聚合物材料的制作方法_4

文档序号:9793415阅读:来源:国知局
t%高模量的短碳纤维的 阳邸。
【具体实施方式】
[0145] 根据实施例1至10所描述的制备用于文中所述实施例中优选的聚合物材料,并随 后描述评估的性能。
[0146] 实施例1至10聚酸酸酬(阳邸)-聚酸二苯基酸酬(P邸邸)共聚物的制备
[0147] 将二苯讽(125.5化g)装入配备有盖子、揽拌器/揽拌器导向件、氮气进口和出口的 3001^容器中,并加热至150°0。一旦完全烙融,即将4,4'-二氣二苯甲酬(44.824邑, 205.4mol)、l,4-二径基苯(16.5181^,15〇111〇1)和4,4'-二径基二苯(9.31化旨,5〇111〇1)加入所 述容器中。然后将内容物加热至160°C。当保持氮气覆盖时,加入干燥的碳酸钢(21.368kg, 201.6mol)和碳酸钟(1.106kg,8mol),二者都经筛孔为500微米的筛网筛过。碳酸钢的D50为 98.7皿。^1°(3/111111的速度将溫度升高至180°(3,并保持10〇111111。然后^1°(3/111111的速度将溫 度升高至200°C,并保持20minDWrC/min的速度将溫度升高至305°C,直至达到理想烙体粘 度,根据揽拌器的扭矩增加来确定。通过扭矩增加对MV的标准曲线来确定所需的扭矩增加。 通过带式瓶(band caster)将反应混合物倒入水浴中,使其冷却,磨碎并用丙酬和水洗涂。 在转筒式干燥机中干燥所得聚合物粉末,直至内容物溫度测定为112°C。
[0148] 下表1包括实施例1至10的概要。根据实施例11所描述的测定本文中所述的D50。
[0149] 实施例11测定D50的一般步骤
[0150] 通过马尔文激光衍射(Ma 1 vern Laser D i f f rac tome ter ),使用相关的 Mastersizer 3000软件测定碳酸钢的D日日。弗劳恩霍夫(Fraunhofer)型方法用于消除对样品 的折射指数的要求。使用Mastersizer 300软件,设定W下仪器参数:
[0151]
[0152] ~将碳酸盐的干燥样品(<5g)圉入机器顶部的料斗内。运行背景测量,然后进行两次~ 样品测量。进给速率从17 %开始,但是当测量进行时可手动调节,W确保遮蔽测量位于1~ 6%限度内。实施例1至10中使用的碳酸钟的量为4mole%,如下定义:
[0153]
[0154] 如实施例12所描述的,确定表1中设及的烙体粘度(MV)。
[0155] 实施例12烙体粘度的测定
[0156] 除非另外指出,否则使用毛细管流变仪测定该烙体粘度,其中毛细管流变仪在340 °C下、lOOOs^剪切速率下操作,并使用0.5mm X 3.175mm的碳化鹤模具。在聚合物完全烙融5 分钟之后,进行MV测量,运是在将聚合物载入流变仪的桶内之后的5分钟之后进行。
[0157] 表1 [015 引
[0159] 实施例13实施例1至10的聚芳基酸酬的差示扫描量热测量
[0160] 可W通过几种方法评估结晶度(如表2中所报道的),例如通过密度、通过红外光 谱、通过X射线衍射或通过差示扫描量热法化SC)。已经使用具有FRS5传感器的梅特勒-托利 多DSC1星系统(Mettler Toledo DSClStar system)通过DSC法评估实施例1至10的聚合物 的结晶度。通过W下DSC法确定实施例1至10的聚合物的玻璃化转变溫度(Tg)、烙融溫度 (化)和烙融热(Δ血)。
[0161] 按照如下步骤将每个聚合物的干燥样品压缩模塑成无定形薄膜:在压力50bar、 400°C下加热模子中的7g的聚合物,然后在冷水中泽火W制备尺寸120x120mm,厚度为大约 0.20mm的薄膜。按照如下步骤通过DSC扫描每个薄膜的8mg加或减3mg的样品:
[0162] 步骤1通过W20°C/min的速度将样品从30°C加热至400°C,来进行并记录初步热循 环;
[0163] 步骤2保持5分钟;
[0164] 步骤3 W20°C/min速度冷却至30°C,并保持5分钟;
[01化]步骤4W20°C/min的速度从30°C重新加热至400°C,记录了旨、化、化、化和血。
[0166] 从步骤4扫描得到的DSC曲线,沿着转变前基线的线与沿着在转变过程中得到的最 大斜坡的线的交点作为Tg的开始。Τη为冷结晶放热主峰达到最大处的溫度。Tm为烙融吸热 主峰达到最大处的溫度。
[0167] 通过连接从相对直的基线偏离的烙融吸热峰的两个点得到烙融热(Δ血)。在吸热 峰下W时间为函数的积分区得到烙融转变的洽(mj):通过使洽除W样品的质量计算质量标 准化的烙融热(J/g)。通过使样品的烙融热除w完全结晶聚合物的烙融热(聚酸酸酬的为 130 J/g)确定结晶水平(%)。
[0168] 结果如表2所示。
[0169] 表2
[0170]
[0171] 实施例14阳邸-P邸邸混合物的制备
[0172] 制备来自实施例6、7和8的聚合物的混合物的干燥粉末,W制备MV = 0.25KNsnf2、Tg 为149°C、化为302°C和结晶度为28.4 %的材料。
[0173] 实施例15包含PE邸-P邸邸共聚物的、预结合的织物基复合物
[0174] 将实施例14中描述的粉末状混合物喷至机织尺寸碳纤维织物(woven de-si zed carbon fabric)的一个表面,并加热共聚物使其烙化,并粘附至织物的表面。在织物的另一 面重复该过程,W制备"半浸溃物(semi-preg)"。切断运种材料的层,搁置并经通常工艺溫 度约340°C的模压。
[0175] 实施例16实施例15的复合物的测试
[0176] 对如实施例15所述的类型的约2mm厚的复合物薄层进行两种测试(如下所述)。将 薄层的样品放置在150mm X 150mm X 4mm饰板工具上,并将Victrex 450G注射模制到薄层 的表面。利用化gel 740/220e注射成型机进行运项工作。
[0177] (i)将150mm xl50mm的薄层的样品在烘箱中预热至250°C,并将其置于成型机的工 具内,该工具处于200°C。将Victrex 450G模制到薄层的表面。约30mm长的一段受限地粘附 至距离诱口位置(gate location)最远的板型的末端。螺丝刀插入薄层和Victrex 450G之 间的空隙,并尝试破坏已形成的键。运证明是不可能的,复合材料发生扭结,而不是任何键 的破坏。
[0178] (ii)将100mm xl50mm的薄层的样品在烘箱中预热至250°C,并将其置于注射成型 机的工具内,该工具处于200°C。将Victrex 450G模制到薄层的表面,从而在诱口与薄层之 间形成约50mm长的区域。在薄层的整个表面上形成良好的键,试图破坏该键将导致Victrex 450G层的压裂,运种压裂部分地扩过键合区域,而没有粘连和分层的损失。
[0179] 实施例17包覆模制样品的测试
[0180] 通过模制包括由实施例14阳邸-P抓邸共聚物制成的2mm厚的板型的第一部分进行 样品的测试。将该板型放置在注射成型工具内,加热至约200°C的溫度,并用包括含有PE邸 的材料的2mm厚的层的第二部分进行包覆模制。在实施例19和20中,在引入工具中之前,对 阳邸-P邸邸板型预加热;在环境溫度,将实施例18引入工具内。
[0181 ]从包覆模制的板型上切下10mm宽的长条,并使其经受80mm跨度Ξ点弯曲测试。结 果如表3所示。相应的Victrex 450G的4mm厚,10mm宽的测试棒经受相同的测试。结果如表4 所示。
[0182] 表3
[0183]
[0186] 结果展示了实施例18至20的机械性能与对比实施例C1的结果相比是类似的(或者 在一些情况下得到改进)。进一步地,对于实施例18至20中的每一个样品,在运些条件下,第 一部分和第二部分之间没有分层。
[0187] 所述聚合物材料的组合可W具有如下所述的广泛的应用:
[0188] (i)作为如实施例15中所述的织物基复合材料的替换物,复合物板可W由含有 PE邸-P邸邸共聚物的单向(UD)带制成。
[0189] (ii)可W制备包括PE邸(单独或与填料,特别是纤维结合)的复合物板。首先,制备 在一个或多个表面上含有PEEK-P抓EK预浸溃物的复合物板,并结合使用PEEK基注射成型化 合物的包覆模制,从而PE邸与P邸邸层形成强的键。
[0190] (iii)通常而言,复杂的3D部分可W通过插入相对简单的复合物板,并通过对其进 行包覆模制,利用加入加强件和/或其他结构部件将它们粘合在一起来形成。参考图2至5, 支架包括背板32和前板34,二者都包括预切割的复合物薄层,该复合物薄层包括具有注射 成型的脊状物36的PE邸-P邸邸共聚物。支架可W通过将板32,34定位在注射成型工具中,利 用填充的或未填充的PE邸注射脊状物36,从而将板连接在一起来制备。
[0191] 如图6所示的一种替换的支架40包括Τ形复合物插入物42,其包括含有PE邸-P邸邸 共聚物的夹层填充的部件44,46。插入物42完全用阳邸或PE邸填充的聚合物包覆模制,W限 定所示结构。图7的实施例类似于图6实施例,除了插入物42仅部分地包覆模制之外,即该插 入物在其下面4的受有包覆模制。
[0192] (iv)材料的结合可W用于化学机械抛光(CMP)环。CMP环的问题在于,将要与研磨 介质接触的、该结构的理想材料必须不会对待抛光的晶圆的表面造成污染。如果使用相对 低模量的材料,该环可能在负载下弯曲,运倾向于导致晶圆的边缘比中屯、区域更多地被抛 光。为了获得晶圆整个表面均匀的抛光,需要一种用于低模量材料的刚性、高模量的支撑 物。运可W通过使用机械配合(mechanical fits)的模制成型或通过使用金属来实现,W确 保低模量和高模量材料保持为单一部件。W01999062672A1中描述了环结构的一个例子。将 PEEK模制到包含填充的PEEK/P抓EK的支撑部分上的能力指的是W直接的方式可W实
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