專利名稱：：一種導電工程塑料及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于導電工程塑料領域，尤其涉及一種用于制造集成電路包裝托盤的導電工程塑料及其制備方法。
背景技術：
：半導體行業(yè)所需的包裝托盤產品，選材上要求材料有盡可能高的可靠性。目前，托盤的材料主要是碳纖維增強聚砜(包括聚芳砜和聚醚砜)、碳纖維增強聚苯醚以及碳纖維增強聚醚醚酮。主要是因為這些材料耐熱性高，尺寸穩(wěn)定、翹曲小。例如碳纖維增強聚石風和碳纖維增強聚苯醚耐15(TC,24小時連續(xù)焙烤而尺寸不發(fā)生變化、不發(fā)生翹曲；碳纖維增強聚醚砜和碳纖維增強聚芳砜分別可以耐180。C和200。C焙烤。在集成電路包裝托盤(ICTray)中，由于高性能集成電路有成千上萬只復雜、微細和精密的內部電路，對這些在硅等半導體晶片上蝕刻和掩埋電路，必須予以妥善處理。例如如果不對靜電加以正確控制則這些精細的電路則很容易被靜電擊穿。為了向集成電路托盤提供導電性，防止托盤積累靜電，傳統(tǒng)的做法是向其材料添加導電添加劑，目前大量應用的是碳纖維和導電碳黑，其中，碳纖維的優(yōu)勢是它對基底樹脂的增強作用，雖然碳纖維復合材料的制品沒有掉塵現(xiàn)象。但是，碳纖維供應總體成本高且國內市場供貨不足，而炭黑雖然具有價格低廉的優(yōu)勢，但它的添加會對基底樹脂的性能帶來不利影響，其制品剛性不足且掉塵現(xiàn)象嚴重。傳統(tǒng)的導電工程塑料所選用的材料中，由于碳纖維增強尼龍和碳纖維苯二曱酸乙二酯是結晶聚合物，尺寸穩(wěn)定差、制品易翹曲，聚碳酸酯耐熱性稍差，用碳纖維生產托盤時添加量大、能耗大，且有較嚴重的掉塵現(xiàn)象，因此，有必要尋找更有效的導電添加劑以彌補這些不足。
發(fā)明內容本發(fā)明實施例的目的在于提供一種導電工程塑料，旨在解決現(xiàn)有導電工程塑料的導電填料添加量大或者制品有掉塵現(xiàn)象的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種導電工程塑料，含有按質量百分比計的下列成份35-60%的聚砜類聚合物，0.5-5%的碳納米管，10-30%的玻璃纖維，5-15%的云母和8-20%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種導電工程塑料的制備方法，包括以下步驟將質量百分比分別為35-60%的聚砜類聚合物，0.5-5%的石灰納米管，5-15%的云母和8-20%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的混合物混合均勻；加熱上述混合均勻的混合物至熔融狀態(tài)，加入質量百分比為10-30°/。的玻璃纖維，在熔融狀態(tài)混合均勻后擠出造粒。與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明提供的導電工程塑料包括碳納米管和玻璃纖維，碳納米管消散制品的靜電，玻璃纖維提高制品耐熱性和尺寸穩(wěn)定性，該導電工程塑料的制品不掉塵，且具有更均勻的表面電阻和耐沖擊性。具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。導電工程塑料包括本發(fā)明實施例的導電工程塑料含有按質量百分比計的下列成份35-60%的聚砜類聚合物，0.5-5%的碳納米管，10-30%的玻璃纖維，5-15%的云母和8-20%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。下面對本發(fā)明實施例的導電工程塑料的必要組成成份進行介紹a)聚砜類聚合物本發(fā)明實施例的導電工程塑料的聚砜類聚合物可以是聚砜(PSU)或者或聚醚砜(PES)或聚芳砜(PAS)，還可以是三者的任意混合物。聚砜類聚合物在組合物中占35-60%重量。若重量含量低于35%，則制品可能耐熱性差、翹曲大，若重量含量超過60%，則加工困難、成本增加。當聚砜類聚合物為PSU時，本發(fā)明實施例優(yōu)選熔融指數(shù)MI=8-30g/10min的PSU，其中，MI=14-20g/10min的等級的PSU可以得到較佳的效果，熔融指數(shù)的測定條件為365。C,5Kg,ASTMD-1238,可^f吏用常用市售牌號的PSU,例如選用UDEL(SolvayAdvancedPolymer)。當聚砜類聚合物為PES或PAS時，具有更高的耐熱溫度，耐熱溫度達180°C以上，例如PES可選用SolvayAdvancedPolymer的RADELA，而PAS可選用SolvayAdvancedPolymer的RADELR。b)碳納米管(CarbonNanoTube)本發(fā)明實施例的導電工程塑料的組合成份中，碳納米管起到導電添加劑的作用，碳納米管是由碳元素構成的一個中空管狀結構，直徑在幾納米至幾十納米之間，長度可達數(shù)微米，長徑比近1000。碳納米管是目前可制備出的具有最高比強度的材料。若將以其他工程材料為基體與碳納米管制成復合材料，可使復合材料表現(xiàn)出良好的強度、彈性、抗疲勞性及各向同性，給復合材料的性能帶來極大的改善。碳納米管上碳原子的P電子形成大范圍的離域r:鍵，共軛效應顯著，其結構與石墨的片層結構相同，因此具有很好的導電性，使制品具有消散靜電的效果。本發(fā)明實施例使用的是價格較低廉、較易分散的碳納米管品種。所選碳納米管為多壁納米管，平均直徑為10-50nm，優(yōu)選直徑約20nm,長度l-20^n,其中，大長徑比的碳納米管有利于提高表面電阻。碳納米管的重量含量為0.5-5%,較少添加量就能使制品表面電阻為104-101()0/口，滿足制品消散靜電的效果，但當其重量含量低于0.5%時，難以提供較好的導電性，而超過5%時，表面電阻將低于104^/口，超出本發(fā)明研究的范圍，且成本增加。c)玻璃纖維玻璃纖維在本發(fā)明實施例的導電工程塑料組合成份中起增強剛性作用。選用的玻璃纖維并不限于特定的種類，可以使用熱塑性玻纖增強復合材料常用的各種玻璃纖維，優(yōu)選直徑為7-15toi。同時，玻璃纖維還可以起到提高制品耐熱性、尺寸穩(wěn)定性的作用。在本發(fā)明實施例中，玻璃纖維的添加量的重量含量為10-30%,當玻璃纖維含量低于10%重量，制品剛性不足，而含量超過30%重量時，則加工困難，且制品外觀粗糙。玻璃纖維提供系統(tǒng)剛性，而碳納米管提供系統(tǒng)導電性是本發(fā)明實施例的導電工程塑料的重要特征。d)云母云母在本發(fā)明實施例的導電工程塑料組合成份中起防止制品翹曲、穩(wěn)定尺寸和增加剛性的作用，由于云母為片狀結構，片狀結構較完整品種有利制品性能提高。在本發(fā)明實施例中，云母添加量的重量含量為5-15%重量，當其低于5%時，制品可能發(fā)生翹曲，而高于15%時，則制品沖擊強度低、外觀不佳、強度低。e)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯所組成的三元共聚物，它具有苯乙烯熱塑性塑料的機械加工性、丁二烯的橡膠韌性，在本發(fā)明實施例的導電工程塑料組合成份中起到增加流動性、韌性等功效，ABS可以是普通級的商品，優(yōu)選透明ABS樹脂(MABS樹脂)，在本發(fā)明實施例中，ABS的重量含量為10-30%。當其含量小于10%時，其加工性能差、成本高、制品外觀不佳，而超過30%時，耐熱性不能滿足應用要求。另外，除了具備上述a)到e)的必要成分之外，在不損害本發(fā)明所要達到的目的或效果的前提下，本發(fā)明實施例的導電工程塑料的成份還可以包括適量本領域廣泛使用的添加劑，例如各種抗氧劑、分散劑等，例如抗氧劑可以選用化學名稱為四[P-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，商品名Ir克anox1010,瑞士汽巴精化公司生產，輔助抗氧劑可以選用三(2,4-二叔丁基酚)亞磷酸酯，商品名Irganox168，瑞士汽巴精化公司生產，用量為1010/168=0.1/0.2。分散劑可以是乙二醇。其中，抗氧劑和分散劑的添加量也沒有特別的限定，通常重量含量為0.05-1%。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，導電工程塑料的優(yōu)選組分包含質量百分比為47-60%的聚砜類聚合物，1-3%的碳納米管，10-25%的玻璃纖維，5-10%的云母和8-17%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。應當注意，本發(fā)明實施例的導電工程塑料可應用于但不限于制造集成電路包裝托盤(ICTray)。本發(fā)明實施例通過利用碳納米管作導電添加劑，添加玻璃纖維以增強材料剛性，得到的導電工程塑料是能夠顯示適當表面電阻，具高強度、高剛性、尺寸穩(wěn)定、優(yōu)異耐熱性、制品不掉塵的聚砜類樹脂組合物。本發(fā)明實施例提供的導電工程塑料的制備方法的實現(xiàn)流程如下所述在步驟SOl中，將質量百分比分別為35-60%的聚石風類聚合物，0.5-5%的石友納米管，5-15%的云母和8-20%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的混合物混合均勻；在步驟S02中，加熱上述混合均勾的混合物至熔融狀態(tài)，加入質量百分比為10-30%的玻璃纖維，在熔融狀態(tài)混合均勻后擠出造粒。在具體操作時，還應當添加本領域廣泛使用的添加劑，包括質量百分比均為0.05-1%的抗氧劑和分散劑。下面是本發(fā)明提供的制備導電工程塑料的組成成份的若干實施例實施例1將質量百分比分別為35%的聚砜類聚合物，0.5%的碳納米管，14.5%的云母，20%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，0.05%的抗氧劑和0.05%的分散劑的混合物混合均勻，加熱至熔融狀態(tài)后，加入質量百分比為30%的玻璃纖維，在260-310'C條件下，由雙螺桿擠出機擠出造粒。實施例2將質量百分比計分別為47%的聚砜類聚合物，1%的碳納米管，10%的云母以及17°/。的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的混合物混合均勻，加熱至熔融狀態(tài)后，加入質量百分比為25%的玻璃纖維，在260-31(TC條件下，由雙螺桿擠出機擠出造粒。實施例3將質量百分比分別為60°/。的聚砜類聚合物，3%的碳納米管，5%的云母，8%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，0.3%的抗氧劑和0.3%的分散劑的混合物混合均勻，加熱至熔融狀態(tài)后，加入質量百分比為23.4%的3皮璃纖維，在260-310。C條件下，由雙螺桿擠出機擠出造粒。實施例4將質量百分比分別為60%的聚砜類聚合物，5%的碳納米管，13%的云母，10%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，1%的抗氧劑和1。/。的^H^劑的混合物混合均勻，加熱至熔融狀態(tài)后，加入質量百分比為10。/。的玻璃纖維，在260-3IO'C條件下，由雙螺桿擠出機擠出造粒。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，導電工程塑料的優(yōu)選組分包含質量百分比為47-60%的聚砜類聚合物，1-3°/。的碳納米管，10-25Q/。的玻璃纖維，5-10o/。的云母和8-17%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。表1示出了本發(fā)明和現(xiàn)有技術提供的導電工程塑料的成份配置方案。其中，實施例5至12為本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的配置方案，實施例13和14為傳統(tǒng)的包括碳纖維或炭黑的導電工程塑ittL^i^lJl置方案。表1實施例實施例實施例實施例實施例實施例實施例實施例實施例實施例成份5678910111213149<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>為了減少設備的磨損，在本發(fā)明實施例中，先將聚砜類聚合物、碳納米管，云母和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯按各實施例配置的不同質量百分比的成份混合均勻，經雙螺桿擠出機熔融擠出后，再從側進料口加入玻璃纖維，在熔融狀態(tài)混合均勻并造粒，制得導電工程塑料的顆粒產品，熔融溫度為260-310°C,雙螺桿擠出機可以采用雙螺桿擠出機，例如南京科亞公司生產的CTE-35(L/I>48)雙螺桿擠出機，螺桿的轉速為2卯rpm。得到的顆粒產品在ll(TC下干燥4小時，然后注塑美國材料實驗學會(AmericanSocietyforTestingandMaterials,ASTM)標準樣條，即可對產品的性能進行測定。表2示出了表1的實施例提供的成份配置方案對應的導電工程塑料的性能測試結果，檢測項目包括塑料的熱變形溫度、拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、缺口沖擊強度、表面電阻率，以及其制品的外觀、掉塵、翹曲狀況。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>同時參閱表1和表2，實施例5至12和實施例13、14相比，前者與后者的成份配置方案的區(qū)別在于，實施例5至12的配置成份包含碳納米管，而實施例13和14的配置成份包含碳纖維或者碳黑，且聚砜類聚合物為PSU，不包括PES或PAS。從表2可以直接看出，實施例5至12相對于實施例13、14,耐熱溫度更高，表面電阻更均勻，沖擊性能更優(yōu)，制品也不會出現(xiàn)掉塵和翹曲現(xiàn)象，實施例5至12中，碳納米管添加量為1-3%,表面電阻率10"-10川Q/口；優(yōu)選實施例6、7、8和10、11、12，石友納米管添加量為2-3%,表面電阻率104-108Q/口，能較好滿足半導體托盤的對表面電阻的要求，另外，對比實施例5、6、7、8與實施例9、10、11、12,當將組合成份中的PSU換成PES或PAS時，組合物的耐熱性增加，即，實施例5、6、7、8適合于制造耐150。C焙烤的半導體托盤的原料，而實施例9、10、11、12適合于制造耐180。C焙烤的半導體托盤的原料，另外，從表中還可以看出，碳納米管和玻璃纖維的成份的配合使用可使制品的模量達到碳纖維效果。本發(fā)明實施例的導電工程塑料包括碳納米管和玻璃纖維，碳納米管消散制品的靜電，玻璃纖維提高制品耐熱性和尺寸穩(wěn)定性，該導電工程塑料的制品不掉塵，且具有更均勻的表面電阻和耐沖擊性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。權利要求1、一種導電工程塑料，其特征在于，所述導電工程塑料含有按質量百分比計的下列成份35-60％的聚砜類聚合物，0.5-5％的碳納米管，10-30％的玻璃纖維，5-15％的云母和8-20％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。2、如權利要求1所述的導電工程塑料，其特征在于，按質量百分比計，所述導電工程塑料的優(yōu)選組分包含47-60%的聚砜類聚合物，1-3°/。的碳納米管，10-25%的玻璃纖維，5-10%的云母以及8-17%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。3、如權利要求1所述的導電工程塑料，其特征在于，所述聚砜類聚合物為聚砜或聚醚砜或聚芳^風或者三者的任意混合物。4、如權利要求1所述的導電工程塑料，其特征在于，所述導電工程塑料還包括質量百分比均為0.05-1%的抗氧劑和分散劑。5、如權利要求3或4所述的導電工程塑料，其特征在于，按質量百分比計，所述導電工程塑料的組分為49%的聚砜，3%的碳納米管，25%的玻璃纖維，8%的云母，14.6%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，0.2%的抗氧劑和0.2°/。的分散劑；或者所述導電工程塑料的組分為53.6%的聚醚砜，3%的碳納米管，25%的玻璃纖維，8%的云母，10%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，0.2%的抗氧劑和0.2%的分散劑。6、如權利要求1所述的導電工程塑料，其特征在于，所述碳納米管為多壁納米管，所述碳納米管直徑為10-50nm，長度為l-20Wn。7、如權利要求1所述的導電工程塑料，其特征在于，所述玻璃纖維的直徑為7-15Pm。8、如權利要求1所述的導電工程塑料，其特征在于，所述聚砜類聚合物的熔融指凄t為8-30g/10min。9、一種導電工程塑料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟將質量百分比分別為35-60%的聚砜類聚合物，0.5-5%的碳納米管，5-15%的云母和8-20°/。的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的混合物混合均勻；加熱上迷混合均勻的混合物至熔融狀態(tài)，加入質量百分比為10-30%的玻璃纖維，在熔融狀態(tài)混合均勻后擠出造粒。10、如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述擠出造粒具體為在260-3l(TC條件下，雙螺桿擠出機擠出造粒。全文摘要本發(fā)明適用于導電工程塑料領域，提供了一種導電工程塑料，其含有按質量百分比計的下列成份35-60％的聚砜類聚合物，0.5-5％的碳納米管，10-30％的玻璃纖維，5-15％的云母和8-20％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。本發(fā)明還提供了一種導電工程塑料的制備方法。該導電工程塑料具有比現(xiàn)有材料更優(yōu)良的導電性能和均勻的表面電阻，且制品耐沖擊、耐熱、尺寸穩(wěn)定，不掉塵，用于制造半導體托盤，特別適合制造焙烤溫度為150℃或180℃的半導體托盤。文檔編號C08L81/00GK101608067SQ20091010859公開日2009年12月23日申請日期2009年7月6日優(yōu)先權日2009年7月6日發(fā)明者征何,張尊昌,謝迎洪,韋聯(lián)生申請人:惠州市沃特新材料有限公司