CN1751365A - 导电热塑性组合物及其天线 - Google Patents

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Abstract

公开一种导电聚合物材料，它包含树脂基结构材料，其中充填以微米导电纤维和/或微米导电粉末或提供一种导电热塑性组合物而不是绝缘体。还公开包含该导电热塑性组合物的天线及其制法。

Description

导电热塑性组合物及其天线
技术领域
本发明涉及一种导电聚合物材料，它包含一种基于树脂的结构材料，其中充填了微米尺寸导电纤维，从而提供一种导电热塑性组合物。本发明还涉及包含此种材料的天线。
背景技术
天线是包括无线环节的电子通讯系统的重要零件。诸如通讯和导航之类的领域要求可靠和灵敏的天线。天线能传导电信号和电流以便发射和/或接收电磁能。这要求，天线，尤其是天线元件的材料能导电，这在过去需要用金属制造它们。天线通常一向由各种各样形状的导电金属天线元件制作。降低天线的材料成本或制作天线的生产成本对于任何使用天线的领域都将提供明显的优势。
典型的金属要求通过造型技术在高温制造成制品和/或它们的坚硬使得制品的机加工较为困难，从而导致制造成本高。金属还易受腐蚀或其它环境损坏，尤其当置于海洋环境，例如，船舶中时。因此，若能开发出金属以外的导电材料来制作天线，那将是可心的。还希望通过以轻质元件替代金属零件来减轻各种器件的重量。热塑性聚合物材料由于其易于制造和重量轻常常被用来替代金属零件。然而，典型的热塑性聚合物据发现不导电，因此不适合天线应用。已采用导电材料如碳黑、导电玻璃纤维或金属粉末或纤维来充填热塑性聚合物，以便提供半导体组合物，用于，例如，静电放电和屏蔽接线、电缆和电子器件用于排除电磁干扰等领域(例如参见，美国专利4,169,816；4,286,023；5,004,561和6,409,942)。
PCT专利申请公开WO 93/26013描述一种可伸缩天线，包含基于聚合物材料的主结构组分，并与纤维或颗粒形式导电材料相联系或用后者浸渍。PCT专利申请公开WO 00/33418描述一种由导电塑料构成的棒状天线。法国专利申请FR2660116描述一种天线，包含以导电材料浸渍的热塑性材料。美国专利申请20020109634描述一种由导电剂充填的树脂基材料构成的天线。
发明公开
本发明的主要目的是提供一种天线，它重量轻、易于制造、成本低和/或耐腐蚀或其它环境损伤。
该目的是通过由导电热塑性组合物制造天线元件和接地平面达到的。此类导电热塑性组合物是充填了导电材料的热塑性树脂，于是提供一种是导体而不是绝缘体的树脂基材料。该树脂提供结构基质，当它充填以微米尺寸导电纤维时，就变成是导体而不是绝缘体的复合材料。
因此，本发明提供一种天线，它包括一种导电热塑性组合物，该组合物包含15～70wt％分散在结构基质中的导电纤维，其中该基质含有至少一种在1kHz下介电常数小于约5.0的热塑性结构树脂；条件是
(i)当所述组合物包含聚酰胺树脂或环氧树脂时，还必须存在附加热塑性结构树脂；
(ii)当所述组合物包含聚酯树脂时，还必须存在除丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯树脂以外的附加热塑性结构树脂。
本发明另一个主要目的是提供一种由本发明导电热塑性组合物成形天线的方法。本发明提供一种制造天线的方法，包括：
(a)将约15～约70wt％导电纤维分散到包含至少一种在1kHz下介电常数小于约5.0的热塑性结构树脂的结构基质中，从而形成一种导电热塑性组合物；
(b)将所述导电热塑性组合物成形为天线所要求的形状；条件是
(i)当所述组合物包含聚酰胺树脂或环氧树脂时，还必须存在附加热塑性结构树脂；
(ii)当所述组合物包含聚酯树脂时，还必须存在除丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯树脂以外的附加热塑性结构树脂。
本发明另一个主要目的是提供一种用于制备天线的导电热塑性组合物。
据此，本发明提供一种导电热塑性组合物，它包含15～70wt％分散在包含离聚物树脂的结构基质中的导电纤维。
本发明一种优选的导电热塑性组合物实施方案及其天线包含一种离聚物树脂，该离聚物树脂包含
一种或多种E/X/Y共聚物，其中E是乙烯，X由C3～C8α，β烯属不饱和羧酸衍生而来，并且Y由丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯衍生而来，其中烷基基团具有1～8个碳原子，且其中X以E/X/Y共聚物的约2～约30wt％的数量存在，Y以E/X/Y共聚物的0～约40wt％的数量存在；并且E/X/Y共聚物的重均分子量介于80,000～500,000并且至少部分地被一种或多种碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子中和。
本发明还提供一种导电热塑性组合物，它包含15～70wt％分散在含有聚烯烃树脂的结构基质中的导电纤维。
附图简述
图1是本发明偶极天线的断面视图；
图2是本发明单极天线的断面视图；以及
图3是包括本发明单极天线的便携式电子装置的断面视图。
发明详述
“共聚物”是指包含2或更多种不同单体的聚合物。术语“二元共聚物”和“三元共聚物”分别指仅含有2和3种不同单体的聚合物。术语“各种不同单体的共聚物”是指其单元是由各种不同单体衍生的共聚物。
热塑性树脂是当在压力下加热时能够流动的聚合物材料。熔体指数(MI)是聚合物在受控温度和压力条件下通过规定毛细孔流动的质量流率。这里给出的熔体指数是按照ASTM 1238在190℃采用2,160g重量测定的。
电介质是电导率比较低的材料，即绝缘体，或者包含很少或者不含自由电子并且能支持静电应力的物质。电介质的2个主要性质是其介电常数(同样电荷分布，真空中的电场强度超过在电介质中电场强度的倍数)。因此，介电常数是以给定物质为电介质的某一电容器的电容与以真空作为电介质的同一电容器的电容之比。它是某一给定物质在给定电场强度下能耐受的电荷数量的度量。材料的介电常数(ε)是温度和频率的函数并且可按照ASTM方法D150确定。介电强度是电介质耐受在强电场影响下的电击穿能力的度量。它有时被称作击穿电位。它一般以每厘米的伏特数或每密耳的伏特数表示。它可按照，例如，ASTM D149在2.286cm(90密耳)厚度的条件下测定。
如上面所指出，本发明提供一种天线，它包含一种导电热塑性组合物，该组合物包含：15～70wt％导电纤维，该纤维分散包含至少一种在1kHz的介电常数小于约5.0的热塑性结构树脂的结构基质中；条件是
(i)当所述组合物包含聚酰胺树脂或环氧树脂时，还必须存在附加热塑性结构树脂；
(ii)当所述组合物包含聚酯树脂时，还必须存在除丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯树脂以外的附加热塑性结构树脂。
优选这样的导电热塑性组合物和天线，它们包含在1kHz的介电常数小于约3.0的热塑性结构树脂。此类树脂包括聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚甲基戊烯；聚苯醚；氟化聚合物如Teflon和Tefzel；以及离聚物树脂。更优选在1kHz的介电常数介于约2.0～约2.8的热塑性树脂。更优选聚乙烯、聚丙烯和离聚物树脂。特别优选的是离聚物树脂，其是至少部分地被一种或多种碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子中和的乙烯酸共聚物。也特别优选聚乙烯并且也特别优选聚丙烯。
特别是这样的天线，它包含一种导电热塑性组合物，该组合物包含：15～70wt％导电纤维，该纤维分散在包含至少一种介电强度大于约450V/0.0254cm(450V/密耳)的热塑性结构树脂的结构基质中。电强度大于约450V/0.0254cm(450V/密耳)的优选热塑性树脂包括聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚甲基戊烯；聚苯醚；氟化聚合物如Teflon和Tefzel；以及离聚物树脂。又，特别是这样的天线，它包含一种导电热塑性组合物，该组合物包含15～70wt％导电纤维，该纤维分散在包含至少一种介电强度大于约500V/0.0254cm，特别是约600～约1,300V/0.0254cm，尤其约800～约1,200V/0.0254cm的热塑性结构树脂的结构基质中，其中结构树脂包含离聚物树脂，该离聚物树脂含有至少部分地被碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子中和的乙烯酸共聚物。
离聚物树脂(“离聚物”)是烯烃如乙烯，与不饱和羧酸如丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸的金属盐，以及任选地软化共聚单体的共聚物。至少一种碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子，例如，锂、钠、钾、镁、钙或锌或者这些阳离子的组合，被用来中和共聚物中某一部分酸基团从而生成性能改善的热塑性树脂。例如，“乙烯/(甲基)丙烯酸(略作E/(M)AA)”是指乙烯(略作E)/丙烯酸(略作AA)和/或乙烯/甲基丙烯酸(略作MAA)的共聚物；随后，将它们以一种或多种碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子至少部分地中和，从而生成离聚物。三元共聚物也可由烯烃如乙烯、不饱和羧酸和其它共聚单体如(甲基)丙烯酸烷基酯制备，从而提供一种可被中和从而生成软化剂离聚物的“软化剂”树脂。离聚物也可通过结合进有机酸及其盐实现改性。
可用于本发明的离聚物包括E/(M)AA二元共聚物，具有约2～约30wt％(M)AA，重均分子量介于约80,000～约500,000，至少部分地被一种或多种碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子中和。优选用于制备导电热塑性组合物及其天线的是具有约7～约20wt％(M)AA(以甲基丙烯酸为特别优选)，且其中至少部分地被一种或多种碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子中和的乙烯共聚物。
中和可通过首先制备E/(M)AA共聚物，随后以具有碱金属、碱土金属或过渡金属阳离子的无机碱处理该共聚物来实施。已知有多种多样阳离子可用于中和酸共聚物中的酸部分。典型阳离子包括锂、钠、钾、镁、钙、钡、铅、锡、锌、铝以及这些阳离子的组合。特别是以过渡金属阳离子中和的离聚物。特别要指出的是包含锌作为中和阳离子的离聚物。中和度已知可在宽范围内变化。优选的是，中和度介于约10～约70％，更优选约15～约60％。由共聚物制备离聚物的方法在技术上是熟知的。
如上面指出，可将共聚单体如(甲基)丙烯酸烷基酯包括在E/(M)AA共聚物中以制成可用碱金属、碱土金属或过渡金属阳离子中和的三元共聚物。优选选自丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯的共聚单体，其中烷基基团具有1～8个碳原子，更优选选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸正丁酯的共聚单体。优选地是，(甲基)丙烯酸烷基酯按0～约30wt％(甲基)丙烯酸烷基酯的数量加入，更优选0～15wt％。
如上面所述，乙烯酸离聚物可与其它离聚物或聚合物熔融掺混，和/或通过结合进其它组分达到改性。例如，一种离聚物组合物可与至少一种附加非离聚物热塑性树脂进行掺混，该附加树脂选自：聚氨酯；聚脲；聚酰胺；聚酯；聚碳酸酯；聚苯乙烯；丙烯酸类；共聚醚酯；共聚醚酰胺；共聚醚氨酯；共聚醚脲；聚烯烃；弹性体聚烯烃；聚乙烯；聚丙烯；由乙烯与选自醋酸乙烯、(甲基)丙烯酸烷基酯、一氧化碳和含环氧共聚单体的极性共聚单体之间的共聚衍生的乙烯共聚物；马来酐改性的聚合物；以及基于苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的热塑性弹性体。作为具体例子，E/X/Y共聚物与含约1wt％马来酐共聚单体的聚乙烯进行掺混。因此具体地说，本发明导电热塑性组合物涉及用微米导电金属纤维充填的上述共聚物及其共混物。
用于本发明的具体优选的离聚物包括选自下列共聚物的E/X/Y共聚物：乙烯、9wt％甲基丙烯酸和24wt％丙烯酸正丁酯的共聚物，其中的酸采用锌(II)阳离子进行了51％(以摩尔为基准)中和(即，羧酸基团转变为盐)；乙烯与15wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中酸用锌(II)阳离子进行了58％中和；以及乙烯与9wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中酸用锌(II)阳离子进行了18％中和。
再有，用于本发明的具体优选的离聚物还包括乙烯和19wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中36％，按摩尔计，羧酸基团用锌(II)阳离子进行了中和。
适合用于本发明的聚烯烃选自聚丙烯、聚乙烯聚合物以及共聚物。可用于这里的聚乙烯可采用各种不同方法制备，包括熟知的齐格勒-纳塔催化剂聚合(参见美国专利4,076,698和美国专利3,645,992)、金属茂催化剂聚合(例如参见美国专利5,198,401和美国专利5,405,922)以及按照自由基聚合。可用于这里的聚乙烯聚合物可包括线型聚乙烯如高密度聚乙烯(HDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、甚低或超低密度聚乙烯(VLDPE或ULDPE)和支化聚乙烯如低密度聚乙烯(LDPE)。适合用于本发明的聚乙烯的密度介于0.865g/cc～0.970g/cc。这里使用的线型聚乙烯可包括α-烯烃共聚单体，例如，丁烯、己烯或辛烯以便在这里所描述的密度范围内降低其密度。
可用于实施本发明的聚丙烯(略作PP)聚合物包括丙烯均聚物、丙烯的无规共聚物、嵌段共聚物和三元共聚物、冲击改性聚丙烯以及丙烯与α-烯烃的共聚物。丙烯的共聚物包括丙烯与其它烯烃如乙烯、1-丁烯、2-丁烯和各种戊烯异构体等的共聚物，优选丙烯与乙烯的共聚物。丙烯的三元共聚物包括丙烯与乙烯和一种其它烯烃的共聚物。无规共聚物，也称作统计共聚物，是这样的聚合物，其中丙烯和共聚单体以沿整个聚合物链到处对应于丙烯与共聚单体进料比的比例随机分布。嵌段共聚物由丙烯均聚物构成的链段和由，例如，丙烯与乙烯的无规共聚物构成的链段组成。术语“聚丙烯”当在这里使用时，一般被用来指上面描述的包含丙烯的任何或所有聚合物。
聚丙烯均聚物或无规共聚物可按照任何公知的方法制备。例如，聚丙烯聚合物可在被称作齐格勒-纳塔的、基于有机金属化合物和基于含三氯化钛(+4)的固体的那类催化剂体系存在下制备。
嵌段共聚物可类似地制备，只是，丙烯通常在第一阶段先自身聚合，随后，丙烯和附加共聚单体如乙烯再在第二阶段在第一阶段期间获得的聚合物的存在下进行聚合。这些阶段中每一阶段可，例如，在烃类稀释剂中的悬浮体中，在液态丙烯中的悬浮体中，或者在气相中，连续地或者不连续地，在同一反应器或者在分开的反应器中进行。
有关嵌段共聚物及其制备的进一步信息尤其可见诸于由D.C.Allport和W.H.Janes主编的应用科学出版公司在1973年出版的“嵌段共聚物”一书，4.4和4.7章节。
如上面所述，本发明导电热塑性组合物包含：微米尺寸导电纤维，分散在结构树脂中。微米尺寸导电纤维可由金属如镍、铜、银、不锈钢之类构成。微米导电纤维可以是镀镍的碳(也称作镀镍石墨)纤维、不锈钢纤维、铜纤维、银纤维、碳纤维等。特别是包含不锈钢的导电纤维。特别要指出的是特种304不锈钢合金的不锈钢纤维。特别是直径介于约5～约25μm，尤其约8～约11μm的不锈钢纤维。特别是具有初始加工前长度介于约2～约10mm，尤其约4～约6mm的此类纤维。此类纤维可从Bekaert Fibre Technologies公司按照商品名Beki-Shield购得。还尤其是导电碳纤维。
特别是导电纤维与导电粉末在聚合物结构基质中的混合物。例如，碳导电纤维与碳导电粉末在聚合物结构基质中的混合物能提供适用于天线的导电组合物。聚合物结构基质可包含，例如，离聚物或聚烯烃如聚乙烯。
适合制备本发明天线的优选导电热塑性组合物是其中不锈钢纤维以约18wt％～约60wt％，更优选约25wt％～约50wt％，进一步更优选约28wt％～约42wt％的数量存在的那些。
本发明导电热塑性组合物通常但并非一概具有，当对直径约3.81cm(0.15英寸)～约1.27cm(0.5英寸)和长14.47cm(5.5英寸)的大致圆柱体体积从一端到另一端测定时，小于100Ω的体(积)电阻。本发明导电热塑性组合物优选具有100S/m～100,000S/m的以西门子/米为单位的电导率(即，电阻率介于1Ω-cm～0.001Ω-cm)。
本发明导电热塑性组合物还可通过，例如，注塑(即，将熔融组合物挤出到某种构型模具中生产出包含要求形状的导电热塑性组合物的制品，随后冷却)成形为各种形状。导电热塑性组合物的片材可通过经层状模口挤出和通过，例如，聚合物加工技术中熟知的片材流延、挤出涂布或层压技术对组合物进行加工来生产。
本发明导电热塑性组合物也可与其它热塑性聚合物共挤出以形成多层材料。导电热塑性组合物也可通过挤出涂布或层压技术成形为多层薄膜或片材。
用于成形天线的天线元件由本发明导电热塑性组合物成形，其成形方法可包括，例如，注塑、压塑、重叠注塑，或挤塑。天线元件也可经冲压而制成要求的形状。导电热塑性组合物天线元件也可按要求裁切和铣加工。复合材料的组成可影响天线的特性，因此必须恰当地控制。导电热塑性组合物也可成形为薄膜或片材以提供织物样材料，当金属含量和形状设计恰当时，可用来制成非常高性能的织物天线。此种织物天线可镶嵌到个人衣服中以及绝缘材料如橡胶或塑料中。此种导电织物也可层合到诸如Teflon氟聚合物(杜邦公司销售)或非织造纤维材料(例如，杜邦公司销售的Tyvek纺粘烯烃)中，以提供多层织物样材料。虽然该导电热塑性组合物可用于成形主要由导电热塑性组合物构成的刚性制品，但它也可层压、粘附或固定到其它刚性材料上，例如，FR-4铜或者任何基于树脂的硬材料上，以成形刚性制品。
任选地，包含本发明导电热塑性组合物的制品还可进一步加工。例如，部分组合物(例如，但不限于，切片、料块、料棒、线料、片材和模塑制品)可接受热成形操作处理，其中组合物在热、压力和/或其它机械力的作用下制成成形的制品。压塑就是进一步加工的一个例子。
天线
本发明提供一种制造天线的方法，包括：
(a)将约15～70wt％导电纤维分散在包含至少一种在1kHz下介电常数小于约5.0的热塑性结构树脂的结构基质中，从而形成一种导电热塑性组合物；
(b)将所述导电热塑性组合物成形为天线要求的形状；条件是
(i)当所述组合物包含聚酰胺树脂或环氧树脂时，还必须存在附加热塑性结构树脂；
(ii)当所述组合物包含聚酯树脂时，还必须存在除丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯树脂以外的附加热塑性结构树脂。
优选这样制造天线的上述方法，其中结构基质包含至少一种在1kHz下介电常数小于约3.0的热塑性结构树脂。
几乎任何类型天线都可由该导电热塑性组合物制造，例如，偶极天线、单极天线、共形天线、平面天线、阵列天线、测向天线等。本发明导电热塑性组合物可以通过模塑或挤塑来提供具有天线要求形状的制品。本发明导电热塑性组合物可通过裁切、注塑、压塑、重叠注塑、层压、挤塑、铣加工等制成所要求的天线形状和尺寸。天线特性取决于导电热塑性组合物的组成，后者可进行调节以帮助满足所要求的天线特性。这些天线可被调谐到要求的频率范围。
下面的实施方案是采用本发明导电热塑性组合物制造的天线的例子。优选的天线包含本发明优选的导电热塑性组合物。在某些实例中，还采用接地平面，而这些接地平面可由导电热塑性组合物或金属制成。此种导电热塑性组合物在天线制造中的应用显著降低天线组件所采用的材料和制造方法的成本，并且这些材料易于成形为要求的形状。这些材料可用来成形接收或发射天线。天线和/或接地平面可采用诸如导电热塑性组合物的注塑、压塑、重叠注塑或挤塑来成形。
包含导电热塑性组合物的天线的例子包括偶极天线、单极天线、共形天线、平面天线、阵列天线和测向天线。视其预定功能而定，本发明的天线可制成具有附加元件如接地平面、绝缘材料、放大器、全球定位系统部件、连接器等以制备某种功能天线。本发明的天线可与其它零部件结合安装入依靠发射和/或接收射频电磁辐射发挥其功能的装置，例如收音机、无线通讯装置等。
与热塑性天线元件或热塑性接地平面的电气连接一般涉及向或从金属传输电信号至热塑性材料。该连接优选地具有较大表面面积，并优选涉及一定压力以便达到良好的电信号传递。在热塑性材料中嵌入金属片是实现这一点的实用方法。可用于附着到天线元件上的金属嵌入件可以是铜或其它金属并且可成形在天线元件的一段中。例如，可将导电热塑性元件模塑到金属嵌入件周围。替代地，导电热塑性元件可制成具有用以配入金属嵌入件的某种凹陷或空洞的形状。替代地，可采用螺钉例如薄金属板属螺钉作为金属嵌入件，因为它往往能造成一种具有大表面面积的良好压力接触点。由于热塑性材料比金属熔点低，故将热金属嵌入件插入到热塑性塑料中是另一种方法。在金属嵌入件中可采用螺钉来促进电气连接。焊接或其它电气连接方法也可使用。
本发明偶极天线的例子包含2个由导电热塑性组合物制成、基本上共享同一轴线的相同天线元件。该天线元件每一个具有一定长度和垂直于该长度的横断面。例如，所述长度可大于3乘横断面面积的平方根，从而形成具有棒状形式的天线。携带发射或接收信号的电气连接部分被连结到偶极的元件上。在许多情况下，该连接部分利用balun(平衡-不平衡转换器)达到相对于系统接地而言呈电气对称。
本发明偶极天线的一种例子表示在图1中。在图1中，该天线，总地用数字(1)代表，包含任选的接地平面(2)，接地平面(2)基本上平行于天线元件(3和4)并由绝缘材料(5)与天线元件分开。绝缘材料可用来将天线机械地定位。当采用导电接地平面，该介电绝缘材料(5)的厚度优选大于天线操作波长的1/8。嵌入到天线元件(分别嵌入到3和4中)的金属嵌入件(6和7)连接到信号引线(分别连接8和9)上。金属嵌入件可如前面所述固定到天线元件上。信号引线可经由电缆(11)穿过接地平面(2)中的孔(10)进入天线。如上面所述，接地平面(2)是任选的。如果采用接地平面，则它也可由本发明导电热塑性元件构成。电缆(11)可借助接地平面内的金属嵌入件(未画出)将电缆的护套连接到导电接地平面上从而固定在天线上。
本发明单极天线的一种例子表示在图2中。在图2中，该天线，总地用数字(15)表示，包含任选的接地平面(16)，接地平面(16)由绝缘材料(18)与天线元件(17)隔开。天线元件(17)由本发明导电热塑性组合物成形，并且接地平面(16)可由某种导电热塑性组合物成形。可利用绝缘材料使天线保持机械地定位。在某些情况下(未画出)，辐射天线元件(17)被布置成垂直于接地平面并可成形为棒状、片状、某一形状的元件等。优选的是，辐射元件的高度大于3乘辐射天线元件横断面面积的平方根。高度1.17英寸的此种天线的例子将能在约1.5GHz的GPS频率很好地工作。插入到天线元件(17)中的金属嵌入件(19)连接到信号引线(20)上。金属嵌入件可按照前面所述固定在天线元件上。信号引线(20)可经由电缆(22)穿过接地平面中的孔(21)进入天线。例如，电缆(22)可以是同轴电缆，而同轴电缆中心导体(20)可借助金属嵌入件(19)连接到天线元件(17)上。接地导线(例如，同轴电缆中的护套)可借助接地平面中的金属嵌入件(未画出)连接到接地平面(16)上或者，在无接地平面的单极情况下，任其处于不连接状态。
本发明的一种共形天线的例子包含由导电热塑性组合物成形的辐射天线元件和接地平面。共形天线适用于希望采用一种低型面的天线或者可与电磁装置本体结合成一体的天线的情况。共形天线是一种这样的天线，它包括各自都具有薄板形状的辐射天线元件和接地平面，板厚度和板与板之间的间距由绝缘固定器提供。例如，构成辐射天线元件的板的面积的平方根可大于3乘厚度。
同轴电缆可穿过接地平面中的孔进入共形天线。同轴电缆的护套借助接地平面中的金属嵌入件连接到接地平面上。同轴电缆的中心导体借助辐射天线元件中的金属嵌入件连接到辐射天线元件上。替代地，同轴电缆可进入辐射天线元件与接地平面之间。同轴电缆护套借助接地平面中的金属嵌入件连接到接地平面上。同轴电缆中心导体借助辐射天线元件中的金属嵌入件连接到辐射天线元件上。
在本发明包含导电热塑性组合物的天线结构中，优选的是，绝缘材料包含未充填导电微米纤维的热塑性聚合物材料。特别是这样的天线结构，其中绝缘材料包含构成导电热塑性组合物基质的同一聚合物材料。辐射元件和接地平面的导电层以及绝缘层可独立地成形，然后用粘合剂彼此固定形成天线。该天线还可采用将某些或全部层挤出涂布或层压到基材上的方法来制作。基材可以是，例如，接地平面。
天线的某些组件可通过共挤塑而一起成形，特别是当这些组件相对地共平面时。例如，本发明共形天线可包含一个导电热塑性组合物层、一个绝缘热塑性材料层和另一个导电热塑性组合物层，从而组成多层共挤出片材。附加层还可任选地与这些天线组件共挤出。例如，可包括热塑性树脂的附加层以提供表面层来保护或改善天线结构的外观。特别是在导电、绝缘和表面层中都包含离聚物材料的多层结构。此种多层结构可通过片材热成形进一步加工成一定形状的制品。例如，可将多层结构片材成形为外壳元件用于便携式通讯装置或者可将它成形为一定形状的零件，该零件又可被包括在汽车零件如保险杠、护板或仪表板中。
本发明天线在各种装置中的应用可产生降低装置成本的效果，因为它简化装配(例如，把天线材料结合到外壳零部件中从而减少了零件数目)。本发明天线在各种装置中的应用还可提供，与配备传统金属天线的装置相比，性能的改善。
本发明的天线具有多种用途。例如，由导电热塑性组合物成形的偶极或单极天线可镶嵌在由绝缘材料成形的汽车保险杠中。
本发明天线可用于许多另外的场合。例如，交通工具如汽车或飞机玻璃窗的模塑件可包含本发明的天线，其中包含导电热塑性组合物的天线镶嵌在该模塑件中或者其中该模塑件至少部分地由导电热塑性组合物构成。本发明天线可镶嵌在便携式电子装置，例如，移动电话、个人电脑等的塑料外壳中，或者构成塑料外壳本身的一部分。此种具有本发明天线的装置的一个例子表示在图3中。在图3中，一种便携式电子装置(30)包含电路板(31)，其上安装了各种不同电子元件(32)。这些元件用于起它们预定目的的电子装置功能，但不包括起本发明天线的功能，因此在这里不再赘述。电路板(31)被罩在外壳(33)中，后者通常由不导电热塑性材料制成。在外壳(33)中镶嵌着单极天线元件(34)，后者通过信号引线(35)连接到电路板(31)。信号引线借助金属嵌入件(36)连接到天线元件(34)上。
虽然已结合本发明优选实施方案对本发明做了具体展示和描述，但本领域技术人员懂得，在不偏离本发明精神和范围的条件下可制定出各种不同对形式和细节的修改。
实施例
下面的实施例不过是说明性的，不应视为对这里所描述和/或所要求保护的本发明范围的限制。
导电热塑性组合物
材料的加工和试验说明
本发明导电热塑性组合物的实例包含分散在聚合物基质中的不锈钢纤维。有关具体实施例参见下面的表格1。这些组合物是通过不锈钢纤维和树脂切片在30mm双螺杆挤塑机中混炼制备的，包括：(a)将纤维和聚合物树脂二者一起从挤塑机尾部(即，第一区的进口)加入，或者(b)从挤塑机尾部加入树脂，随后在沿挤塑机机筒中间一点单独喂入纤维。混炼以后，导电热塑性组合物通过口型挤出并受到冷却，从而生产出挤出的纤维-聚合物复合材料线料。挤塑机螺杆速度在50～150的每分钟转数(RPM)之间变化，沿挤塑机机筒各个温度设定点维持在180℃～260℃之间。挤塑机模头温度维持在300℃，熔体温度介于230℃～310℃范围，取决于配方和螺杆速度。制备样品组合物采用的聚合物材料和不锈钢纤维将在下面的段落中描述。
如上所述，最初成形的组合物可进一步加工，例如，进行压塑或注塑。例如，采用压塑制备了几种5.5英寸长样品，过程如下。从如上所述制备的挤出线料上裁下一定长度并将这些长度线料放在直径0.5英寸、长5.5英寸的圆筒形模具中。充满的模具被加热到180℃，并在20吨压力下维持约10～20min。该复合材料样品和模具被挤压机中的流动冷却水冷却，在此期间对模具维持20吨的压力。一旦冷却，从模具中取出复合材料样品。
又采用单螺杆注塑机通过注塑制备若干试验样品，其中采用下列典型温度曲线和条件：
尾部(进口)：180℃
中点：180℃
前部(出口)：180℃
注嘴：180℃
模具：60℃
射料杆速度：快
螺杆速度：60RPM
注射时间：30s
保压时间：20s
总周期时间：60s
反压：6,895Pa(50psig)
最终样品的不锈钢含量采用标准灰化法测定，即：首先测定压塑复合材料的重量，然后通过将复合材料在750℃下加热1.5h将有机聚合物基质烧掉。冷却至室温后，测定留下的钢的重量，并计算钢在原样品中的百分数。见表2。
又测定了跨14.47cm(5.5英寸)棒状样品全长的电阻：在棒的每一端钻出0.3175cm(1/8英寸)深的孔并在每一端插入来自Fluke万用表(型号73-3)的探头。另外，还跨5.5英寸长一段的挤出线料两端的测定了挤出线料的样品的电阻。表2中给出的电阻是在Fluke万用表上显示的最小数值。这些线料样品的直径一般都太小，无法在每一端钻孔，因此电阻测定仅通过以探头接触每一切口端表面来实施。
组合物的挠曲模量采用在ASTM方法D790中描述的方法确定。样品是这样制备的：在180℃将几根15.24cm(6英寸)长如上所述制备的挤出线料压塑成7.62cm(3英寸)×15.24cm(6英寸)×0.3175cm(1/8英寸)试样片。这些试样片随后被模切成挠曲试样条以便符合挠曲模量试验的尺寸12.5cm×1.27cm×0.3175cm(5英寸×1/2英寸×1/8英寸)，结果载于表2中。
材料
A-共聚物，由乙烯、9wt％甲基丙烯酸和24wt％丙烯酸正丁酯组成，其中酸利用锌(II)阳离子进行了51％中和，以摩尔为基准计，制成一种MI等于0.6和298°K的挠曲模量为3.1×107Pa(4,500psi)的离聚物。
B-共聚物，由乙烯和15wt％甲基丙烯酸组成，其中酸利用锌(II)阳离子进行了58％中和，以摩尔为基准计，制成一种MI等于0.7和298°K的挠曲模量为3.4×108Pa(50,000psi)的离聚物。
C-共聚物，由乙烯和9wt％甲基丙烯酸组成，其中酸利用锌(II)阳离子进行了18％中和，以摩尔为基准计，制成一种MI等于5.0和298°K的挠曲模量为1.5×108Pa(22,000psi)的离聚物。
D-不锈钢纤维，涂以离聚物浆料，并且以从Bekaert FibreTechnologies获得的原封形式使用。以商品名Beki-ShieldGR75/C12-E销售的样品。
                                 表1
  实施例   挤塑机进料组合物(重量％)   挤塑机纤维进料位置和螺杆速度   不锈钢含量测定值，灰化法(重量％)   挠曲模量(Pa)
  12345678910   60％A/40％D60％A/40％D60％B/40％D80％B/20％D70％B/30％D60％B/40％D60％C/40％D60％C/40％D60％B/40％D60％B/40％D   Side-100RPMRear-100RPMRear-125RPMSide-125RPMSide-125RPMSide-125RPMSide-150RPMSide-50RPMSide-150RPMSide-50RPM   31％32％34％21％27％34％31％32％34％29％   4.095×1082.799×1086.205×1084.978×1085.861×1088.894×1086.095×1084.744×1086.605×1087.584×108
                                 表2
实施例   挤塑线料直径[cm]   挤塑线料跨5.5英寸两端电阻[Ω]   压塑圆柱体跨5.5英寸两端电阻(标称圆柱体直径0.5英寸)[Ω]
  12345678910   0.93980.93980.55880.45720.45720.43180.58420.58420.58420.6096   1017＞32,000,00088401965529248   32＞32,000,00026652＜22＜2
理想的是，导电热塑性组合物的制备应采用能制造均一组合物的最温和的加工历史，以维持导电纤维在基质内的完整性。两种导电性最好的实施例(实施例8和10)是通过将不锈钢纤维从机筒中点加入混合挤塑机的侧面并采用仅50rpm的螺杆速度制备的。这两个实例都表现出低于万用表测量仪器下限的电阻(即，小于2Ω)。采用灰化法确定不锈钢含量的导电组合物的评估给出具有纤维形态的钢灰分。
对混合物的过度加工会由于机械研磨作用导致导电纤维的纤维特性衰退，并可导致材料不具有高电导率(实施例3)。在该实施例中，虽然采用的是与实例10一样的配方，但是不锈钢纤维受到双螺杆机筒全长的作用并且螺杆速度达100rpm。这导致材料的电阻超过Fluke万用表的最大量程，32,000,000Ω。实例3是唯一当采用灰化法评估时产生具有粉末形态钢灰分的样品。
与传统天线的对比电气试验
由长130mm(5.125英寸)、横断面直径12.7mm(0.5英寸)的圆柱体组成、包含按照实施例8制备的导电热塑性组合物(CTC)的单极天线，通过压塑制成。此种材料的直流(DC)体积电导率经测定为1,272S/m(电阻率0.078Ω-cm)。将CTC单极放在尺寸为30.48cm×30.48cm(12英寸×12英寸)的方形铜接地平面的中心，并将其与地绝缘(实施例11)。对比天线由长度130mm(5.125英寸)和直径0.8mm(0.032英寸)的铜线制成。该金属天线形状在无线通讯系统中被普遍采用。该铜天线也放在类似于CTC天线的接地平面上。在连续2次试验中，CTC和铜天线用作发射天线，并采用一种标准宽带接收天线(由Polarad制造，型号CA-B)作为接收天线。将信号发生器的输出馈入到增益13dB(分贝)的放大器中，并采用频率300MHz～1,000MHz之间每隔100MHz的诸频率。发射和接收天线放置为彼此相距5m(15英尺)远。用频谱分析仪测定在各种试验频率下接收信号的强度。结果载于表3。
                      表3
               接收的信号(dBm/μW)
频率(MHz)   CTC天线(实施例11) 铜天线
  3004005006007008009001000   -39.2/0.12-26.3/2.3-29.9/1.02-23.8/4.16-26.2/2.39-24.7/3.38-24.6/3.46-37.0/0.20   -43.0/0.05-30.5/0.89-29.0/1.25-25.1/3.09-26.2/2.39-27.1/1.94-27.7/1.69-43.3/0.047
这两种天线，在130mm，在576MHz都是四分之一波长。按照天线理论和实践，四分之一波长是单极天线的最佳操作条件，这可获得与输入馈线的最佳阻抗匹配。特别是操作在约300MHz～约1,000MHz的本发明CTC天线。表3给出的结果表明，在接近576MHz的频率范围，这两种单极天线具有接近等同的性能，而在这范围以外，此时天线已不是四分之一波长，CTC天线将发射高得多的信号水平。例如，在300MHz，此时天线处于1/8(0.125)波长，CTC天线发射2.4倍于金属天线的信号强度。特别是操作在小于1/4波长的本发明CTC天线。这在由于对体积和质量有严格要求因而必须采用较短天线的商业和便携式无线领域显得特别重要。也有许多场合要求长于最佳(长度)的天线的场合，而在这样的条件下，CTC天线也提供更好的表现，正如在1,000MHz下与铜天线的比较所表明的。特别是，本发明操作在大于1/4波长的CTC天线。与现有天线相比的上述改善出乎传统天线实践的预料并提供出乎意料的优势。
在最佳四分之一波长模式中，此时两种天线提供接近相等的表现，CTC天线则具有相对于金属天线的机械优势，正如上面提到的。
实施例12～51
在表4中描述的组合物是通过按照类似于实施例1～10所述的那些技术在挤塑机中混炼各种材料制备的。组合物按照类似于实例1～10中描述的那些技术注塑或压塑制成约5.588cm±0.254cm(2.2±0.1英寸)长、1.27cm±0.254cm(0.5±0.05英寸)宽和0.3429cm±0.254cm(0.135±0.01英寸)厚的试样片。对试样片按照上面描述的程序并与同样尺寸的铜块(电导率5.8×107S/m)对比着测定了电导率、体积电阻率和天线性能，并载于表6中。
材料
F-聚丙烯均聚物
聚丙烯均聚物，密度0.909，MI为3.5，由Phillips Sumika以商品名Marlex HGX-030销售。
G-切碎的碳纤维，95％碳含量，6mm(0.25英寸)纤维长度，Panex35品级，Zoltek出品。
H-高密度聚乙烯，含有约1.1wt％马来酐共聚单体，MI为1.5～2.5，商品名FusabondE MB-100D。
I-乙烯与19wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中36％酸部分已采用锌(II)阳离子中和(2.57wt％)，从而生成MI等于1.0的离聚物。
J-磨碎的碳粉末，99.5％碳含量，约150μm(6密耳)标准平均长度，Panex 30品级，由Zoltek出品。
K-低密度聚乙烯，密度0.930，M1为1.5，品级1078，由Huntsman出品。
L-4mm不锈钢纤维，涂以离聚物浆料并以从Bekaert FibreTechnologies供货的原封形式使用。样品以商品名Beki-ShieldGR75/C12-E/4销售。
M-5mm不锈钢纤维，涂以离聚物浆料并以从Bekaert FibreTechnologies供货的原封形式使用。样品以商品名Beki-ShieldGR75/C12-E/5销售。
在表4～6中，“NA”是指“不适用”，“ND”是指“未测定”。在试验的样品采用不同方法制备的情况下，“CM”指样品采用压塑制备，而“IM”指样品采用注塑制备。
                        表4
样品注塑样品 组成   不锈钢含量测量值，灰化法(重量％) 挠曲模量(kpsi)
  C1121314压塑样品   100％C80％C/20％D70％C/30％D60％C/40％D   NA16.023.032.5   20.241.456.081.2
  151617181920212223242526272829303132   80％C/20％D70％C/30％D60％C/40％D80％C/20％D70％C/30％D60％C/40％D80％F/20％D70％F/30％D60％F/40％D80％C/20％G70％C/30％G60％C/40％G60％C/40％D100rpm60％E/40％D150rpm55％C/40％D/5％H100rpm55％C/40％D/5％H150rpm50％C/40％D/10％H100rpm50％C/40％D/10％H150rpm   NDNDND15.523.032.016.022.530.5NANANA32.033.035.536.535.532.5   46.365.710042.968.1121257315332444430841CM-108IM-86.2CM-88.2IM-67.4CM-90.8IM-82.0CM-107IM-75.3CM-111IM-83.4CM-97.4IM-72.5
样品 组成   不锈钢含量测量值，灰化法(重量％) 挠曲模量(kpsi)
33C2343536373839404142434445464748495051   60％C/40％D100％I80％I/20％D60％I/40％D60％C/40％D+5％ZnO60％I/40％D+5％ZnO60％I/40％D+10％ZnO60％C/40％G60％C/35％G/5％J60％C/30％G/10％J60％K/40％G60％K/35％G/5％J60％K/30％G/10％J60％C/30％G/10％J60％C/20％G/20％J54.5％I/27.3％G/18.2％J60％C/30％G/10％J60％C/20％G/20％J60％K/30％G/10％J60％K/20％G/20％J 33.5NA19.543.0373736NANANANANANANANANANANANANA   CM-119IM-87.7CM-56.1CM-108IM-69.7CM-221IM-157CM-146IM-119CM-224IM-162CM-220IM-185812896777728ND61781167512001190854598482
实施例12～51的材料是通过将材料块机械加工成下列尺寸的块而制成试验天线的：57.15mm长×12.7mm宽×3.18mm厚(2.25英寸×0.5英寸宽×0.12英寸)。将天线作为单极天线用在尺寸为30.48cm×30.48cm(12英寸×12英寸)的铜接地平面上。试验天线的长尺寸6.65cm(2.25英寸)垂直于接地平面放置，并在天线与接地平面之间放置0.254cm(0.1英寸)厚PTFE(聚四氟乙烯)层。用该试验天线来接收来自发射天线发出的1.0GHz信号，发射天线是宽带Polarad锥形天线(型号C-AB)并放在60.96cm(2英尺)距离的紧凑范围内。单极天线的长度(57.15mm)为1GHz下的波长的20％，这接近最佳四分之一波长单极天线。所有试验天线都与一种尺寸与试验天线相同的铜块天线进行比较。从每一种情况接收的信号都与铜块天线接收的信号，以dB为单位，进行比较，然后换算为低于铜的百分数(即，“低于铜块的dB信号”根据数学方法换算为表5中所示“铜的振幅的百分数”，采用下列指数公式：
[10**(0.10*(低于铜块的dB信号))]*100。
注意，这些试验中使用的与铜天线的比较在本质上不同于用来提供表3数据的比较。在那个试验中，比较是针对类似于典型无线系统中使用的那类铜导线天线的。表3中的数据提供一组宽带数据，将试验天线的性能与铜导线天线在宽频率范围上进行比较。而表5中的数据则是在一种频率下比较不同组合物天线和对应铜块天线之间的信号强度。
                           表5
实施例 电导率(S/m)   低于铜块的dB信号 为铜的振幅的％   体积电阻率(Ω-cm)
  1213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243   非常低8.6403398123934861181344441430054169744811613053325241891294920692817294235876365517213522062135675756500817ND   -8.85-2.95-0.95-0.90-1.00-0.55-2.00-0.65-0.55-0.57-0.63-0.40-1.60-1.000.00-0.55-0.52-0.37-0.52-0.44-0.65-0.45-0.70-0.35-0.35-0.65-0.59-0.47-0.40-0.28-0.55ND   13.0050.7080.3081.3079.4088.1063.0086.0088.1087.7086.5091.2069.2079.4088.5088.1088.7091.8088.7090.3686.1090.1085.1092.2092.2086.1087.2989.7090.2093.7588.10ND   非常高11.620.250.250.080.030.850.070.020.030.020.010.860.760.190.040.050.030.050.040.030.030.160.020.050.050.050.150.130.200.12ND
实施例 电导率(S/m)   低于铜块的dB信号 为铜的振幅的％   体积电阻率(Ω-cm)
  4445464748495051   5253782707913363302236   -0.55-0.81-0.83-0.83-1.06-1.26-0.68-0.72   88.1082.9982.6082.6078.3474.8285.5184.72   0.190.260.371.250.751.570.330.42
工业应用
从上面所述可以看出，一种天线，它包含一种导电热塑性组合物，后者包含15～70wt％分散在结构基质中的导电纤维，其中所述结构基质包含至少一种在1kHz的介电常数小于5.0的热塑性结构树脂，例如，E/X/Y共聚物，其中E是乙烯，X由C3～C8α，β烯属不饱和羧酸衍生而来，并且Y由丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯衍生而来，其中烷基基团具有1～8个碳原子，且其中X以E/X/Y共聚物的2～30wt％的数量存在，Y以E/X/Y共聚物的0～40wt％的数量存在，并且所述E/X/Y共聚物的重均分子量介于80,000～500,000并且至少部分地被一种或多种碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子中和，可经济地制造并且性能优于铜天线。

Claims (37)

1.一种天线，它包含一种导电热塑性组合物，后者包含15～70wt％分散在结构基质中的导电纤维，其中所述结构基质含有至少一种在1kHz下介电常数小于约5.0的热塑性结构树脂；条件是
(i)当所述组合物包含聚酰胺树脂或环氧树脂时，还必须存在附加热塑性结构树脂；
(ii)当所述组合物包含聚酯树脂时，还必须存在除丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯树脂以外的附加热塑性结构树脂。
2.权利要求1的天线，其中导电热塑性组合物包含至少一种在1kHz下介电常数小于3.0的热塑性结构树脂。
3.权利要求1的天线，其中导电热塑性组合物包含至少一种在1kHz下介电常数介于2.0～2.8的热塑性结构树脂。
4.权利要求1的天线，其中导电热塑性组合物包含至少一种热塑性结构树脂，该热塑性结构树脂选自聚烯烃；聚苯醚；氟化聚合物；以及离聚物树脂。
5.权利要求4的天线，其中导电热塑性组合物包含离聚物树脂。
6.权利要求5的天线，其中导电热塑性组合物包含离聚物树脂，该离聚物树脂包含一种或多种E/X/Y共聚物，其中E是乙烯，X由C3～C8α，β烯属不饱和羧酸衍生而来，并且Y由丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯衍生而来，其中烷基基团具有1～8个碳原子，且其中X以E/X/Y共聚物的2～30wt％的数量存在，Y以E/X/Y共聚物的0～40wt％的数量存在，并且所述E/X/Y共聚物的重均分子量介于80,000～500,000并且至少部分地被一种或多种碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子中和。
7.权利要求6的天线，其中所述E/X/Y共聚物是具有7～20wt％丙烯酸或甲基丙烯酸作为X，和0～30wt％(甲基)丙烯酸烷基酯作为Y的乙烯共聚物。
8.权利要求7的天线，其中所述E/X/Y共聚物具有0～15wt％(甲基)丙烯酸烷基酯作为Y。
9.权利要求7的天线，其中所述E/X/Y共聚物选自：乙烯、9wt％甲基丙烯酸和24wt％丙烯酸正丁酯的共聚物，其中51％羧酸基团利用锌(II)阳离子中和了；乙烯和15wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中58％羧酸基团利用锌(II)阳离子中和了；乙烯和9wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中酸的18％利用锌(II)阳离子中和了；以及乙烯和19wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中36％羧酸基团利用锌(II)阳离子中和了。
10.权利要求9的天线，其中所述E/X/Y共聚物选自：乙烯、9wt％甲基丙烯酸和24wt％丙烯酸正丁酯的共聚物，其中51％的酸利用锌(II)阳离子中和了；乙烯和15wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中58％的酸利用锌(II)阳离子中和了；和乙烯和9wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中酸的18％利用锌(II)阳离子中和了。
11.权利要求7的天线，其中所述E/X/Y共聚物与至少一种附加非离聚物热塑性树脂进行掺混，该树脂选自聚氨酯；聚脲；聚酰胺；聚酯；聚碳酸酯；聚苯乙烯；丙烯酸类；共聚醚酯；共聚醚酰胺；共聚醚氨酯；共聚醚脲；聚烯烃；弹性体聚烯烃；聚乙烯；聚丙烯；由乙烯与选自醋酸乙烯、(甲基)丙烯酸烷基酯、一氧化碳和含环氧共聚单体的极性共聚单体之间的共聚衍生的乙烯共聚物；马来酐改性的聚合物；以及基于苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的热塑性弹性体。
12.权利要求11的天线，其中所述E/X/Y共聚物与含约1wt％马来酐共聚单体的聚乙烯进行掺混。
13.权利要求4的天线，其中导电热塑性组合物包含聚乙烯树脂。
14.权利要求4的天线，其中导电热塑性组合物包含聚丙烯树脂。
15.权利要求1～14中任何一项的天线，其中导电热塑性组合物包含不锈钢纤维作为导电纤维。
16.权利要求15的天线，其中导电热塑性组合物包含18wt％～60wt％不锈钢纤维。
17.权利要求16的天线，其中导电热塑性组合物包含25wt％～50wt％不锈钢纤维。
18.权利要求17的天线，其中导电热塑性组合物包含28wt％～42wt％不锈钢纤维。
19.权利要求1～14中任何一项的天线，其中导电热塑性组合物包含碳纤维作为导电纤维。
20.一种导电热塑性组合物，包含15～70wt％导电纤维，后者分散在含有离聚物树脂的结构基质中。
21.权利要求20的导电热塑性组合物，其中离聚物树脂包含一种或多种E/X/Y共聚物，其中E是乙烯，X由C3～C8α，β烯属不饱和羧酸衍生而来，并且Y由丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯衍生而来，其中烷基基团具有1～8个碳原子，且其中X以E/X/Y共聚物的2～30wt％的数量存在，Y以E/X/Y共聚物的0～40wt％的数量存在，并且所述E/X/Y共聚物的重均分子量介于80,000～500,000并且至少部分地被一种或多种碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子中和。
22.权利要求21的导电热塑性组合物，其中所述E/X/Y共聚物是具有7～20wt％丙烯酸或甲基丙烯酸作为X，和0～30wt％(甲基)丙烯酸烷基酯作为Y的乙烯共聚物。
23.权利要求22的导电热塑性组合物，其中所述E/X/Y共聚物具有0～15wt％(甲基)丙烯酸烷基酯作为Y。
24.权利要求21的导电热塑性组合物，其中所述E/X/Y共聚物选自：乙烯、9wt％甲基丙烯酸和24wt％丙烯酸正丁酯的共聚物，其中51％羧酸基团利用锌(II)阳离子中和了；乙烯和15wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中58％羧酸基团利用锌(II)阳离子中和了；乙烯和9wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中酸的18％利用锌(II)阳离子中和了；以及乙烯和19wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中36％羧酸基团利用锌(II)阳离子中和了。
25.权利要求24的导电热塑性组合物，其中所述E/X/Y共聚物选自：乙烯、9wt％甲基丙烯酸和24wt％丙烯酸正丁酯的共聚物，其中酸的51％利用锌(II)阳离子中和了；乙烯和15wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中酸的58％利用锌(II)阳离子中和了；乙烯和9wt％甲基丙烯酸的共聚物，其中酸的18％利用锌(II)阳离子中和了。
26.权利要求20～25中任何一项的导电热塑性组合物，其中导电热塑性组合物包含不锈钢纤维作为导电纤维。
27.权利要求26的导电热塑性组合物，其中导电热塑性组合物包含18wt％～60wt％不锈钢纤维。
28.权利要求27的导电热塑性组合物，其中导电热塑性组合物包含25wt％～50重量不锈钢纤维。
29.权利要求28的导电热塑性组合物，其中导电热塑性组合物包含28wt％～42wt％不锈钢纤维。
30.一种导电热塑性组合物，包含15～70wt％导电纤维，后者分散在含有聚烯烃树脂的结构基质中。
31.权利要求30的导电热塑性组合物，其中导电热塑性组合物包含含有聚乙烯树脂的结构基质。
32.权利要求31的导电热塑性组合物，其中导电热塑性组合物包含18wt％～60wt％不锈钢纤维。
33.权利要求30的导电热塑性组合物，其中导电热塑性组合物包含含有聚丙烯树脂的结构基质。
34.权利要求33的导电热塑性组合物，其中导电热塑性组合物包含18wt％～60wt％不锈钢纤维。
35.一种制造天线的方法，包括：
(a)将15～70wt％导电纤维分散在包含至少一种在1kHz下介电常数小于约5.0的热塑性结构树脂的结构基质中，从而形成一种导电热塑性组合物；
(b)将所述导电热塑性组合物成形为天线要求的形状；条件是
(i)当所述组合物包含聚酰胺树脂或环氧树脂时，还必须存在附加热塑性结构树脂；
(ii)当所述组合物包含聚酯树脂时，还必须存在除丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯树脂以外的附加热塑性结构树脂。
36.权利要求35的方法，其中结构基质含至少一种在1kHz下介电常数小于3.0的热塑性结构树脂。
37.在一种天线元件中，包含一种含有分散的导电纤维的结构基质，其中改进之处包括，作为所述结构基质采用一种离聚物树脂，该离聚物树脂包含一种或多种E/X/Y共聚物，其中E是乙烯，X由C3～C8α，β烯属不饱和羧酸衍生而来，并且Y由丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯衍生而来，其中烷基基团具有1～8个碳原子，且其中X以E/X/Y共聚物的2～30wt％的数量存在，Y以E/X/Y共聚物的0～40wt％的数量存在，并且所述E/X/Y共聚物的重均分子量介于80,000～500,000并且至少部分地被一种或多种碱金属、过渡金属或碱土金属阳离子中和。
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