形式使用：碾磨的玻璃纤维、粉碎的玻璃纤维和玻璃薄片。

7.权利要求1的树脂组合物，进一步含有0.01重量％-40重量％的无机增强材料。

8.权利要求7的树脂组合物，其中无机增强材料选自由滑石、碳酸钙、石棉、高岭土、碳纤维、尼龙纤维和植物纤维所组成的组中。

9.权利要求1的树脂组合物，进一步含有10重量％-30重量％的冲击增强材料。

10.权利要求1的树脂组合物，进一步含有添加剂，其中添加剂以3,000ppm或更小的浓度加入到树脂组合物中。

11.权利要求10的树脂组合物，其中添加剂是选自由热稳定剂、紫外线稳定剂、加工剂、偶合剂、加工润滑剂、抗静电剂、炭黑、着色颜料、着色染料、成核剂和阻燃剂所组成的组中的至少一种。

12.一种通过离子束、离子等离子体或离子植入处理提供具有导电性的树脂组合物的方法，该方法包括以膜形式挤出树脂组合物的步骤，所述树脂组合物含有一种或多种选自由聚苯醚、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚苯硫醚、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚缩醛树脂、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶和EPDM橡胶所组成的组中的组分。

13.一种通过离子束、离子等离子体或离子植入处理加工树脂组合物而制造半导体芯片托架、计算机监视器、手持终端、液晶显示器携带包装纸、半导体芯片携带膜和半导体芯片携带管的方法，其中所述树脂组合物含有一种或多种选自由聚苯醚、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚苯硫醚、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚缩醛树脂、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶和EPDM橡胶所组成的组中的组分。

14.权利要求1的树脂组合物，其中离子束、离子等离子体或离子植入处理是通过等离子体的离子沉积方法。

15.权利要求12的方法，其中离子束、离子等离子体或离子植入处理是通过等离子体的离子沉积方法。

16.权利要求13的方法，其中离子束、离子等离子体或离子植入处理是通过等离子体的离子沉积方法。