静电耗散聚酰胺组合物和包含其的制品的制作方法

本发明涉及静电耗散聚酰胺组合物，以及还有包括此种聚合物组合物或由此种聚合物组合物制成的制品，如模制制品，特别是移动电子装置部件。

背景技术：

1、半结晶聚酰胺具有良好的机械特性和可加工性，使得它们非常适合于多种需要良好机械性能的应用。聚酰胺模制制品广泛地用于工程领域，特别是用于电子部件以及汽车领域的部件。由于对重量减小但机械强度高的模制制品的需求，这些制品通常通过填料、特别是纤维状填料来增强。聚邻苯二甲酰胺特别因其高温性能而受到关注，这源于其高玻璃化转变温度tg和高熔融温度tm。

2、然而，半结晶聚酰胺由于结晶而展现出各向异性的模制收缩率，并且纤维状增强填料(像玻璃纤维)加强了该效应。另外，尺寸稳定性，如线性热膨胀系数“clte”，或吸湿性膨胀，也是各向异性的，其是由半结晶聚合物形貌和增强填料的高纵横比引起。

3、聚酰胺与大多数塑料树脂一样都是绝缘材料。事实上，塑料树脂通常被考虑用作电绝缘材料，因为它们典型地不容易传导电流，并且相对于其他已知绝缘材料通常相当便宜。许多已知的塑料是足够耐久和耐热的，以提供至少一些电绝缘效用，但由于材料的表面上静电电荷的累积，许多此类塑料存在问题。

4、出于各种原因，此种表面电荷累积可能是不期望的。此类材料有时非常快速地放电，并且这可能损害电子部件，或引起火灾或爆炸，这取决于环境。对于使用该材料的那些情况，突然的静电放电还可能是烦恼。

5、即使在突然的静电放电不是问题的情况下，灰尘也将典型地被吸引至带有静电荷的材料并且将在其上累积。此外，静电荷可能干扰敏感电子部件或装置等。

6、电阻率可以被定义为涉及表面电阻率和体积电阻率。如果体积电阻率在适当的范围内，则提供替代性路径，电荷可以通过该路径耗散(通常沿着表面)。事实上，表面电阻率典型地是静电耗散(“esd”)聚合物材料的主要焦点。

7、表面电阻率是在室温下在材料的表面取得的电阻测量值(典型地以欧姆/平方或“ω/sq”测量的)。在表面电阻率小于或等于约105ω/sq的情况下，组合物的表面具有非常小的绝缘能力并且通常被认为是导电的。此类组合物通常是静电耗散差的聚合物材料，因为泄放速率过高。

8、在表面电阻率大于1012ω/sq的情况下，组合物的表面通常被认为是绝缘体。在某些应用中，此种组合物也是静电耗散差的材料，因为表面不具有耗散静电荷所必需的电导率的需要量。典型地，在表面电阻率是约105至1012ω/sq的情况下，接触表面的任何电荷将容易耗散或“衰减”。涉及表面和体积电阻率的评价的另外的信息可以见于美国标准测试方法d257中。可以通过添加导电添加剂使聚合物组合物导电。这些导电添加剂可以包括碳纤维、炭黑、碳纳米管、石墨烯、或石墨。这些导电添加剂还可以包括表面活性剂、盐、导电有机聚合物和导电无机聚合物。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种聚酰胺组合物，其被用于制造具有静电耗散(esd)特性和合适的尺寸稳定性的基于聚酰胺的制品、优选地模制制品。该特性组合使得此种制品非常适合于电子应用，并且特别是非常适合于具有严格尺寸公差并且需要esd特性用于最佳功能的移动电子装置部件。

2、本发明解决具有非常严格尺寸公差的基于聚酰胺的模制制品(如移动电子装置的部件)中各向异性模制收缩率和尺寸变化(低翘曲度)的问题。“翘曲度”意指模制零件在一个或多个方向上的变形，这可能是由模制期间树脂的各向异性收缩导致的。

3、本发明还解决了累积在其操作期间所产生的静电荷的基于聚酰胺的制品或装置中的静电耗散差的问题，其方式为促进这些静电电荷的缓慢耗散。在没有导电材料的情况下，基于聚酰胺的制品或装置将是绝缘的，并且不会发生电荷耗散。在另一方面，在过多导电材料的情况下，基于聚酰胺的制品或装置具有过低的电阻率(过于导电)，从而导致制品或装置的接地，这可能抑制其性能。

4、本发明的第一方面涉及一种聚酰胺组合物，其包含聚酰胺聚合物、导电材料和具有特征为至多500微米的平均长度的三维结构的玻璃填料。

5、聚酰胺组合物包含：

6、-至少20重量百分比(wt％)的聚酰胺聚合物，

7、-从大于1wt％和最高达20wt％的导电材料，该导电材料包含碳纤维、碳纳米管、或其任何组合，以及

8、-从20wt％至60wt％的玻璃填料，该玻璃填料具有特征为至多500微米的平均长度的三维结构，所述玻璃填料包含至少20wt％的玻璃薄片，

9、其中该wt％基于该聚酰胺组合物的总重量。

10、一种特定聚酰胺组合物包含：

11、-至少20重量百分比(wt％)的聚酰胺聚合物，

12、-从大于1wt％和最高达20wt％的基于碳的导电材料，该导电材料包含碳纤维、碳纳米管、或其任何组合，以及

13、-从30wt％至55wt％的由玻璃薄片组成的玻璃填料，

14、其中该wt％基于该聚酰胺组合物的总重量。

15、聚酰胺组合物可以进一步包含与玻璃填料不同的任选的增强剂、和/或任选的添加剂，例如，热稳定剂、润滑剂、抗冲击改性剂、uv稳定剂、颜料等。

16、本发明的第二方面涉及一种用于制造根据本发明的聚酰胺组合物的方法，所述方法包括将聚酰胺聚合物、导电材料、玻璃填料、与玻璃填料不同的任选的增强剂、以及任选的添加剂(例如，热稳定剂、润滑剂、抗冲击改性剂、uv稳定剂、颜料等)熔融共混。

17、本发明的第三方面涉及一种模制制品，其包含根据本发明的聚酰胺组合物或由其制成。

18、本发明的第四方面涉及一种电子装置部件、优选地移动电子装置部件，其包含根据本发明的聚酰胺组合物或由其制成。

19、本发明的第五方面涉及根据本发明的聚酰胺组合物用于制造模制制品(如移动电子装置部件)的用途。

20、本发明的另一方面涉及一种用于降低基于聚酰胺的模制制品的表面或体积电阻率并且还降低其模制收缩率和/或翘曲度的方法，该方法包括将聚酰胺聚合物与导电材料、玻璃填料和任选的添加剂共混以形成模制组合物，然后使模制组合物经受模制、优选地注射模制以形成模制制品。

21、通过参考具体实施方式和实例，将更容易理解和领会本发明的各个方面、优点、以及特征。

22、定义

23、在本描述性说明书中，一些术语旨在具有以下含义。

24、如本文所使用的，聚酰胺通常通过至少一种芳香族或脂肪族饱和二酸与至少一种脂肪族饱和或芳香族伯二胺、内酰胺、氨基酸或这些不同单体的混合物之间的缩聚获得。

25、如本文所使用的，聚邻苯二甲酰胺(ppa)通常通过至少一种二酸与至少一种二胺之间的缩聚获得，在其中聚合物链中重复单元的二酸部分的至少55mol％是对苯二甲酸和/或间苯二甲酸，并且在其中二胺是脂肪族的。

26、如本文所使用的，脂肪族聚酰胺聚合物包含至少50mol％的具有酰胺键(-nh-co-)并且不含任何芳香族基团的重复单元。换句话说，通过缩聚形成聚酰胺的重复单元的二酸部分与二胺、内酰胺或氨基酸部分两者都不含任何芳香族基团。

27、如本文所使用的，“半结晶”聚酰胺包括在20℃/min的加热速率下使用差示扫描量热法测量的至少5焦耳/克(j/g)的熔解热(“δhf”)。类似地，如本文所使用的，无定形聚酰胺包括在20℃/min的加热速率下使用差示扫描量热法测量的小于5j/g的δhf。δhf可以根据astm d3418测量。在一些实施例中，δhf是至少20j/g、或至少30j/g或至少40j/g。

28、如本文所使用的，除非另外说明，否则当提及聚酰胺组合物中聚酰胺的“玻璃化转变温度”tg和“熔融温度”tm时，tg和tm优选地根据astm d3418测量。

29、如本文所使用的与三维结构例如管、片、薄片、盘、球、或任何其他3-d结构相关联的术语“纳米”是指具有至少一个小于约0.1微米(<100纳米)的尺寸和从最长尺寸至最短尺寸的从约50:1至约5000:1的纵横比的结构。纳米3-d结构的尺寸可以通过动态光散射(dsl)和/或通过扫描电子显微镜法(sem)获得的显微照片的直接测量来确定。

30、在本说明书中，从一组要素中选择要素还明确描述了：

31、-从该组中选择两个或选择若干个要素，

32、-从由已经从其中除去一个或多个要素的该组要素组成的要素子组中选择要素。

33、在接下来的本说明书的段落中，即使是关于具体实施例描述的任何描述可适用于本披露的其他实施例并且可与其互换。除非另有说明或明显不兼容，否则如此定义的每个实施例都可以与另一个实施例组合。另外，应当理解的是，本说明书中所描述的组合物、部件或制品、工艺(process)、方法(method)或用途的要素和/或特征可以以所有可能的方式与该组合物、部件或制品、工艺、方法或用途的其他要素和/或特征明确地或隐含地组合，这是在不背离本说明书的范围的情况下进行的。

34、在本说明书中，对于由下限、或上限、或由下限和上限限定的变量的一系列值的描述还包括其中该变量是对应地在该数值范围内选择的实施例：不包括该下限，或者不包括该上限，或者不包括该下限和该上限。本文通过端点对数值范围的任何列举都包括在所列举范围内包含的所有数字以及该范围的端点和等效物。

35、术语“包含”(comprising或comprise)包括“基本上由...组成”(consistingessentially of或consist essentially of)以及“由...组成”(consisting of或consistof)。如本文所使用的，关于组合物的“基本上由...组成”意指在组合物中未明确列出的一种或多种组分的含量小于1wt％、或小于0.5wt％、或小于0.1wt％、或小于0.05wt％、或小于0.01wt％，所述wt％基于组合物的总重量。

36、除非另外明确地指明，否则本文使用的单数“一个/种(a)”或“一个/种(one)”包括复数。