TWI789007B - 導電聚酯疊層結構及導電包裝材料 - Google Patents

導電聚酯疊層結構及導電包裝材料 Download PDF

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Abstract

本發明公開一種導電聚酯疊層結構，其包含一主結構支撐層及兩個導電層。每個導電層是由導電聚酯組成物所形成。導電聚酯組成物包含聚酯基質材料及導電補強材料。導電補強材料包含多條奈米碳管（carbon nanotubes），並且多條奈米碳管分散於聚酯基質材料中。在每條奈米碳管中，奈米碳管的長度定義為L，奈米碳管的直徑定義為D且是介於1奈米至30奈米之間，並且奈米碳管的L/D值是介於300至2,000之間。多條奈米碳管彼此接觸以形成多個接觸點，以使得導電聚酯組成物具有不大於10 7Ω/sq的一表面阻抗。

Description

導電聚酯疊層結構及導電包裝材料
本發明涉及一種聚酯疊層結構，特別是涉及一種導電聚酯疊層結構及導電包裝材料。
在現有技術中，具有真空成型需求的導電片材主要以聚苯乙烯(PS)為主。導電聚苯乙烯是以高比例(如：大於10wt.%)的碳黑添加來補強聚苯乙烯的導電特性。然而，高比例的填充材料添加將於真空成型延伸時，容易產生填充材料脫落的現象，造成成品的損壞。此外，聚苯乙烯的耐衝擊強度不足，容易產生脆化的現象。
於是，本發明人有感上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種導電聚酯疊層結構及導電包裝材料。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種導電聚酯疊層結構，其包括：一主結構支撐層，其具有位於相反側的兩個側表面；以及兩個導電層，其分別形成於所述主結構支撐層 的兩個所述側表面上；其中，每個所述導電層是由一導電聚酯組成物所形成，並且在每個所述導電層中，所述導電聚酯組成物包含有：一聚酯基質材料；以及一導電補強材料，所述導電補強材料包含有多條奈米碳管(carbon nanotubes)，並且多條所述奈米碳管分散於所述聚酯基質材料中；其中，在每條所述奈米碳管中，所述奈米碳管的長度定義為L，所述奈米碳管的直徑定義為D且是介於1奈米至30奈米之間，並且所述奈米碳管的L/D值是介於300至2,000之間；其中，多條所述奈米碳管彼此接觸以形成多個接觸點，以使得所述導電層的表面具有不大於107Ω/sq的一表面阻抗。
優選地，所述主結構支撐層是由一高分子樹脂材料所形成，並且所述主結構支撐層經配置提供所述導電聚酯疊層結構的整體具有不小於4.2KJ/m2的一耐衝擊強度。
優選地，所述高分子樹脂材料為一聚酯樹脂材料，所述聚酯樹脂材料為由間苯二甲酸(IPA)改質的共聚酯，並且所述聚酯樹脂材料具有低結晶度；其中，基於所述聚酯樹脂材料的總重，所述間苯二甲酸含量範圍是介於1wt.%至10wt.%。
優選地，所述主結構支撐層及兩個所述導電層是通過共擠押出(co-extrusion)的方式形成為具有三明治結構的所述導電聚酯片狀材料。
優選地，所述主結構支撐層的厚度大於每個所述導電層的厚度，並且所述主結構支撐層的厚度是介於80微米至1,400微米之間，而每個所述導電層的厚度是介於10微米至200微米之間。
優選地，在每條所述奈米碳管中，所述長度是介於10微米至20微米之間，所述直徑是介於5奈米至20奈米之間，並且所述L/D值是介於 1,000至2,000之間。
優選地，基於所述導電聚酯組成物的總重，所述聚酯基質材料的含量範圍是介於70wt.%至95wt.%之間，並且所述導電補強材料的含量範圍是介於1.5wt.%至10wt.%之間。
優選地，所述導電補強材料的多條所述奈米碳管為具有多層碳原子結構的多壁奈米碳管(multi-walled carbon nanotubes，MWCNT)。
優選地，所述導電聚酯組成物進一步包含：一相容劑，所述相容劑經配置輔助多條所述奈米碳管分散於所述聚酯基質材料中；其中，基於所述導電聚酯組成物的總重，所述相容劑的含量範圍是介於1.5wt%至10wt%之間。
優選地，所述導電補強材料的多條所述奈米碳管是選自由羥基化奈米碳管及羧基化奈米碳管所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述相容劑為經由甲基丙烯酸縮水甘油酯(glycidyl methacrylate，GMA)接枝、改質、或共聚合的聚烯烴相容劑、或矽氧烷化合物(siloxane)。
優選地，所述相容劑的分子結構中的甲基丙烯酸縮水甘油酯能於一混煉的過程中產生開環反應(ring cleavage)，並且所述甲基丙烯酸縮水甘油酯中的環氧基能於所述開環反應後與所述奈米碳管表面上的反應性官能基及/或所述聚酯基質材料分子結構中的酯基(ester group)進行化學反應，以使得所述奈米碳管分散於所述聚酯基質材料中；其中，所述奈米碳管表面的反應性官能基為羥基(-OH)官能基及羧基(-COOH)官能基的至少其中之一。
優選地，所述導電補強材料的多條所述奈米碳管是選自由羥基化多壁奈米碳管(hydroxylate multi walled carbon nanotubes)及羧基化多壁奈米碳管(carboxylic multi walled carbon nanotubes)所組成的 材料群組的至少其中之一。
優選地，所述相容劑是選自由乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(E-MA-GMA)、聚烯烴彈性體接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(POE-g-GMA)、聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(PE-g-GMA)、及矽氧烷化合物(siloxane)，所組成的材料群組的至少其中之一。
優選地，所述導電聚酯組成物進一步包含：一抗氧化劑及一黑色母；其中，基於所述導電聚酯組成物的總重，所述抗氧化劑的含量範圍是介於0.1wt%至1wt%之間，並且所述黑色母的含量範圍是介於1wt%至5wt%之間。
優選地，每個所述導電層的所述導電聚酯組成物經配置通過一雙螺桿製程進行混煉改質。
優選地，所述導電聚酯疊層結構能通過一真空成型製程被延伸；其中，在所述導電聚酯疊層結構未經延伸前，每個所述導電層的表面具有介於103Ω/sq至104Ω/sq的一表面阻抗；其中，在所述導電聚酯疊層結構沿著一延伸方向經過200%至400%的延伸後，每個所述導電層的表面具有介於104Ω/sq至107Ω/sq的一表面阻抗。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中另一技術方案是，提供一種導電聚酯疊層結構，其包括：一主結構支撐層，其具有位於相反側的兩個側表面；以及一個導電層，其形成於所述主結構支撐層的其中一個所述側表面上；其中，所述導電層是由一導電聚酯組成物所形成，並且所述導電聚酯組成物包含有：一聚酯基質材料；以及一導電補強材料，所述導電補強材料包含有多條奈米碳管(carbon nanotubes)，並且多條所述奈米碳管分散於所述聚酯基質材料中；其中，在每條所述奈米碳 管中，所述奈米碳管的長度定義為L，所述奈米碳管的直徑定義為D且是介於1奈米至30奈米之間，並且所述奈米碳管的L/D值是介於300至2,000之間；其中，多條所述奈米碳管彼此接觸以形成多個接觸點，以使得所述導電層的表面具有不大於107Ω/sq的一表面阻抗。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中另一技術方案是，提供一種導電包裝材料，其特徵在於，所述導電包裝材料是由如上所述的導電聚酯疊層結構通過一真空成型製程延伸所形成。
本發明的有益效果在於，本發明所提供的導電聚酯疊層結構及導電包裝材料，其能通過“所述導電補強材料包含有多條奈米碳管(carbon nanotubes)，並且多條所述奈米碳管分散於所述聚酯基質材料中；其中，在每條所述奈米碳管中，所述奈米碳管的長度定義為L，所述奈米碳管的直徑定義為D且是介於1奈米至30奈米之間，並且所述奈米碳管的L/D值是介於300至2,000之間；其中，多條所述奈米碳管彼此接觸以形成多個接觸點，以使得所述導電聚酯組成物具有不大於107Ω/sq的一表面阻抗”的技術方案，以使得所述導電聚酯組成物在少量添加導電補強材料的情況下，仍然能具有高的導電特性，並且所述導電聚酯疊層結構在經過高倍率延伸後仍然能具有高的導電特性。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
E、E’:導電聚酯疊層結構
A:導電層
100:導電聚酯組成物
1:聚酯基質材料
2:導電補強材料
21:奈米碳管
B:主結構支撐層
P:接觸點
L:長度
D:直徑
圖1為本發明第一實施例導電聚酯疊層結構的示意圖。
圖2為圖1導電聚酯疊層結構經延伸的示意圖。
圖3為本發明實施例導電聚酯組成物中奈米碳管的示意圖。
圖4為本發明第二實施例導電聚酯疊層結構的示意圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[第一實施例]
如圖1至圖3所示，本發明第一實施例公開一種導電聚酯疊層結構E。所述導電聚酯疊層結構E能通過一真空成型製程(vacuum forming process)被延伸，並且所述導電聚酯疊層結構E在被延伸後仍能具有高的導電特性。所述導電聚酯疊層結構E為通過共擠壓出(co-extrusion)方式所形成的三明治結構(A-B-A)。三明治結構的兩個表層A為具有高導電特性的導電層，並且三明治結構的中間層B為具有低結晶度且能提供支撐性的聚酯主結構支撐層。
本發明的目的之一在於，所述導電聚酯疊層結構E在通過真空成型製程延伸且經過高倍率延伸後，仍具有高的導電特性。據此，所述導電聚酯疊層結構E可以應用於具有真空成型需求及導電需求的電子包裝材料，諸如：電子載盤(carrier tray)或電子載帶(carrier tape)。
更具體而言，如圖1所示，所述導電聚酯疊層結構E包含有一主結構支撐層B及兩個導電層A。所述主結構支撐層B具有位於相反側的兩個側表面(圖未標號)，並且兩個所述導電層A分別形成於主結構支撐層B的兩個側表面上。
所述主結構支撐層B具有較高的耐衝擊強度(impact strength)，其能提供所述導電聚酯疊層結構E良好的支撐性。所述主結構支撐層B是由一高分子樹脂材料所形成，並且所述主結構支撐層B經配置提供導電聚酯疊層結構E的整體具有不小於4.2KJ/m2的一耐衝擊強度、優選不小於4.5KJ/m2、且特優選不小於4.8KJ/m2。
所述高分子樹脂材料可以例如是諸如：PET、PE、PP、ABS、PA、PC、POM、PBT等具有較高耐衝擊強度且適合用於射出成型或押出成型的樹脂材料。在本實施例中，所述高分子樹脂材料優選為聚酯樹脂材料(polyester resin material)。其中，所述聚酯樹脂材料為由間苯二甲酸(IPA)改質的共聚酯，並且所述聚酯樹脂材料具有低結晶度。舉例來說，所述聚酯樹脂材料具有不大於20%的結晶度、優選不大於15%、且特優選不大於12%，但本發明不受限於此。在含量範圍方面，基於所述聚酯樹脂材料的總重，所述間苯二甲酸含量範圍是介於1wt.%至10wt.%。
請繼續參閱圖1所示，兩個所述導電層A皆具有高的導電性，其能提供所述導電聚酯疊層結構E的表層具有高的導電性，以使得所述導電聚酯疊層結構E適合用於做為電子包裝材料。
進一步地說，每個所述導電層A是由一導電聚酯組成物100所形成。在每個所述導電層A中，所述導電聚酯組成物100包含有：一聚酯基質材料1及一導電補強材料2。
本實施例的導電聚酯組成物100能通過其導電補強材料2的材料種類選擇及含量範圍調整、而具有高的導電特性。再著，本實施例的導電聚酯組成物100在經過高倍率延伸後、仍然能具有高的導電特性。
在本實施例中，所述聚酯基質材料1為導電聚酯組成物100的基質材料。所述聚酯基質材料1是由二元酸與二元醇或其衍生物通過縮合聚合反應而獲得的高分子聚合物。也就是說，所述聚酯基質材料1為聚酯材料。優選地，所述聚酯材料為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。特優選地，所述聚酯材料為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，但本發明不受限於此。
在含量範圍方面，基於所述導電聚酯組成物100的總重，所述聚酯基質材料1的含量範圍優選是介於70wt.%至95wt.%之間、且特優選是介於75wt.%至95wt.%之間。
上述形成聚酯材料中的二元酸為對苯二甲酸、間苯二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸2,6-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸、聯苯甲酸、二苯基乙烷二羧酸、二苯基碸二羧酸、蒽-2,6-二羧酸、1,3-環戊烷二甲酸、1,3-環己烷二甲酸、1,4-環己烷二甲酸、丙二酸、二甲基丙二酸、丁二酸、3,3-丁二酸二乙酯、戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、辛二酸、及十二烷二酸中的至少其中一種。
再者，上述形成聚酯材料中的二元醇為乙二醇、丙二醇、六亞甲二醇、新戊二醇、1,2-環己二甲醇、1,4-環己二甲醇、1,10-癸二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、及2,2-雙(4-羥苯基)丙烷或雙 (4-羥苯)碸中的至少其中一種。
請繼續參閱圖1所示，為了使所述導電聚酯組成物100能具有高的導電特性，所述導電補強材料2包含有多條奈米碳管21(carbon nanotubes)，並且多條所述奈米碳管21是平均地分散於聚酯基質材料1中。
如圖3所示，在每條所述奈米碳管21中，所述奈米碳管21的長度定義為L且是介於5微米(micrometer)至30微米之間，並且所述奈米碳管21的直徑定義為D且是介於1奈米(nanometer)至30奈米之間。再者，所述奈米碳管21的L/D值(又稱長徑比)是介於300至2,000之間。
值得一提的是，在本實施例中，當多條所述奈米碳管21分散於聚酯基質材料1中時，多條所述奈米碳管21於聚酯基質材料1中是連續分散且彼此接觸、從而形成有連續分佈的多個接觸點P(如圖1所示)。藉此，多條所述奈米碳管21能彼此相連，以使得所述導電聚酯組成物100能具有高的導電特性及低的表面阻抗。具體來說，所述導電聚酯組成物100具有不大於107Ω/sq的一表面阻抗(surface impedance)。
在本發明的一實施例中，為了使所述導電聚酯組成物100在延伸後仍然能夠具有高的導電特性及低的表面阻抗，所述奈米碳管21的尺寸規格具有一優選範圍。具體來說，在每條所述奈米碳管21中，所述奈米碳管21的長度L優選是介於10微米至20微米之間、所述奈米碳管21的直徑D優選是介於3奈米至20奈米之間，並且所述奈米碳管21的L/D值優選是介於1,000至2,000之間。由於本實施例奈米碳管21的長度L足夠長、且L/D值足夠高，因此本實施例的導電聚酯組成物100在經過高倍率延伸(如200%至400%的延伸)後、仍然能具有連續分佈的多個接觸點P(如圖2所示)、從而具有高的導電特性。
在含量範圍方面，基於所述導電聚酯組成物100的總重，所述導電補強材料2的含量範圍優選是介於1.5wt.%至10wt.%之間、且特優選是介於 2wt.%至5wt.%之間。也就是說，所述導電補強材料2的多條奈米碳管21於導電聚酯組成物100中僅是少量的添加(不大於10wt.%的添加)，即能使得所述導電聚酯組成物100具有高的導電特性及低的表面阻抗。
若所述導電補強材料2的含量低於上述含量範圍的下限值(如：低於1.5wt.%)，則多條所述奈米碳管21於導電聚酯組成物100中將無法形成足夠量的接觸點，而使得所述導電聚酯組成物100無法具有高的導電特性及低的表面阻抗。反之，若所述導電補強材料2的含量高於上述含量範圍的上限值(如：高於10wt.%)，則多條所述奈米碳管21於導電聚酯組成物100中可能會有分散性不佳的問題，並且所述導電聚酯組成物100可能會存在加工性不佳且不容易延伸的問題。
在材料種類方面，多條所述奈米碳管21可以是選自由單壁奈米碳管(single-walled carbon nanotubes，SWCNT)、雙壁奈米碳管(double-walled carbon nanotubes，DWCNT)、及多壁奈米碳管(multi-walled carbon nanotubes，MWCNT)所組成的材料群組的至少其中之一。
如圖3所示，在本發明的一實施例中，多條所述奈米碳管21優選為具有多層碳原子結構的多壁奈米碳管(MWCNT)。採用多壁奈米碳管的優點在於，多壁奈米碳管之結構對稱性較低，其較易進行表面改質，以提升其與樹脂材料之間的相容性與分散性。另外，多壁奈米碳管的結構為幾層到幾十層的同心單壁圓管捲疊而成，其更適合用於延伸，且延伸後較不容易產生斷裂或結構被破壞的問題。由於本實施例的導電聚酯組成物100在應用上需要經過高倍率延伸，因此採用多壁奈米碳管可以使材料具有較寬廣的可延伸範圍。
在本發明的一實施例中，為了提升所述導電補強材料2於聚酯基質材料1中的相容性及分散性，所述導電聚酯組成物100進一步包含有一相容 劑(圖未繪示)。其中，所述相容劑經配置輔助多條奈米碳管21分散於聚酯基質材料1中。
在含量範圍方面，基於所述導電聚酯組成物100的總重，所述相容劑的含量範圍優選是介於1.5wt%至10wt%之間、且特優選是介於2wt%至10wt%之間。
為了使所述相容劑能用來有效地提升奈米碳管21於聚酯基質材料1中的分散性，所述相容劑與奈米碳管之間具有一較佳的重量比例範圍。
具體而言，所述相容劑與奈米碳管之間的重量比例範圍是介於2：1至1：1之間。舉例來說，在所述導電聚酯組成物100中，所述相容劑的含量可以例如是6wt%，並且所述奈米碳管的含量可以例如是3wt%。再者，所述相容劑的含量可以例如是3wt%，並且所述奈米碳管的含量可以例如是3wt%。換個角度說，所述相容劑的含量較佳地是至少不小於奈米碳管的含量範圍，但本發明不受限於此。
在本發明的一實施例中，為了提升所述導電補強材料2於聚酯基質材料1中的相容性及分散性，所述導電補強材料2的多條奈米碳管21是選自由羥基化奈米碳管(hydroxylated carbon nanotubes)及羧基化奈米碳管(carboxylic carbon nanotubes)所組成的材料群組的至少其中之一。也就是說，所述奈米碳管21為經由羥基改質(-OH modified)或羧基改質(-COOH modified)的奈米碳管21。再者，所述相容劑為經由甲基丙烯酸縮水甘油酯(glycidyl methacrylate，GMA)接枝、改質、或共聚合的聚烯烴相容劑、或矽氧烷化合物。
根據上述配置，所述相容劑的分子結構中的甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)能於一混煉改質的過程中產生開環反應(ring cleavage)，並且所述甲基丙烯酸縮水甘油酯中的環氧基(epoxy group)能於所述開環反應 後與奈米碳管21表面上的反應性官能基及/或所述聚酯基質材料1分子結構中的酯基(ester group)進行化學反應(如：共價鍵結)，以使得所述奈米碳管21能與聚酯基質材料1更相容、且更均勻地分散於聚酯基質材料1中。
其中，所述奈米碳管21表面的反應性官能基為羥基(-OH)官能基及羧基(-COOH)官能基的至少其中之一。再者，所述甲基丙烯酸縮水甘油酯中的環氧基(epoxy group)可以例如是與奈米碳管21表面上的反應性官能基及/或所述聚酯基質材料1分子結構中的酯基(ester group)進行共價鍵結(covalent bonding)。
更具體而言，在本發明的一實施例中，所述導電補強材料2的多條奈米碳管21優選是選自由羥基化多壁奈米碳管(hydroxylate multi walled carbon nanotubes)及羧基化多壁奈米碳管(carboxylic multi walled carbon nanotubes)所組成的材料群組的至少其中之一，但本發明不受限於此。
更具體而言，在本發明的一實施例中，所述相容劑是選自由乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(E-MA-GMA)、聚烯烴彈性體接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(POE-g-GMA)、聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(PE-g-GMA)、及矽氧烷化合物(siloxane)，所組成的材料群組的至少其中之一。優選地，所述相容劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(E-MA-GMA)搭配矽氧烷化合物，但本發明不受限於此。
值得一提的是，在上述相容劑中，甲基丙烯酸縮水甘油酯(以下簡稱GMA)的分子結構內含有碳碳雙鍵和環氧基的反應性雙官能團。GMA本身是一種不溶於水、且易溶於有機溶劑的無色透明液體。GMA對皮膚和黏膜具有刺激性，但幾乎無毒。GMA含有雙官能團，其既可以進行自由基型反應，又可以進行離子型反應，因此具有很高的反應活性，從而可以廣泛地應用於高分子材料的合成及改進。諸如：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙 烯-辛烯(POE)等聚烯烴，經由GMA接枝改質後可以顯著提高聚合物的黏結能力及親水性及其與高分子樹脂之間的相容性。
在本發明的一實施例中，為了提升所述導電聚酯組成物100整體的抗氧化特性，所述導電聚酯組成物100進一步包含有一抗氧化劑(antioxidants)。在含量範圍方面，基於所述導電聚酯組成物100的總重，所述抗氧化劑的含量範圍是介於0.1wt%至1wt%之間，但本發明不受限於此。
在材料種類方面，所述抗氧化劑可以例如是選自由受阻酚系抗氧化劑、酚類抗氧化劑、混合型抗氧化劑、亞磷酸酯系抗氧化劑、及複合型抗氧化劑所組成的材料群組的至少其中之一。優選地，所述抗氧化劑為亞磷酸類抗氧化劑與受阻酚類抗氧劑的複合物。
在本發明的一實施例中，為了提升所述導電聚酯組成物100整體的黑色程度，所述導電聚酯組成物100進一步包含有一黑色母(black master batches)。在含量範圍方面，基於所述導電聚酯組成物100的總重，所述黑色母的含量範圍是介於1wt%至5wt%之間，但本發明不受限於此。黑色母添加目的係控制導電聚酯材料的色相。
根據上述導電聚酯組成物100的的材料種類選擇及含量範圍調整，本實施例的導電聚酯組成物100能通過一雙螺桿製程進行混煉改質，以使得所述導電補強材料2能均勻分散於聚酯基質材料1中，並且使得所述聚酯組成物100具有高的導電特性及低的表面電阻。值得一提的是，經過所述雙螺桿製程混煉改質的導電聚酯組成物100具有不大於107Ω/sq的表面阻抗。
更具體地說，所述導電聚酯組成物100經過雙螺桿製程混煉改質後，接續形成為上述導電層A，其可以用於製造電子載帶或電子載盤。
根據上述配置，所述主結構支撐層B及兩個導電層A是通過共擠押出(co-extrusion)的方式形成為具有三明治結構的導電聚酯片狀材料E。
進一步地說，所述導電聚酯疊層結構E能通過一真空成型製程(vacuum forming process)被延伸。其中，在所述導電聚酯疊層結構E未經延伸前，每個所述導電層A的表面具有介於103Ω/sq至104Ω/sq的一表面阻抗。在所述導電聚酯疊層結構E沿著一延伸方向(如：TD方向或MD方向)經過200%至400%的延伸後，每個所述導電層A的表面具有介於104Ω/sq至107Ω/sq的一表面阻抗。值得一提的是，每個所述導電層A在被延伸後，雖然多條奈米碳管21彼此間的分布密度變低，但是多條奈米碳管21仍然彼此接觸、且形成有多個接觸點P(如圖2)，因此其仍能提供一定的導電性。
在所述導電聚酯疊層結構E未經延伸前，所述主結構支撐層B的厚度大於每個導電層A的厚度。
具體而言，所述主結構支撐層B的厚度是介於80微米至1,400微米之間、優選是介於200微米至1200微米之間、且特優選是介於400微米至1000微米之間。每個所述導電層A的厚度是介於10微米至200微米之間、優選是介於30微米至100微米之間、且特優選是介於30微米至60微米之間。
在所述導電聚酯疊層結構E沿著一延伸方向經過200%至400%的延伸後，所述主結構支撐層B的厚度及每個導電層A的厚度皆會降低。具體而言，所述主結構支撐層B的厚度是降低為原來的1/2至1/4之間，並且每個所述導電層A的厚度也是降低為原來的1/2至1/4之間。
值得一提的是，所述主結構支撐層B的厚度必須落在上述的厚度範圍中，才能提供合適的支撐性。若所述主結構支撐層B的厚度太薄，則無法提供足夠的支撐性。反之，若所述主結構支撐層B的厚度太厚，則會影響真空成型的效果。所述導電層A的厚度也必須落在上述的厚度範圍中，才能提供合適的導電特性。若所述導電層A的厚度太薄，則導電層A在延伸時，容易使得導電層A損毀而無法導電。若所述導電層A的厚度太厚，則奈米碳管容易沉 積在導電層A的底部，而無法提供足夠的導電特性。
[第二實施例]
請參閱圖4所示，本發明第二實施例也公開以種導電聚酯疊層結構E’。所述導電聚酯疊層結構E’的結構及材料特徵大致與上述第一實施例相同，不同之處在於，本實施例的導電聚酯疊層結構E’為雙層疊層結構，而非三明治結構。
具體而言，本實施例的導電聚酯疊層結構E’包含一主結構支撐層B及一個導電層A。所述主結構支撐層B具有位於相反側的兩個側表面。所述導電層A形成於主結構支撐層B的其中一個所述側表面上。
所述導電層A是由一導電聚酯組成物100所形成。所述導電聚酯組成物100包含有：一聚酯基質材料1及一導電補強材料2。所述導電補強材料2包含有多條奈米碳管21(carbon nanotubes)，並且多條所述奈米碳管21分散於聚酯基質材料1中。
在每條所述奈米碳管21中，所述奈米碳管21的長度定義為L，所述奈米碳管21的直徑定義為D且是介於1奈米至30奈米之間，並且所述奈米碳管21的L/D值是介於300至2,000之間。其中，多條所述奈米碳管21彼此接觸以形成多個接觸點P，以使得所述導電層A的表面具有不大於107Ω/sq的一表面阻抗。
[第三實施例]
本發明的第三實施例提供一種導電包裝材料(圖未繪示)。所述導電包裝材料是通過如上述第一實施例或第二實施例中的導電聚酯疊層結構E通過一真空成型製程(vacuum forming process)延伸所形成。其中，所述導電包裝材料可以例如是電子載盤(carrier tray)或電子載帶(carrier tape)。
[實驗數據測試]
以下，參照本發明實施例1與比較例1及2詳細說明本發明之內容。然而，以下實施例僅作為幫助了解本發明，本發明的範圍並不限於這些示範例。
實施例1提供一導電聚酯疊層結構，其具有三明治結構(A-B-A)。每層的配方如下表1所示。其中，在A層-導電層中，聚酯組成物中添加有3wt.%的奈米碳管及2wt.%的黑色母，並且將聚酯組成物製成呈片狀的導電層。實施例1奈米碳管的規格如下：多壁奈米碳管、平均值徑5~15奈米、平均長度10~20微米、L/D值1,000~2,000、表面積200~300m2/g、純度不小於90%、及整體密度0.950~0.150。在B層-支撐層中，聚酯基質材料是採用南亞塑膠公司的PET-3802(低結晶聚酯樹脂)所形成，並且添加2wt.%的黑色母。
實施例1的電性測試結果表明，導電層在未延伸情況下的表面電阻是介於103Ω/sq至104Ω/sq之間，導電層在200%延伸情況下的表面電阻是介於104Ω/sq至105Ω/sq之間，並且導電層在400%延伸情況下的表面電阻是介於106Ω/sq至107Ω/sq之間。以上測試結果說明奈米碳管僅需要少量的添加便能使導電層具有高的導電特性及低的表面電阻。再者，實施例1導電層儘管經過高倍率的延伸，其仍然具有高的導電特性。
比較例1與實施例1大致相同。不同的是，比較例1為在聚酯組成物中添加25wt.%的導電石墨球形材料，並且將聚酯組成物製成導電層。比較例1的電性測試結果表明，導電層在未延伸情況下的表面電阻約是105Ω/sq，導電層在200%延伸情況下的表面電阻約是1011Ω/sq，並且導電層在400%延伸情況下的表面電阻約是1011Ω/sq。以上測試結果說明導電石墨材料需要大量的添加才能使導電層具有高的導電特性。然而，比較例1導電層在經過高倍率的延伸的情況下，其已不具有高的導電特性。
比較例2與實施例1大致相同。不同的是，比較例2為在聚酯組成 物中添加10wt.%的導電碳黑球形材料，並且將聚酯組成物製成導電層。比較例2的電性測試結果表明，導電層在未延伸情況下的表面電阻約是105Ω/sq，導電層在200%延伸情況下的表面電阻約是1010Ω/sq，並且導電層在400%延伸情況下的表面電阻約是1011Ω/sq。以上測試結果說明導電碳黑球形材料需要大量的添加才能使導電層具有高的導電特性。然而，比較例2導電層在經過高倍率的延伸的情況下，其已不具有高的導電特性。
以上表面電阻的測試方式是以表面電阻測試儀對導電聚酯疊層結構的導電層表面進行測試。
Figure 110133938-A0305-02-0019-1
[實施例的有益效果]
本發明的有益效果在於，本發明所提供的導電聚酯疊層結構，其能通過“所述導電補強材料包含有多條奈米碳管(carbon nanotubes)，並且多條所述奈米碳管分散於所述聚酯基質材料中；其中，在每條所述奈米碳管中，所述奈米碳管的長度定義為L，所述奈米碳管的直徑定義為D且是介於1奈米至30奈米之間，並且所述奈米碳管的L/D值是介於300至2,000之間；其中，多條所述奈米碳管彼此接觸以形成多個接觸點，以使得所述導電聚酯組成物具有不大於107Ω/sq的一表面阻抗”的技術方案，以使得所述導電聚酯組成 物在少量添加導電補強材料的情況下，仍然能具有高的導電特性，並且所述導電聚酯疊層結構在經過高倍率延伸後仍然能具有高的導電特性。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
E:導電聚酯疊層結構
A:導電層
100:導電聚酯組成物
1:聚酯基質材料
2:導電補強材料
21:奈米碳管
B:主結構支撐層
P:接觸點

Claims (15)

  1. 一種導電聚酯疊層結構，其包括：一主結構支撐層，其具有位於相反側的兩個側表面；其中，所述主結構支撐層是由一高分子樹脂材料所形成，並且所述主結構支撐層經配置提供所述導電聚酯疊層結構的整體具有不小於4.2KJ/m2的一耐衝擊強度；其中，所述高分子樹脂材料為一聚酯樹脂材料，所述聚酯樹脂材料為由間苯二甲酸(IPA)改質的共聚酯，並且所述聚酯樹脂材料具有不小於20%的結晶度；其中，基於所述聚酯樹脂材料的總重，所述間苯二甲酸含量範圍是介於1wt.%至10wt.%；以及兩個導電層，其分別形成於所述主結構支撐層的兩個所述側表面上；其中，每個所述導電層是由一導電聚酯組成物所形成，並且在每個所述導電層中，所述導電聚酯組成物包含有：一聚酯基質材料；以及一導電補強材料，所述導電補強材料包含有多條奈米碳管(carbon nanotubes)，並且多條所述奈米碳管分散於所述聚酯基質材料中；其中，在每條所述奈米碳管中，所述奈米碳管的長度定義為L，所述奈米碳管的直徑定義為D且是介於1奈米至30奈米之間，並且所述奈米碳管的L/D值是介於300至2,000之間；其中，多條所述奈米碳管彼此接觸以形成多個接觸點，以使得所述導電層的表面具有不大於107Ω/sq的一表面阻抗；其中，基於所述導電聚酯組成物的總重，所述聚酯基質材料的含量範圍是介於70wt.%至95wt.%之間，並且所述導電補強材料的含量範圍是介於1.5wt.%至10wt.%之間。
  2. 如請求項1所述的導電聚酯疊層結構，其中，所述主結構支撐層及兩個所述導電層是通過共擠押出(co-extrusion)的方式形成為具有三明治結構的所述導電聚酯片狀材料。
  3. 如請求項1所述的導電聚酯疊層結構，其中，所述主結構支撐層的厚度大於每個所述導電層的厚度，並且所述主結構支撐層的厚度是介於80微米至1,400微米之間，而每個所述導電層的厚度是介於10微米至200微米之間。
  4. 如請求項1所述的導電聚酯疊層結構，其中，在每條所述奈米碳管中，所述長度是介於10微米至20微米之間，所述直徑是介於5奈米至20奈米之間，並且所述L/D值是介於1,000至2,000之間。
  5. 如請求項1所述的導電聚酯疊層結構，其中，所述導電補強材料的多條所述奈米碳管為具有多層碳原子結構的多壁奈米碳管(multi-walled carbon nanotubes，MWCNT)。
  6. 如請求項1所述的導電聚酯疊層結構，其中，所述導電聚酯組成物進一步包含：一相容劑，所述相容劑經配置輔助多條所述奈米碳管分散於所述聚酯基質材料中；其中，基於所述導電聚酯組成物的總重，所述相容劑的含量範圍是介於1.5wt%至10wt%之間。
  7. 如請求項6所述的導電聚酯疊層結構，其中，所述導電補強材料的多條所述奈米碳管是選自由羥基化奈米碳管及羧基化奈米碳管所組成的材料群組的至少其中之一；其中，所述相容劑為經由甲基丙烯酸縮水甘油酯(glycidyl methacrylate，GMA)接枝、改質、或共聚合的聚烯烴相容劑，或矽氧烷化合物。
  8. 如請求項7所述的導電聚酯疊層結構，其中，所述相容劑的分子結構中的甲基丙烯酸縮水甘油酯能於一混煉的過程中產 生開環反應(ring cleavage)，並且所述甲基丙烯酸縮水甘油酯中的環氧基能於所述開環反應後與所述奈米碳管表面上的反應性官能基及/或所述聚酯基質材料分子結構中的酯基(ester group)進行化學反應，以使得所述奈米碳管分散於所述聚酯基質材料中；其中，所述奈米碳管表面的反應性官能基為羥基(-OH)官能基及羧基(-COOH)官能基的至少其中之一。
  9. 如請求項7所述的導電聚酯疊層結構，其中，所述導電補強材料的多條所述奈米碳管是選自由羥基化多壁奈米碳管(hydroxylate multi walled carbon nanotubes)及羧基化多壁奈米碳管(carboxylic multi walled carbon nanotubes)所組成的材料群組的至少其中之一。
  10. 如請求項7所述的導電聚酯疊層結構，其中，所述相容劑是選自由乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(E-MA-GMA)、聚烯烴彈性體接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(POE-g-GMA)、及聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(PE-g-GMA)、及矽氧烷化合物(siloxane)，所組成的材料群組的至少其中之一。
  11. 如請求項7所述的導電聚酯疊層結構，其中，所述導電聚酯組成物進一步包含：一抗氧化劑及一黑色母；其中，基於所述導電聚酯組成物的總重，所述抗氧化劑的含量範圍是介於0.1wt%至1wt%之間，並且所述黑色母的含量範圍是介於1wt%至5wt%之間。
  12. 如請求項1至請求項11中任一項所述的導電聚酯疊層結構，其中，每個所述導電層的所述導電聚酯組成物經配置通過一雙螺桿製程進行混煉改質。
  13. 如請求項12所述的導電聚酯疊層結構，其中，所述導電聚酯 疊層結構是通過一真空成型製程被延伸；其中，在所述導電聚酯疊層結構未經延伸前，每個所述導電層的表面具有介於103Ω/sq至104Ω/sq的一表面阻抗；其中，在所述導電聚酯疊層結構沿著一延伸方向經過200%至400%的延伸後，每個所述導電層的表面具有介於104Ω/sq至107Ω/sq的一表面阻抗。
  14. 一種導電聚酯疊層結構，其包括：一主結構支撐層，其具有位於相反側的兩個側表面；其中，所述主結構支撐層是由一高分子樹脂材料所形成，並且所述主結構支撐層經配置提供所述導電聚酯疊層結構的整體具有不小於4.2KJ/m2的一耐衝擊強度；其中，所述高分子樹脂材料為一聚酯樹脂材料，所述聚酯樹脂材料為由間苯二甲酸(IPA)改質的共聚酯，並且所述聚酯樹脂材料具有不小於20%的結晶度；其中，基於所述聚酯樹脂材料的總重，所述間苯二甲酸含量範圍是介於1wt.%至10wt.%；以及一個導電層，其形成於所述主結構支撐層的其中一個所述側表面上；其中，所述導電層是由一導電聚酯組成物所形成，並且所述導電聚酯組成物包含有：一聚酯基質材料；以及一導電補強材料，所述導電補強材料包含有多條奈米碳管(carbon nanotubes)，並且多條所述奈米碳管分散於所述聚酯基質材料中；其中，在每條所述奈米碳管中，所述奈米碳管的長度定義為L，所述奈米碳管的直徑定義為D且是介於1奈米至30奈米之間，並且所述奈米碳管的L/D值是介於300至2,000之間；其中，多條所述奈米碳管彼此接觸以形成多個接觸點，以使得所述導電層的表 面具有不大於107Ω/sq的一表面阻抗；其中，基於所述導電聚酯組成物的總重，所述聚酯基質材料的含量範圍是介於70wt.%至95wt.%之間，並且所述導電補強材料的含量範圍是介於1.5wt.%至10wt.%之間。
  15. 一種導電包裝材料，其特徵在於，所述導電包裝材料是由如請求項1及請求項14中任一項所述的導電聚酯疊層結構通過一真空成型製程延伸所形成。
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