靜電耗散復合物的制作方法
【專利摘要】本公開內(nèi)容涉及熱塑性靜電耗散(ESD)復合物。公開的復合物包括熱塑性樹脂相和分散在熱塑性樹脂相中的多種中間模量碳纖維。本文還公開了制備和/或使用公開的ESD復合物的方法以及由這種復合物形成的制品。
【專利說明】靜電耗散復合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱塑性復合物，更具體地涉及熱塑性靜電耗散(ESD)復合物。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電耗散材料頻繁用于敏感性電子器件以減小和/或防止?jié)撛诘奈ｋU電荷的積累。例如，在半導體和汽車行業(yè)，靜電荷的積累可能導致電子組件的永久損壞并且可能發(fā)生危險狀況。
[0003]常規(guī)靜電耗散材料在聚合物基質(zhì)中利用諸如，例如，碳纖維的導電填料來賦予導電特性。為了有效，靜電耗散材料應(yīng)具有E6至E9歐姆每平方(ohm/sq)的表面電阻率。利用常規(guī)材料，滲濾(percolation)曲線(表面電阻率對填料載量(載荷，loading))急劇升降，如圖1所示，導致窄范圍的填料濃度來達到期望的表面電阻率。因此，導電填料的濃度和/或載量的小變化可以導致極大的、潛在地不希望的材料的靜電耗散特性方面的改變。
[0004]因此，仍然需要在寬范圍的組合物和處理條件內(nèi)可以提供期望的特性的強韌的靜電耗散材料。通過 本公開內(nèi)容的各個方面滿足這些和其他需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明總體涉及靜電耗散復合物，更具體地涉及填充碳纖維的熱塑性樹脂靜電耗散復合物。為此，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，公開的靜電耗散(ESD)復合物通常包括熱塑性聚合物相或基質(zhì)和分散在熱塑性基質(zhì)中的多種碳纖維。碳纖維具有約3.8至4.8千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量。根據(jù)這些實施方式，復合物進一步呈現(xiàn)IO6歐姆(ohms)至IO9歐姆范圍內(nèi)的表面電阻率。
[0006]根據(jù)進一步的實施方式，公開了包括熱塑性聚合物相或基質(zhì)和分散在熱塑性基質(zhì)中的多種碳纖維的靜電耗散復合物。根據(jù)這些實施方式的碳纖維具有約3.9至4.3千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量并且在熱塑性基質(zhì)中以相對于復合物總重量的約8重量百分數(shù)至約16重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。另外，這些復合物還呈現(xiàn)IO6歐姆至IO9歐姆范圍內(nèi)的表面電阻率。
[0007]在另一個實施方式中，提供了制造本文描述的ESD復合物的方法。該方法通常包括提供熱塑性樹脂；提供具有約3.8至4.8千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量的分散在熱塑性聚合物基質(zhì)中的多種碳纖維；和組合多種碳纖維和熱塑性樹脂來提供復合物混合物。根據(jù)一些實施方式，生成的混合物中的多種碳纖維以相對于混合物總重量的約8重量百分數(shù)至約16重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。
[0008]在另一個實施方式中，還提供了包括公開的ESD復合物的制品和使用這種制品的方法。
[0009]其他優(yōu)點部分地將在以下描述中闡明或可通過實施而知曉。這些優(yōu)點將通過在所附權(quán)利要求中具體指出的要素和組合來實現(xiàn)和獲得。應(yīng)理解的是，上述一般說明和以下的詳細說明均僅是示例性和說明性的，而不是如要求保護的限制性的。【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]結(jié)合到本說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了示例性實施方式，并且連同說明書一起，用來解釋本文公開的組合物、方法和系統(tǒng)的原理。
[0011]圖1是表示填充常規(guī)碳纖維的熱塑性樹脂靜電耗散復合物的滲濾曲線的示意圖。
[0012] 圖2是實施例中描述的幾個本發(fā)明和比較復合物的表面電阻率滲濾曲線的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]參考以下具體描述、實施例、附圖、和權(quán)利要求、以及它們以前和以下描述可以更容易地理解本發(fā)明。然而，在公開和描述本發(fā)明的組合物、制品、器件、系統(tǒng)、和/或方法之前，應(yīng)理解的是，除非另有說明，否則本發(fā)明并不限于所公開的具體組合物、制品、器件、系統(tǒng)、和/或方法，因此，當然可以改變。還應(yīng)理解的是，本文使用的術(shù)語僅是為了描述具體方面的目的，而并非旨在進行限制。
[0014]下面以其最好的目前已知的實施方式提供本發(fā)明的以下說明作為本發(fā)明的實用教導(enabling teaching)。為此,相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識并理解的是可以對本文描述的本發(fā)明的多個方面做出許多改變和修改，同時仍獲得本發(fā)明的有益結(jié)果。還顯而易見的是，可以通過選擇本發(fā)明的一些特征而不利用其他特征來獲得本發(fā)明的一些期望的益處。因此，相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將了解到對本發(fā)明的許多修改和改變是可以的，甚至在某些情況下可以是希望的，因此也是本發(fā)明的一部分。因此，以下描述被提供作為本發(fā)明的原理的說明，并不限制本發(fā)明。
[0015]本發(fā)明涵蓋了本公開內(nèi)容的要素的各種組合，例如，來自從屬于相同的獨立權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求中的要素的組合。
[0016]此外，應(yīng)理解，除非另外清楚地說明，否則并非意圖將在本文中闡明的任何方法解釋為需要以特定順序進行其步驟。因此，在方法權(quán)利要求實際上沒有敘述其步驟需要遵循的順序、或沒有在權(quán)利要求或說明書中另外明確地說明將步驟限制為特定順序的情況下，并非意圖在任何方面推斷順序。這表明了用于解釋的任何可能的非表達基礎(chǔ)，包括:與步驟或操作流程的設(shè)置有關(guān)的邏輯事件；源自語法組織或標點的普通含義；以及在說明書中描述的實施方式的數(shù)量或類型。
[0017]還應(yīng)理解的是，本文使用的術(shù)語僅是為了描述具體方面的目的，而并非旨在進行限制。如在說明書中和在權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語“包括”可以包括“由……組成”和“基本上由……組成”的實施方式。除非另有定義，本文中所用的所有技術(shù)與科學術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。在本說明書中和在所附權(quán)利要求中，將會提到會在此定義的多個術(shù)語。
[0018]如在說明書和所附權(quán)利要求中使用的，除非上下文明確地另外指出，單數(shù)形式“一個”、“一種”和“該”包括復數(shù)個指示物。因此，例如，提及的“碳纖維”包括兩種或多種碳纖維的混合物。更進一步地，例如，提及的填料包括填料的混合物。
[0019]在本文中范圍可以表示為從“約” 一個特定值和/或至“約”另一個特定值。當表示這樣的范圍時，另一個方面包括從一個具體值和/或至其他具體值。相似地，當值表示為近似值時(通過使用先行詞“約”)，應(yīng)理解的是具體值形成了另一個方面。將進一步理解的是，每個范圍的端點明顯地既與其它端點相關(guān)又與其它端點獨立。還應(yīng)理解的是，存在本文中公開的許多值，并且本文中還將每個值公開為除了該值本身外“約”該具體值。例如，如果公開了值“10”，則也公開了“約10”。還應(yīng)理解的是，還公開了兩個具體單元之間的每個單元。例如，如果公開了 10和15，則也公開了 11、12、13、和14。
[0020]如在本文中使用的，術(shù)語“可選的”或“可選地”是指隨后描述的事件、條件、組分、或情況可以出現(xiàn)或可以不出現(xiàn)，并且該描述包括所述事件或情況出現(xiàn)的情況和其不出現(xiàn)的情況。
[0021]如在本文中所使用的，術(shù)語或詞組“有效的”、“有效量”或“有效條件”是指對于表示為有效量能夠產(chǎn)生的功能或特性的這種量或條件。如下文所指出，依據(jù)諸如使用的材料和觀察的處理條件的識別變量，從一個實施方式至另一個需要的精確量或具體條件將變化。因此，不能總是規(guī)定精確的“有效量”或“有效條件”。然而，應(yīng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員僅使用常規(guī)實驗將容易確定合適的有效量。
[0022]公開了用于制備本發(fā)明的公開的組合物的成分以及用于本文公開的方法中的組合物本身。本文公開了這些和其他材料，并且應(yīng)理解的是，當公開了這些材料的組合、亞組、相互作用、組等等時，盡管不能明確地公開這些化合物的每種不同的單獨和集體的組合和改變的具體參考，但是本文明確地考慮并描述了每一種。例如，如果公開和討論了具體的化合物并且討論了能夠?qū)Πㄔ摶衔锏脑S多分子進行的許多變型，除非明確地指出相反，否則明確考慮的是化合物的每種和所有的組合與改變以及可能的變型。因此，如果公開了一類分子A、B、和C以及一類分子D、E、和F并且公開了組合分子的實例A-D，那么即使沒有單獨地述及每一種，也設(shè)想了單獨的和結(jié)合的每一種意味著認為公開了組合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-EjP C_F。同樣地，還公開了這些的任何的子集和組合。因此，例如，可以認為子組A-E、B-F、和C- E是公開的。這個概念適用于本申請的所有方面，包括但不限于制造和使用本發(fā)明組合物的方法中的步驟。因此，如果存在許多可以進行的額外步驟，應(yīng)理解的是，這些額外的步驟中的每一個都可以利用本發(fā)明的方法的任何具體方面或方面的組合來進行。
[0023]在說明書和所附的權(quán)利要求中提到的在組合物或制品中重量份的具體要素或組分，意味著在組合物或制品中表示為重量份的要素或組分與任何其他要素或組分之間的重量關(guān)系。因此，在組合物中包含2重量份的組分X和5重量份的組分Y，X和Y以2:5的重量比存在，并且無論在化合物中是否包含額外的組分都以這種比例存在。
[0024]除非明確地指出相反，否則組分的重量百分數(shù))是基于其中包括該組分的配制品或組合物的總重量。例如，如果說在組合物或制品中的具體要素或組分含有按重量計8%，應(yīng)理解，該百分數(shù)是相對于100%的總組合物百分數(shù)。
[0025]使用標準命名來描述化合物。例如，將沒有被任何所指基團取代的任何位置理解為具有其所指鍵或氫原子填充的化合價。不在兩個字母或符號之間的橫線(用來表示取代基的連接點。例如，-CHO通過羰基中的碳連接。除非另外定義，在本文中所使用的技術(shù)與科學術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。
[0026]如上所總結(jié)，本公開內(nèi)容提供了改善的靜電耗散復合物。該復合物通常由熱塑性聚合物基質(zhì)或相以及分散在聚合物基質(zhì)或相中的多種碳纖維組成。如以下更詳細的描述，已出人意料地發(fā)現(xiàn)，通過選擇具有預(yù)定值的拉伸模量的合適碳纖維，公開的復合物與常規(guī)靜電耗散復合物相比時可以呈現(xiàn)相對更強韌的滲濾曲線。具體地，公開的復合物呈現(xiàn)相對平坦的滲濾曲線，使得在將表面電阻率仍然維持在期望范圍的同時能夠利用增加的和更寬范圍的碳纖維載量制造靜電耗散復合物。因此，鑒于本公開內(nèi)容，應(yīng)當理解，公開的靜電耗散復合物的性能將不會受到碳纖維載量的微小變化或波動(如果有的話)或者在材料處理過程中的分配的顯著影響。
[0027]公開的復合物呈現(xiàn)期望級別的表面電阻率，優(yōu)選在包括約IO7歐姆或約IO8歐姆的約IO6歐姆至約IO9歐姆的范圍內(nèi)。
[0028]適用于公開的復合物的制造的碳纖維是具有約3.8千萬磅平方英寸(MSI)至4.8千萬磅平方英寸(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量的中間模量(IM)碳纖維。相反，常規(guī)靜電耗散復合物通常載有具有低于38MSI的拉伸模量的碳纖維。例如，基于聚丙烯腈的標準模量碳纖維通常呈現(xiàn)約29至35MSI的拉伸模量值。根據(jù)另一個實施方式，適用于制造公開的復合物的中間模量纖維具有約40MSI至44MSI范圍內(nèi)的拉伸模量。在又一個實施方式中，示例性中間模量碳纖 維具有約42MSI的拉伸模量。
[0029]正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，大部分商購碳纖維通常通過聚丙烯腈纖維(也被稱為PAN纖維)的受控熱解產(chǎn)生。當與諸如上述的這些標準模量碳纖維的制造相比時，中間模量碳纖維在其制造期間被暴露于更高的熱處理，致使纖維中的石墨烯層改善的對齊。更高的熱處理還可以增加纖維結(jié)構(gòu)中的孔隙率，從而也可以導致纖維的石墨烯層之間的中斷(discontinuation)。在不希望受到理論限制的情況下,據(jù)信在石墨烯層之間的中斷也致使用來制造公開的復合物的中間模量碳纖維呈現(xiàn)不同的滲濾曲線行為。
[0030]商購的中間模量碳纖維的非限制性實例包括商購自Hexcel Corporation的具有約 40MSI 的拉伸模量的 HexTow? IM7 和商購自 Toray Carbon Fibers America, Inc.的具有約42MSI的拉伸模量的T0RAYCA?T800S。
[0031]如上所述，公開的復合物呈現(xiàn)相對強韌的滲濾曲線，即，相對平坦的滲濾曲線使得能夠在將表面電阻率維仍然持在約IO6歐姆至IO9歐姆的期望范圍的同時制造具有增加的和更寬范圍的碳纖維載量的靜電耗散復合物。為此，根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實施方式，中間模量纖維可以在復合物中以相對于復合物總重量的至少8重量百分數(shù)的量存在。在另一個實施方式中，碳纖維可以以至少10重量百分數(shù)、至少12重量百分數(shù)、至少14重量百分數(shù)、或至少16重量百分數(shù)的量的存在。在又一個實施方式中，碳纖維可以以包括9重量百分數(shù)、10重量百分數(shù)、11重量百分數(shù)、12重量百分數(shù)、13重量百分數(shù)、14重量百分數(shù)、和15重量百分數(shù)的示例性量的8重量百分數(shù)至16重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在于復合物中。在又一個實施方式中，碳纖維在復合物中可以以10重量百分數(shù)至14重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。
[0032]適用于公開的復合物的中間模量碳纖維可以具有任何期望的纖維長度。根據(jù)一些實施方式，期望中間模量碳纖維是具有約4.0毫米(mm)至8.0mm范圍內(nèi)的短切纖維長度的短切纖維。在又一個實施方式中，期望短切碳纖維具有約4.5mm至7.5mm范圍內(nèi)的纖維長度。
[0033]熱塑性樹脂相或基質(zhì)可以由常規(guī)用于制造熱塑性靜電耗散復合物的任何期望的熱塑性樹脂組成。例如，根據(jù)一些實施方式，熱塑性樹脂相可以包括聚醚酰亞胺。在另一個實施方式中，熱塑性樹脂相可以包括聚碳酸酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚縮醛樹脂、聚苯硫醚樹月旨、聚烯烴樹脂、聚鄰苯二甲酰亞胺樹脂、聚醚砜樹脂或者聚醚醚酮樹脂。在又一個實施方式中，熱塑性樹脂相可以包括任何兩種或多種上述熱塑性樹脂的混合物或摻混物。
[0034]在添加劑不會不利地影響生成的靜電耗散復合物的期望特性的條件下，公開的復合物可以進一步可選地包括常規(guī)用于制造包含聚合物樹脂的靜電耗散復合物的一種或多種添加劑。也可以使用添加劑的混合物?？梢栽诨旌嫌糜谛纬蓮秃衔锘旌衔锏慕M分期間于合適的時間混合這種添加劑。例如，公開的復合物可以包括填料、穩(wěn)定劑、阻燃劑、沖擊改性劑、著色劑、和/或脫模劑中的一種或多種。
[0035]可以根據(jù)任何常規(guī)已知的制備常規(guī)基于碳纖維的靜電耗散復合物的方法制備包括上述組分的公開的復合物。例如，可以組合多種中間模量碳纖維和熱塑性聚合物樹脂來提供復合物混合物，其中，多種碳纖維至少基本上分散在熱塑性聚合物樹脂相中。例如，通過使用常規(guī)擠出技術(shù)可以組合纖維和樹脂。
[0036]再進一步，可以使用生成的復合物混合物提供任何期望的成型的、形成的、或模塑的制品。例如，可以通過諸如注射模塑、擠出、旋轉(zhuǎn)模塑、吹塑和熱成型的多種方式將復合物混合物模塑成有用的成型制品。如上所述，公開的復合物特別好地適用于制造電子組件和器件。因此，根據(jù)一些實施方式，可以將公開的復合物用于形成諸如印刷線路板載體、燃燒測試插座、硬磁盤驅(qū)動器的柔性支架等的制品。
[0037]除了期望的表面電阻率，公開的復合物還可以呈現(xiàn)期望的機械性能。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，中間模量碳纖維通常用于相對高模量的復合物的制備中，以用于期望構(gòu)造完整性的應(yīng)用中，包括例如，飛機和航天器組件。因此，根據(jù)一些實施方式的公開的復合物同樣呈現(xiàn)包括例如以下各項的改善的機械性能，根據(jù)ASTM D790測試標準測量的改善的撓曲模量和改善的撓曲強度，根據(jù)ASTM D638測試標準測量的改善的拉伸模量和改善的拉伸強度，也 根據(jù)ASTM D638測試標準測量的改善的斷裂延伸率，以及也根據(jù)ASTMD638測試標準測量的改善的缺口沖擊強度。
[0038]本發(fā)明至少包括以下實施方式:
[0039]實施方式1:一種靜電耗散復合物，包括:(a)熱塑性聚合物基質(zhì)；和(b)具有3.8至4.8千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量的分散在熱塑性聚合物基質(zhì)中的多種碳纖維；其中，復合物呈現(xiàn)IO6歐姆至IO9歐姆范圍內(nèi)的表面電阻率。
[0040]實施方式2:任何前述實施方式的復合物，其中，熱塑性基質(zhì)中的多種碳纖維以相對于復合物總重量的大于約8重量百分數(shù)的量存在。
[0041]實施方式3:任何前述實施方式的復合物，其中，熱塑性基質(zhì)中的多種碳纖維以相對于復合物總重量的約8重量百分數(shù)至約16重量百分數(shù)的范圍的量存在。
[0042]實施方式4:任何前述實施方式的復合物，其中，熱塑性基質(zhì)中的多種碳纖維以相對于復合物總重量的約10重量百分數(shù)至約14重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。
[0043]實施方式5:任何前述實施方式的復合物，其中，多種碳纖維具有約4.0至4.2千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量。
[0044]實施方式6:任何前述實施方式的復合物，其中，熱塑性聚合物基質(zhì)包括聚醚酰亞胺。
[0045]實施方式7:任何前述實施方式的復合物，其中，熱塑性聚合物基質(zhì)包括選自由聚碳酸酯、聚酰胺、聚縮醛、聚苯硫醚以及聚醚醚酮組成的組中的至少一種聚合物。[0046]實施方式8:—種靜電耗散復合物，包括:(a)熱塑性聚合物基質(zhì)；和(b)具有3.9至4.3千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量的分散在熱塑性聚合物基質(zhì)中的多種碳纖維；其中，熱塑性基質(zhì)中的多種碳纖維以相對于復合物總重量的約8重量百分數(shù)至約16重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在；其中，復合物呈現(xiàn)IO6歐姆至IO9歐姆范圍內(nèi)的表面電阻率。
[0047]實施方式9:任何前述實施方式的復合物，其中，熱塑性基質(zhì)中的多種碳纖維以相對于復合物總重量的約10重量百分數(shù)至約14重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。
[0048]實施方式10:任何前述實施方式的復合物，其中，多種碳纖維具有約4.0至4.2千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量。
[0049]實施方式11:任何前述實施方式的復合物，其中，熱塑性聚合物基質(zhì)包括聚醚酰亞胺。
[0050]實施方式12:任何前述實施方式的復合物，其中，熱塑性聚合物基質(zhì)包括選自由聚碳酸酯、聚酰胺、聚縮醛、聚苯硫醚以及聚醚醚酮組成的組中的至少一種聚合物。
[0051]實施方式13:—種制造靜電耗散復合物的方法，包括以下步驟:(a)提供熱塑性樹脂；(b)提供具有3.8至4.8千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量的多種碳纖維；和(c)組合多種碳纖維和熱塑性樹脂以提供復合物混合物，其中，混合物中的多種碳纖維以相對于混合物總重量的約8重量百分數(shù)至約16重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。
[0052]實施方式14:任何前述實施方式的方法，進一步包括由復合物混合物形成模塑部件，以及其中，模塑部件具有IO6歐姆至IO9歐姆范圍內(nèi)的表面電阻率。
[0053]實施方式15: 任何前述實施方式的方法，其中，熱塑性基質(zhì)中的多種碳纖維以相對于復合物總重量的約10重量百分數(shù)至約14重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。
[0054]實施方式16:任何前述實施方式的方法,其中，多種碳纖維具有約4.0至4.2千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量。
[0055]實施方式17:任何前述實施方式的方法，其中，熱塑性樹脂包括聚醚酰亞胺。
[0056]實施方式18:任何前述實施方式的方法，其中，熱塑性樹脂包括選自由聚碳酸酯、聚酰胺、聚縮醛、聚苯硫醚以及聚醚醚酮組成的組中的至少一種聚合物。
[0057]實施方式19:任何前述實施方式的方法，其中，通過擠出進行步驟(C)的組合。
[0058]實施方式20:任何前述實施方式的方法，其中，通過注射模塑形成模塑部件。
[0059]無需進一步說明，相信本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過使用本文的描述利用本發(fā)明。包括以下實施例以向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供實施要求保護的發(fā)明的附加指導。提供的實施例僅代表工作并且構(gòu)成本發(fā)明的教導。因此，這些實施例并不意圖以任何方式限制本發(fā)明。
[0060]在整個本申請中，可以參考許多出版物。通過引用這些出版物的全部公開內(nèi)容以此將其結(jié)合至本申請中，以便更全面地描述其所屬領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)。對于包含在參考文獻中并在引用所基于的語句中討論的素材，還通過引用將公開的參考文獻單獨地并且具體地結(jié)合到本文中。在本文中沒有任何內(nèi)容應(yīng)被解釋為承認本發(fā)明沒有資格優(yōu)先于依賴于現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明的此類公開。進一步來說，在本文中提供的
【公開日】期可以與實際
【公開日】期不同，這可能需要單獨的確認。
[0061]實施例
[0062]提出以下實施例以便為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提供可以如何制備和評價本文中公開并且要求保護的靜電耗散復合材料的完全公開和說明，并且這些實施例旨在純粹地出于示例性目的而并不旨在限制本公開。已經(jīng)努力確保數(shù)字(例如量、溫度等)的準確性，但是可能具有一些誤差和偏差。除非另外指出，否則份是指重量份，溫度以C表示或是環(huán)境溫度，并且壓力是大氣壓或接近大氣壓。
[0063]在以下實施例中，制備本發(fā)明的靜電耗散復合物并且將其與常規(guī)或?qū)φ盏南盗袕秃衔镝槍Ρ砻骐娮杪市袨楹透鞣N機械性能進行比較。更具體地，三種不同的短切碳纖維各自分散在基于聚醚酰亞胺(PEI)的熱塑性樹脂相并且在6種不同重量百分數(shù)碳纖維載量下評價滲濾曲線行為。評價的三種不同的碳纖維如下:(l)Sigrafil SGL C30APS S006，具有35MSI的標準拉伸模量；(2) HexTow?頂7，具有40MSI的中間拉伸模量；和(3)T0RAYCA?T800S，也具有42MSI的中間拉伸模量。根據(jù)其在約5重量百分數(shù)、約6.5重量百分數(shù)、約10重量百分數(shù)、約12.5重量百分數(shù)、以及約15重量百分數(shù)的各種載量百分比下的滲濾曲線行為的特征，分析每一種碳纖維的表面電阻率。下表1給出了所評價的具體復合物配方。
[0064]表1
[0065]
【權(quán)利要求】
1.一種靜電耗散復合物，包括: a)熱塑性聚合物基質(zhì)；以及 b)分散在所述熱塑性聚合物基質(zhì)中的多種碳纖維，具有3.8至4.8千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量； 其中，所述復合物呈現(xiàn)IO6歐姆至IO9歐姆范圍內(nèi)的表面電阻率。
2.一種靜電耗散復合物，包括: a)熱塑性聚合物基質(zhì)；以及 b)分散在所述熱塑性聚合物基質(zhì)中的多種碳纖維，具有3.9至4.3千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量； 其中，所述熱塑性基質(zhì)中的所述多種碳纖維以相對于所述復合物總重量的約8重量百分數(shù)至約16重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在；以及 其中，所述復合物呈現(xiàn)IO6歐姆至IO9歐姆范圍內(nèi)的表面電阻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合物，其中，所述熱塑性基質(zhì)中的所述多種碳纖維以相對于所述復合物總重量的大于約8重量百分數(shù)的量存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合物，其中，所述熱塑性基質(zhì)中的所述多種碳纖維以相對于所述復合物總重量的約8重量百分數(shù)至約16重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的復合物，其中，所述熱塑性基質(zhì)中的所述多種碳纖維以相對于所述復合物總重量的約10重量百分數(shù)至約14重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的復合物，其中，所述多種碳纖維具有約4.0至4.2千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的復合物，其中，所述熱塑性聚合物基質(zhì)包括聚醚酰亞胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的復合物，其中，所述熱塑性聚合物基質(zhì)包括選自由聚碳酸酯、聚酰胺、聚縮醛、聚苯硫醚以及聚醚醚酮組成的組中的至少一種聚合物。
9.一種用于制備靜電耗散復合物的方法，包括以下步驟: a)提供熱塑性樹脂； b)提供具有3.8至4.8千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量的多種碳纖維；以及 c)組合所述多種碳纖維和所述熱塑性樹脂以提供復合物混合物，其中，所述混合物中的所述多種碳纖維以相對于所述混合物總重量的約8重量百分數(shù)至約16重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括由所述復合物混合物形成模塑部件，以及其中，所述模塑部件具有IO6歐姆至IO9歐姆范圍內(nèi)的表面電阻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述熱塑性基質(zhì)中的所述多種碳纖維以相對于所述復合物總重量的約10重量百分數(shù)至約14重量百分數(shù)范圍內(nèi)的量存在。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的方法，其中，所述多種碳纖維具有約4.0至4.2千萬磅每平方英尺(MSI)范圍內(nèi)的拉伸模量。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的方法，其中，所述熱塑性樹脂包括聚醚酰亞胺。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項所述的方法，其中，所述熱塑性樹脂包括選自由聚碳酸酯、聚酰胺、聚縮醛、聚苯硫醚以及聚醚醚酮組成的組中的至少一種聚合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項所述的方法，其中，通過擠出進行步驟c)的所述組合。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任一項所述的方法，其中，通過注射模塑形成所述模塑部件。
【文檔編號】H01B1/20GK103987772SQ201280062302
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月16日
【發(fā)明者】穆罕默德·穆尼魯扎曼 申請人:沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料Ip私人有限責任公司