在玻璃填料高性能非晶聚合物组合物上的金属化和表面涂覆方法

在玻璃填料高性能非晶聚合物组合物上的金属化和表面涂覆方法
【专利说明】在玻璃填料高性能非晶聚合物组合物上的金属化和表面涂 覆方法
【背景技术】
[0001] 用于金属置换应用（例如，硬盘驱动器）的在高温具有良好的机械性能、优异的 尺寸稳定性的模塑品制造中可以应用具有填料组合物的高性能（高热）非晶聚合物（大 于或等于180摄氏度的Tg)。为了满足所有的性能，必须引入至少一定量的填料至树脂中。 在此期间，此类组合物需要拥有由最终部件的除气、可滤取离子色谱（1C)、液体颗粒计数 (LPC)、和不挥发残余物（NVR)性能所证实的优异的清洁度性能。然而，由于漂浮在表面上 的填料，在模塑之后填料增强的高性能聚合物部件显示出非常粗糙的表面，这导致弱的清 洁性能。对于基于玻璃增强的高性能聚合物的制品，存在对提供一种实现电磁干扰（EMI) 屏蔽效应的金属化方法的需要。

【发明内容】

[0002] 根据各种实施方式，通过溅射或PVD (物理气相沉积）方法在塑料制品表面上引入 纳米级金属层，其在塑料组合物上可以提供覆盖效果以改进部件的清洁性能。另一方面， 在玻璃增强高性能聚合物部件上，还可以使用新的聚合物涂覆工艺以产生微米级丙烯酸酯 涂层以满足来自于正在增长的HDD市场的超净需求。而且，对于玻璃填料增强高性能非 晶聚合物，可以组合金属化和聚合物涂覆方法以实现优异的覆盖效应以改进除气、可滤取 (Ieachable) IC、LPC、NVR的清洁性能以及很好保持的所有性能。
【附图说明】
[0003] 参照以下描述和随附的权利要求以及附图，本发明的这些和其它特征、方面和优 势将变得更好理解，其中：
[0004] 图1⑷：是示出真空热蒸发（VTE)原理的示意图；
[0005] 图I (B):是大量生产热蒸发仪器的照片；
[0006] 图2 :是示出DC二极管溅射的原理和工艺的示意图；
[0007] 图3 :是示出DC磁控管溅射的原理和工艺的示意图；
[0008] 图4 :是示出流动涂覆工艺的步骤的示意图；
[0009] 图5 :是示出用于交叉影线胶带测试的标准作业程序（SOP)和ASTM标准的总结；
[0010] 图6 :是示出2-探针Faradex Meter仪器和工艺的示意图；
[0011] 图7(A):是示出在金属层和基底之间的丙烯酸酯涂层的金属化和涂层结构的示 意图；和
[0012] 图7(B):是示出在丙烯酸酯涂层和基底之间的金属层的金属化和涂层结构的示 意图。
[0013] 应当理解的是，各种实施方式不局限于在图中显示的排列（安排，arrangement) 和手段。
【具体实施方式】
[0014] 本发明部分是基于观察，观察到通过使用具有至少180摄氏度的玻璃转化温度的 高热非晶聚合物材料、填料、和可选地流动促进剂的具体组合，和特定的工艺条件，现在可 以制造具有由高热非晶聚合物材料、填料、和可选地流动促进剂制成的基底以及金属化涂 层或聚合物涂层的产品，该产品具有优异的清洁性能，其由产品的除气、可滤取离子色谱 (IC)、液体颗粒计数（LPC)、和非挥发性性残余物（NVR)特性证实。有利地，我们发明的产品 具有小于1，500颗粒/cm 2的液体颗粒计数，高于30dB的EMI屏蔽效应，和布置在基底上的 第一涂层以及，可选地布置在第一涂层上的第二涂层。
[0015] 参照本发明优选的实施方式以及在其中包括的实施例的以下详细描述可以更容 易地理解本发明。无论是否明确地指出，在本文中假定所有的数值是通过术语"约"修饰的。 术语"约"通常是指一系列数，在本领域中的技术人员之一将考虑该数等同于列举的值（例 如，具有相同的功能或结果）。在许多情况下，术语"约"可以包括在最接近的有效数字周围 的数。
[0016] 在这个申请中，术语"布置在……上"是指，层充分地附着于另外的层或基底，使得 产品表现出基于ASTM D3359的等级3B或更高的交叉影线胶带测试。例如，当产品包括基 底和布置在基底上的第一层时，术语"布置在……上"是指第一层充分地附着于基底，使得 产品表现出基于ASTM D3359的等级3B或更高的交叉影线胶带测试。如果产品包括基底 和布置在基底上的第一层以及布置在第二层上的第二层时，术语"布置在……上"是指，第 二层充分附着于第一层和第一层充分附着于基底，使得产品表现出基于ASTM D3359的等级 3B或更高的交叉影线胶带测试。
[0017] 在这个申请中使用的术语"液体颗粒计数"是指具有预定的尺寸分布的颗粒的数 量，由产品制备的液体样品中检测它。在产品上为了获得适合于分析颗粒污染的液体样品， 用水或水和洗涤溶液洗涤产品。随后在烧杯中放入含有颗粒的液体，随后将含有样品和提 取流体的烧杯放入超声波浴中。随后从来自于超声波浴的固体中提取颗粒。在一段时间 (通常在1至60分钟之内）后去除样品，并且对于现在的颗粒提取和分析流体。通过辐照 液体样品（利用激光二极管）和检测散射光测量颗粒。散射光的特性与颗粒尺寸相关。测 量颗粒尺寸并且确定在每个尺寸范围中存在的颗粒的数量。测量的颗粒尺寸范围依赖于使 用的检测器。在我们的发明中，产品具有小于1，500颗粒/cm 2的液体颗粒计数；并且颗粒 具有300纳米至2微米范围的尺寸分布。
[0018] 在这个申请中使用的"交叉影线胶带测试"是确定在基底和涂层之间，或在不同涂 层之间的涂层粘附或粘结强度或一些基底的粘合强度的方法。通过切割大约20-30_长度 可以实施交叉影线胶带测试以确保足够的力用于自始至终切割至基底。切割器间隔取决于 涂层厚度。
[0019] 以90°角切割的相似长度是利用首次切割-再次（first cut-again)制造的，确 保自始至终切割至基底。利用柔软的刷子或组织轻微地刷涂层以去除任何分离的薄片或涂 层带，随后根据在ASTM D3359标准中所描述的粘附测试结果的分级检查得到的交叉影线 (cross-hatch)图案。在检查结果之前，还使用了根据ASTM D3359的粘附胶带。
[0020] 通过我们发明的产品所表现出的EMI (电磁干扰）屏蔽效应是指电磁干扰的屏蔽， 可以打断电子操作并且引起电子装置故障的中断的普通且普遍来源。通过借助产生磁场并 利用接收天线测量衰减的磁场测定样品"方阻"(Rs)可以测量EMI屏蔽效应。通过等式：SE = 201og(377/(2*Rs)+l)，可以从Rs计算屏蔽效能（SE)。在下面的实施例中，发现用于确 定EMI屏蔽效应的具体方法。
[0021] 各种实施方式涉及一种可以包含高热非晶聚合物材料、填料、和可选地至少一种 添加剂的组合物。
[0022] 组合物可以包含在具有下限和/或上限的范围内的量的高热非晶聚合物材料。范 围可以包括或排除下限和/或上限。基于组合物的重量，下限和/或上限可以选自按重量 计 5、10、15、20、25、30、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、 54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、 79、80、81、82、83、84、85、90,和95%。例如，根据某些优选的实施方式，基于组合物的重量， 组合物可以包含按重量计35%至85%范围内的量的高热非晶聚合物材料。
[0023] 组合物可以包含在具有下限和/或上限的范围内的量的填料。范围可以包括或排 除下限和/或上限。基于组合物的重量，下限和/或上限可以选自按重量计5、10、11、12、 13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、 38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、55、60、65、70、75、80、85、90，和95%。例如，根 据某些优选的实施方式，基于组合物的重量，组合物可以包含按重量计10%至50%范围内 的量的填料。
[0024] 组合物可以包含在具有下限和/或上限范围内的量的至少一种添加剂。范围可以 包括或排除下限和/或上限。基于组合物的总重量，下限和/或上限可以选自按重量计〇、 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45，和50%。例如，根据某些优选的实施方式， 基于组合物的总重量，组合物可以包含按重量计在0%至10%范围内的量的至少一种添加 剂。
[0025] 高热非晶聚合物材料可以具有在具有下限和/或上限的范围内的玻璃转化温度。 范围可以包括或排除下限和/或上限。下限和/或上限可以选自150、155、160、165、170、 175、180、181、182、183、184、185、186、187、188、189、190、191、192、193、194、195、196、197、 198、199、200、201、202、203、204、205、206、207、208、209、210,211、212、213、214、215、216、 217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、228、229、230、231、232、233、234、235、 236、237、238、239、240、241、242、243、244、245、246、247、248、249、250、251、252、253、254、 255、256、257、258、259、260、265、270、275、280、285、290、295，和 300 摄氏度。例如，根据某 些优选的实施方式，高热非晶聚合物材料可以具有至少180摄氏度或180至290摄氏度的 玻璃转化温度。
[0026] 高热非晶聚合物材料可以包括聚醚酰亚胺（PEI)、聚苯砜（PPSU)、聚酰亚胺（PI)、 聚醚砜（PES)、聚砜（PSU)、高热聚碳酸酯（HH PC)，和它们的组合。
[0027] 填料可以选自玻璃纤维、玻璃薄片、扁平玻璃纤维、玻璃珠，和它们的组合。
[0028] 至少一种添加剂可以是流动促进剂、热稳定剂、脱模剂，和它们的组合。流动促进 剂可以包括聚酰胺、和/或液晶聚合物。流动促进剂可以是聚邻苯二甲酰胺（PPA)。流动促 进剂可以是液晶聚合物并且其中液晶聚合物是芳香族聚酯。
[0029] 另一实施方式涉及一种产品，该产品可以包括基底，布置在基底上的第一层；和可 选地布置在第一层上的第二层。
[0030] 第一层和第二层可以独立地选自金属化涂层和聚合物涂层。基底可以包括根据实 施方式描述的组合物，即，一种组合物，包含：基于组合物的重量按重量计35%至85%的高 热非晶聚合物材料，其具有至少180摄氏度的玻璃转化温度，基于组合物的重量按重量计 10 %至50 %的填料，其选自由玻璃纤维、玻璃薄片、扁平玻璃纤维、玻璃珠，和它们的组合组 成的组中；和按组合物的重量计0%至10%的至少一种添加剂，其选自由流动促进剂、热稳 定剂、脱模剂，和它们的组合组成的组中。
[0031] 可以通过物理气相沉积（PVD)，例如，溅射、真空热蒸发（VTE)，和它们的组合形成 金属化涂层。金属化涂层可以包括选自由Cu、Ni、Cr，和Al组成的组中的至少一种金属。可 以在基底的至少一个表面上形成金属化涂层。可以在基底的相反表面上形成金属化涂层。
[0032] 金属化涂层可以具有在具有下限和/或上限的