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纤维增强的丙烯聚合物组合物

文献发布时间:2024-01-17 01:24:51


纤维增强的丙烯聚合物组合物

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2020年12月17日、序列号为63/126,602的美国临时专利申请和申请日为2021年4月7日、序列号为63/171,608的美国临时专利申请的申请利益,其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

电子模块通常包含电子部件(例如,印刷电路板、天线元件、射频装置、传感器、光感应和/或发射元件(例如,光纤)、照相机、全球定位装置等),电子部件被收纳在外壳结构内,以保护其不受诸如阳光、风和湿气等天气影响。通常,这种外壳由允许电磁信号(例如,射频信号或光)通过的材料形成。虽然这些材料在某些应用中是合适的,但是在更高的频率范围,例如与LTE或5G系统相关的频率范围,还是会出现问题。在这些应用中,已经进行了各种尝试,采用纤维增强材料来提供必要的强度。不幸的是,大多数常规纤维增强材料在高频率下表现出相对较高的耗散因数(损耗正切)和介电常数,这导致了不可接受的电磁信号损失水平。此外,尝试改善电损耗性能会对材料的阻燃性产生不利影响,这在大多数电气应用中是不可取的。因此,目前存在对用于电子模块的改进材料的需求。

发明内容

根据本发明的一个实施方式,公开了一种纤维增强的聚合物组合物,其包括约60wt.%至约90wt.%的包含丙烯聚合物的聚合物基质和约10wt.%至约40wt.%的分布在聚合物基质内的多个长增强纤维。该聚合物组合物在2GHz的频率下表现出约4或更小的介电常数和约0.01或更小的耗散因数。此外,该聚合物组合物表现出根据ISO测试第179-1:2010号在约23℃的温度下测定的约20kJ/m

本发明的其他特征和方面将在下面更详细地阐述。

附图说明

参考附图,在说明书的其余部分更具体地阐述本发明的全面和能够实施的披露,包括对本领域技术人员而言的最佳模式,其中:

图1是可以用于形成本发明的聚合物组合物的系统的一个实施方式的示意图;

图2是可以用于图1所示的系统的浸渍模具的横截面图;

图3是可以采用本发明的聚合物组合物的电子模块的一个实施方式的分解透视图;以及

图4描绘了可以采用如图3所示的电子模块的5G系统的一个实施方式。

具体实施方式

本领域普通技术人员应理解,本讨论仅是对示例性实施方式的描述,而非意在限制本发明的更广泛的方面。

一般而言,本发明涉及一种用于各种电子装置和系统的纤维增强的丙烯聚合物组合物。该组合物包括包含丙烯聚合物的聚合物基质和分布在聚合物基质内的多个长增强纤维。本发明人发现,通过精心选择聚合物组合物的组分的特定性质和浓度,所得到的组合物可以表现出良好的电性能(即,低介电常数和耗散因数)与良好的机械性能和阻燃性能的协同组合。也就是说,该聚合物组合物在高频率下(例如,2GHz或10GHz)可以表现出约4或更小的低介电常数,在一些实施方式中约3.5或更小,在一些实施方式中约0.1至约3.4,在一些实施方式中约1至约3.3,在一些实施方式中约1.5至约3.2,在一些实施方式中约2至约3.1,以及在一些实施方式中约2.5至约3.1。该聚合物组合物的耗散因数(其是能量损失率的量度)同样地在高频率下(例如,2GHz或10GHz)可以为约0.01或更小,在一些实施方式中为约0.009或更小,在一些实施方式中为约0.008或更小,在一些实施方式中为约0.007或更小,在一些实施方式中为约0.006或更小,以及在一些实施方式中为约0.001到约0.005。

该聚合物组合物通常也是阻燃的。例如,该组合物能够灭火(“形成焦炭”)的程度可由其极限氧指数(“LOI”)表示,极限氧指数是支持燃烧所需的氧气的体积百分比。更具体地说,当根据ISO 4589:2017(技术上等同于ASTM D2863-19)测定时,该聚合物组合物的LOI可以为约25或更大,在一些实施方式中约27或更大,在一些实施方式中约28或更大,以及在一些实施方式中约30至100。阻燃性也可以根据标题为“塑料材料的燃烧性测试,UL94”的保险商实验室公告94的程序进行表征。根据熄灭时间(一组5个试样的总火焰时间)和抗滴落能力,可以使用若干评级,如下面更详细地描述的。根据该程序,例如,在下面更详细地讨论的部件厚度(例如,3毫米)下,该聚合物组合物可以表现出至少V1等级,优选地V0等级。例如,该组合物可以表现出约250秒或更少的总火焰时间(V1等级),在一些实施方式中约100秒或更少的总火焰时间,以及在一些实施方式中约50秒或更少的总火焰时间(V0等级)。

传统上,人们认为表现出低耗散因数和介电常数的阻燃聚合物组合物不会还具有足够的机械性能。然而,本发明人发现,该聚合物组合物能够保持优良的机械性能。例如,根据ISO测试第179-1:2010号)(技术上等同于ASTM D256-10e1)在各种温度下测量时,例如在约-50℃至约85℃的温度范围内(例如,-40℃或23℃)测量时,该聚合物组合物可以表现出约20kJ/m

该聚合物组合物也可以对低温或高温下的老化的敏感度不高。例如,该组合物可以在温度为约-50℃至约85℃(例如,-40℃或85℃)的气氛中老化约100小时或更长时间,在一些实施方式中约300小时至约3000小时,以及在一些实施方式中约400小时至约2500小时(例如500或1000小时)。即使在老化之后,机械性能(例如,冲击强度、拉伸性能和/或弯曲性能)也可以保持在上述范围内。例如,在150℃下“老化”1,000小时后的特定机械性能(例如,简支梁无缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度等)与这样的老化之前的初始机械性能的比率可以为约0.6或更大,在一些实施方式中约0.7或更大,以及在一些实施方式中约0.8至1.0。同样地,该聚合物组合物对紫外线的敏感度也不高。例如,如上所述,该聚合物组合物可以暴露在一个或多个周期的紫外线下。即使在这样的暴露(例如,根据SAE J2527_2017092,总暴露水平为2,500kJ/m

在某些实施方式中,该组合物还可以对电磁干扰(“EMI”)提供高程度的屏蔽效力。更具体地,当根据ASTM D4935-18在2GHz的频率下测定时,EMI屏蔽效力可以为约20分贝(dB)或更大,在一些实施方式中约25分贝或更大,以及在一些实施方式中约30分贝至约100分贝。除了表现出良好的EMI屏蔽效力外,当根据D257-14测定时,该组合物还可以表现出相对较低的体积电阻率,例如约5000ohm-cm或更小,在一些实施方式中约1000ohm-cm或更小,以及在一些实施方式中约50ohm-cm至约800ohm-cm。

现在将更详细地描述本发明的各种实施方式。

I.

A.

聚合物基质充当组合物的连续相,并且包含一种或多种丙烯聚合物。例如,丙烯聚合物通常占聚合物基质的约30wt.%至约80wt.%,在一些实施方式中约45wt.%至约75wt.%,以及在一些实施方式中约50wt.%至约70wt.%,以及占整个聚合物组合物的约30wt.%至约65wt.%,在一些实施方式中约35wt.%至约60wt.%,以及在一些实施方式中约40wt.%至约55wt.%。

通常可以将各种丙烯聚合物中的任何丙烯聚合物或者丙烯聚合物的组合用于聚合物基质中,例如丙烯均聚物(例如,间规的、无规的、等规的等)、丙烯共聚物等等。例如,在一个实施方式中,可以使用的丙烯聚合物为等规或间规均聚物。术语“间规”通常是指大部分(即便不是全部)甲基基团沿着聚合物链在相对侧交替排布的立构规整度。另一方面,术语“等规”通常是指大部分(即便不是全部)甲基基团沿着聚合物链位于同一侧的立构规整性。此类均聚物可以具有约160℃至约170℃的熔点。在其他实施方式中,还可以使用丙烯与α-烯烃单体的共聚物。合适的α-烯烃单体的具体例子可以包括乙烯、1-丁烯;3-甲基-1-丁烯;3,3-二甲基-1-丁烯;1-戊烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-戊烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-己烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-庚烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-辛烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-壬烯;乙基、甲基或二甲基取代的1-癸烯;1-十二烯;和苯乙烯。此类共聚物的丙烯含量可以为约60摩尔%至约99摩尔%,在一些实施方式中约80摩尔%至约98.5%,以及在一些实施方式中约87摩尔%至约97.5%。α-烯烃含量同样地可以为约1摩尔%至约40摩尔%,在一些方式中约1.5摩尔%至约15摩尔%,以及在一些实施方式中约2.5摩尔%到约13摩尔%。丙烯聚合物通常具有高流动性,以帮助组合物成型为小部件。例如,高流动性丙烯聚合物可以具有相对较高的熔体流动指数,例如约150克/10分钟或更大,在一些实施方式中,约180克/10分钟或更大,以及在一些实施方式中约200克/10分钟至约500克/10分钟,如根据ISO1133-1:2011(技术上等同于ASTM D1238-13)在2.16kg的载荷和230℃的温度下所测定。

通常可以使用各种已知技术中的任何技术来形成丙烯共聚物。例如,可以使用自由基或配位催化剂(例如,齐格勒-纳塔)来形成此类聚合物。在一些实施方式中,例如,聚合物可以由单点配位催化剂,如茂金属催化剂形成。此类催化剂体系生成共聚单体在分子链内随机分布并且在不同分子量分数均匀分布的共聚物。茂金属催化剂的例子包括双(正丁基环戊二烯基)二氯化钛、双(正丁基环戊二烯基)二氯化锆、双(环戊二烯基)氯化钪、双(茚基)二氯化锆、双(甲基环戊二烯基)二氯化钛、双(甲基环戊二烯基)二氯化锆、二茂钴、环戊二烯基三氯化钛、二茂铁、二氯二茂铪、异丙基(环戊二烯基,-1-芴基)二氯化锆、二氯二茂钼、二茂镍,二氯二茂铌、二茂钌、二氯二茂钛、二氯二茂锆氢化物、二氯二茂锆等等。使用茂金属催化剂制备的聚合物通常具有窄分子量范围。例如,茂金属催化的聚合物可以具有低于4的多分散数(Mw/Mn)、受控的短链支链分布以及受控的全同立构规整性。

B.

除了上述组分,聚合物基质还包含阻燃剂体系,以帮助实现所需的燃烧性能。阻燃剂体系通常占聚合物基质的约5wt.%至约60wt.%,在一些实施方式中约6wt.%至约50wt.%,在一些实施方式中约8wt.%至约35wt.%,在一些实施方式中约10wt.%至约30wt.%,以及占整个聚合物组合的约1wt.%至约50wt.%,在一些实施中约5wt.%至约30wt.%,在一些实施中约10wt.%至约25wt.%。阻燃剂体系通常包括至少一种低卤素阻燃剂。此类试剂的卤素(例如,溴、氯和/或氟)含量为约1500百万分之一份(“ppm”)(按重量计)或更少,在一些实施方式中约900ppm或更少,以及在一些实施方式中约50ppm或更少。在某些实施方式中,阻燃剂是完全不含卤素的(即,0ppm)。可以选择无卤素阻燃剂的特定性质,以帮助实现所需的燃烧性能,而不对聚合物组合物的介电性能(例如,介电常数、耗散因数等)和机械性能产生不利影响。

例如,该体系可以包含一种或多种有机磷阻燃剂,例如磷酸酯盐、磷酸酯、膦酸酯、膦酸酯胺、磷腈(phosphazene)、次膦酸盐等,以及它们的混合物。在一个实施方式中,有机磷阻燃剂可以是由含氮碱和磷酸反应形成的含氮磷酸酯盐。合适的含氮碱可以包括具有取代或未取代的环状结构,同时具有在环状结构中的至少一个氮杂原子(例如,杂环基团或者杂芳基团)和/或具有在环状结构的碳原子和/或杂原子处取代的至少一个含氮官能团(例如,胺基、酰胺基等)的那些含氮碱。此类杂环基团的例子可以包括,例如,吡咯烷、咪唑啉、吡唑烷、恶唑烷、异恶唑烷、噻唑烷、异噻唑烷、哌啶、哌嗪、硫代吗啉等。同样地,杂芳基团的例子可以包括,例如,吡咯、咪唑、吡唑、恶唑、异恶唑、噻唑、异噻唑、三唑、呋咱、恶二唑、四唑、吡啶、二嗪、恶嗪、三嗪、四嗪等等。如果需要,碱的环状结构也可以用一个或多个官能团取代,例如,酰基、酰氧基、酰胺基、烷氧基、烯基、烷基、氨基、芳基、芳氧基、羧基、羧基酯、环烷基、羟基、卤素、卤代烷基、杂芳基、杂环基等。取代可以发生在环状结构的杂原子和/或碳原子上。

一种合适的含氮碱是三聚氰胺,三聚氰胺包含在三个碳原子的每一个碳原子处用氨基官能团取代的1,3,5三嗪环结构。合适的三聚氰胺磷酸酯盐的例子可以包括,例如,三聚氰胺正磷酸酯、三聚氰胺焦磷酸酯、三聚氰胺多磷酸酯等。例如,三聚氰胺焦磷酸酯可以包含约为1:2的焦磷酸与三聚氰胺的摩尔比。另一种合适的含氮碱是哌嗪,哌嗪是在环的相对位置处含有两个氮原子的六元环结构。合适的哌嗪磷酸酯盐的例子可以包括,例如,哌嗪正磷酸酯、哌嗪焦磷酸酯、哌嗪多磷酸酯等。例如,哌嗪焦磷酸酯可以包含约为1:1的焦磷酸与三聚氰胺的摩尔比。在某些实施方式中,三聚氰胺和哌嗪磷酸酯盐的掺混物可以用于阻燃剂体系中。例如,阻燃剂体系可以包含量为约40wt.%至约90wt.%、在一些实施方式中约50wt.%至约80wt.%的一种或多种哌嗪磷酸酯盐(例如,哌嗪焦磷酸酯)和量为约10wt.%至约60wt.%、在一些实施方式中约20wt.%至约50wt.%、以及在一些实施方式中约25wt.%至约45wt.%的一种或多种三聚氰胺磷酸酯盐(例如,三聚氰胺焦磷酸酯)。

当然,也可以使用其他有机磷阻燃剂。例如,在一个实施方式中,可以使用单体和低聚体的磷酸酯和膦酸酯,例如三丁基磷酸酯、三苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、二苯基甲苯基磷酸酯、二苯基辛基磷酸酯、二苯基2-乙基甲苯基磷酸酯、三(异丙基苯基)磷酸酯、间苯二酚桥接的低聚磷酸酯、双酚A磷酸酯(例如,双酚A桥接的低聚磷酸酯或双酚A双(二苯基磷酸酯))等,以及它们的混合物。可以使用次膦酸盐,例如次膦酸和/或二次膦酸的盐。特别适合的次膦酸盐包括,例如,二甲基次膦酸、乙基甲基次膦酸、二乙基次膦酸、甲基正丙基次膦酸、甲烷-二(甲基次膦酸)、乙烷-1,2-二(甲基次膦酸)、己烷-1,6-二(甲基次膦酸)、苯-1,4-二(甲基次膦酸)、甲基苯基次膦酸、二苯基次膦酸、连二磷酸等的盐。所产生的盐通常是单体化合物;然而,也可以形成聚合次膦酸酯。特别适合的次膦酸盐是二乙基次膦酸锌或铝。

在某些实施方式中,阻燃剂体系可以完全由有机磷阻燃剂形成,例如上述那些。然而,在其他情况下,有机磷阻燃剂可以与一种或多种其他添加剂组合使用。在此类实施方式中,有机磷化合物可以占阻燃剂体系的约50wt.%至约99.5wt.%,在一些实施方式中约70wt.%至约99wt.%,以及在一些实施方式中约80wt.%至约95wt.%,以及占聚合物基质的约1wt.%至30wt.%,在一些实施方式中约2wt.%至约25wt.%,以及在一些实施方式中约5wt.%至约20wt.%。

可以使用的一种合适的添加剂类型是无机化合物,无机化合物可以被用作低卤素成炭剂和/或抑烟剂。合适的无机化合物(无水或水合物)可以包括,例如,无机钼酸盐,如钼酸锌(例如,可从Huber Engineered Materials以名称

另一种合适的添加剂是含氮增效剂,其可以与有机磷阻燃剂和/或其他组分协同作用,以产生更有效的阻燃剂体系。此类含氮增效剂可以包括具有式(III)至(VIII)的这些,或者它们的混合物:

其中,R

m为1至4;

n为1至4;

X是能够与式III的三嗪化合物形成加合物的酸。例如,含氮增效剂可以包括苯并胍胺、三(羟乙基)异氰脲酸酯、尿囊素、甘脲、三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸酯、双氰胺、胍等。此类增效剂的例子描述于Jenewein等人的美国专利第6,365,071号、Hoerold等人的美国专利第7,255,814和Bauer等人的美国专利第7,259,200号。一种特别适合的增效剂是三聚氰胺氰脲酸酯,例如可从BASF以名称

如上所述,阻燃剂体系和/或聚合物组合物本身通常具有相对较低的卤素(即,溴、氟和/或氯)含量,例如约15,000百万分之一份(“ppm”)或更少,在一些实施方式中约5,000ppm或更少,在一些实施方式中约1,000ppm或更少,在一些实施方式中约800ppm或更少,以及在一些实施方式中约1ppm至约600ppm。尽管如此,在本发明的某些实施方式中,仍可以使用基于卤素的阻燃剂作为可选组分。特别适合的基于卤素的阻燃剂是含氟聚合物,例如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯聚丙烯(FEP)共聚物、全氟烷氧基(PFA)树脂、聚氯三氟乙烯(PCTFE)共聚物、乙烯-氯三氟乙烯(ECTFE)共聚物、乙烯-四氟乙烯(ETFE)共聚物、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)以及它们的共聚物和掺混物以及其他组合。当使用时,此类基于卤素的阻燃剂通常只占阻燃剂体系的约10wt.%或更少,在一些实施方式中约5wt.%或更少,以及在一些实施方式中约1wt.%或更少。同样地,基于卤素的阻燃剂通常占整个聚合物组合物的约5wt.%或更少,在一些实施方式中约1wt.%或更少,以及在一些实施方式中约0.5wt.%或更少。

C.

尽管绝不是必须的,但是聚合物基质也可以包含稳定剂体系,以帮助即使暴露于紫外线和高温后,仍保持所需的表面外观和/或机械性能。更具体地,稳定剂体系可以包括一种或多种在抗氧化剂(例如,空间受阻酚抗氧化剂、亚磷酸酯抗氧化剂、硫酯抗氧化剂等)和/或紫外线稳定剂,以及各种其他可选的光稳定剂、可选的热稳定剂等等。

i.

可以用于聚合物组合物中的一种抗氧化剂是空间受阻酚。当使用时,空间受阻酚的存在量通常为聚合物组合物的约0.01wt.%至约1wt.%,在一些实施方式中为约0.02wt.%至约0.5wt.%,以及在一些实施方式中为约0.05wt.%至约0.3wt.%。虽然可以使用各种不同的化合物,但特别合适的受阻酚化合物是具有以下通用结构(IV)、(V)和(VI)中的一种的化合物:

其中,

a、b和c独立地为1至10,以及在一些实施方式中为2至6;

R

R

其中,

d为1至10,以及在一些实施方式中为2至6;

R

具有上述通用结构的适合的受阻酚的具体例子可以包括,例如,2,6-二叔丁基-4-甲酚;2,4-二叔丁基苯酚;季戊四醇四(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯;十八烷基-3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟苯基)丙酸酯;四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基肉桂酸酯)]甲烷;双-2,2'-亚甲基-双(6-叔丁基-4-甲酚)对苯二甲酸酯;1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯;三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯;1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮;1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷;1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮;1,3,5-三[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基];4,4',4”-[(2,4,6-三甲基-1,3,5-苯三基)三(亚甲基)]三[2,6-双(1,1-二甲基乙基)];6-叔丁基-3-甲基苯基;2,6-二叔丁基对甲酚;2,2'-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚);4,4'-亚丁基双(6-叔丁基间甲酚);4,4'-硫代双(6-叔丁基间甲酚);4,4'-二羟基二苯基-环己烷;烷基化双酚;苯乙烯化苯酚;2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚;正十八烷基-3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸酯;2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚);4,4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯基);4,4'-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚);硬脂基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯;1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷;1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯;四[亚甲基-3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸酯]甲烷,硬脂基3,5-二叔丁基-4-羟基肉桂酸酯;等等,以及它们的混合物。

特别适合的化合物是具有通用结构(VI)的那些,例如三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯,其可以名称

另一种适合的抗氧化剂是亚磷酸酯抗氧化剂。当使用时,亚磷酸酯抗氧化剂的存在量通常为聚合物组合物的约0.02wt.%至约2wt.%,在一些实施方式中约0.04wt.%至约1wt.%,以及在一些实施方式中约0.1wt.%至约0.6wt.%。亚磷酸酯抗氧化剂可以包括各种不同的化合物,例如芳基单亚磷酸酯、芳基双亚磷酸酯等,以及它们的混合物。例如,可以使用具有以下通用结构(IX)的芳基双亚磷酸酯:

其中,R

此类芳基双亚磷酸酯化合物的例子可以包括,例如,双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇双亚磷酸酯(可以

再一种适合的抗氧化剂是硫酯抗氧化剂。当使用时,硫酯抗氧化剂的存在量通常为聚合物组合物的约0.04wt.%至约4wt.%,在一些实施方式中约0.08wt.%至约2wt.%,以及在一些实施方式中约0.2wt.%至约1.2wt.%。特别适合于用于本发明的硫酯抗氧化剂是硫代羧酸酯,例如具有以下通用结构的那些:

R

其中,

x和y独立地为1至10,在一些实施方式中1至6,以及在一些实施方式中2至4(例如,2);

R

适合的硫代羧酸酯的具体例子可以包括,例如,二硬脂基硫代二丙酸酯(可以

在本发明的特别合适的实施方式中,可以使用抗氧化剂的组合来帮助提供对组合物的特性的协同效应。例如,在一个实施方式中,稳定剂体系可以使用至少一种空间受阻型抗氧化剂、亚磷酸酯抗氧化剂和硫酯抗氧化剂的组合。当使用时,亚磷酸酯抗氧化剂与受阻酚抗氧化剂的重量比可以为约1:1至约5:1,在一些实施方式中约1:1至约4:1,以及在一些实施方式中约1.5:1至约3:1(例如,约2:1)。硫酯稳定剂与亚磷酸酯抗氧化剂的重量比通常为约1:1至约5:1,在一些实施方式中约1:1至约4:1,以及在一些实施方式中约1.5:1至约3:1(例如,约2:1)。同样地,硫酯抗氧化剂与受阻酚抗氧化剂的重量比通常也为约2:1至约10:1,在一些实施方式中约2:1至约8:1,以及在一些实施方式中约3:1至约6:1(例如,约4:1)。在这些选定的比例内,认为该组合物能够实现独特保持稳定的能力,即使在暴露于高温和/或紫外线下之后。

聚合物组合物还可以包含一种或多种UV稳定剂。适合的UV稳定剂可以包括,例如,二苯甲酮(例如,(2-羟基-4-(辛氧基)苯基)苯基,甲酮(

D.

除了上述组分外,聚合物基质还可以包含各种其他组分。此类可选组分的例子可以包括,例如,EMI填料、相容剂、微粒填料、润滑剂、着色剂、流动改进剂、颜料以及为提高特性和加工性而添加的其他材料。例如,当需要EMI屏蔽特性时,可以使用EMI填料。EMI填料通常由能够提供所需程度的电磁干扰屏蔽的导电材料形成。在某些实施方式下,例如,该材料包含金属,如不锈钢、铝、锌、铁、铜、银、镍、金、铬等,以及它们的合金或混合物。EMI填料也可以具有各种不同的形式,如颗粒(如铁粉)、片状(如铝片、不锈钢片等),或纤维。特别适合的EMI填料是含有金属的纤维。在此类实施方式中,纤维可以主要由金属形成(例如,不锈钢纤维),或者纤维可以由包覆有金属的芯材形成。当使用金属覆层时,芯材可以由本质上是导电的或绝缘的材料形成。例如,芯材可以由碳、玻璃或聚合物形成。此类纤维的一个例子是镍包覆的碳纤维。

还可以使用相容剂来提高长纤维与聚合物基质之间的粘附程度。当使用时,此类相容剂通常占聚合物组合物的约0.1wt.%至约15wt.%,在一些实施方式中约0.5wt.%至约10wt.%,以及在一些实施方式中约1wt.%至约5wt.%。在某些实施方式中,相容剂可以是聚烯烃相容剂,该聚烯烃相容剂包括用极性官能团改性的聚烯烃。聚烯烃可以是烯烃均聚物(例如,聚丙烯)或共聚物(例如,乙烯共聚物、丙烯共聚物等)。官能团可以接枝到聚烯烃主链上,或作为聚合物的单体成分并入(例如,嵌段或无规共聚物)等。特别适合的官能团包括马来酸酐、马来酸、富马酸、马来酰亚胺、马来酸酰肼、马来酸酐和二胺的反应产物、二氯马来酸酐、马来酸酰胺等。

无论使用何种特定组分,原材料(例如,热塑性聚合物、阻燃剂、稳定剂、相容剂等)通常在用长纤维增强之前被熔融掺混在一起以形成聚合物基质。原材料可以同时或依次供应至熔融掺混装置中,熔融掺混装置分散性地掺混各材料。可以使用批量和/或连续熔融掺混技术。例如,可以使用混合机/捏合机、Banbury混合机、Farrel连续混合机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、辊磨机等来掺混各材料。一种特别适合的熔融掺混装置是同向旋转的双螺杆挤出机(例如,ZSK-30双螺杆挤出机,可从Werner&Pfleiderer Corporation ofRamsey,N.J.获得)。此类挤出机可以包括进料端口和排放端口,并提供高强度的分布式和分散式混合。例如,丙烯聚合物可以被进料至双螺杆挤出机的进料端口并熔融。此后,可以将稳定剂注入聚合物熔体中。可替代地,稳定剂也可以在沿着挤出机长度的不同位点分别进料至挤出机。无论选择哪种特定的熔融掺混技术,原材料都在高剪切力/压力和热量下掺混,以确保充分混合。例如,熔融掺混可在约150℃至约300℃的温度下进行,在一些实施方式中约155℃至约250℃,以及在一些实施方式中约160℃至约220℃。

如上所述,本发明的某些实施方式考虑在聚合物基质(例如,丙烯均聚物和/或丙烯/α-烯烃共聚物)内使用聚合物的掺混物。在此类实施方式中,用于掺混物中的每种聚合物都可以按上述方式进行熔融掺混。然而,在其他实施方式中,可能希望熔融掺混第一聚合物(如丙烯聚合物)以形成浓缩物,然后用长纤维按下述方式进行增强,形成前驱体组合物。此后,前驱体组合物可与第二聚合物(例如,丙烯聚合物)掺混(例如,干混),形成具有所需特性的聚合物组合物。还应理解的是,在用长纤维增强聚合物基质之前和/或期间,也可以添加其他聚合物。

II.

为了形成本发明的纤维增强组合物,通常将长纤维嵌入聚合物基质内。例如,长纤维可占组合物的约10wt.%至约40wt.%,在一些实施方式中约12wt.%至约38wt.%,以及在一些实施方式中约15wt.%至约35wt.%。同样地,聚合物基质通常占组合物的约60wt.%至约90wt.%,在一些实施方式中约62wt.%至约88wt.%,以及在一些实施方式中约65wt.%至约85wt.%。

术语“长纤维”通常是指不连续的纤维、细丝(filament)、纱线(yarn)或粗纱(roving)(例如,纤维束(bundle)),其长度为约1毫米至约25毫米,在一些实施方式中约1.5毫米至约20毫米,在一些实施方式中约2毫米至约15毫米,以及在一些实施方式中约3毫米至约12毫米。即使在形成成型部件(例如,注塑)之后,大部分纤维仍可以保持相对较大的长度。也就是说,组合物中的纤维的中位长度(D50)可以为约1毫米或更大,在一些实施方式中约1.5毫米或更大,在一些实施方式中约2.0毫米或更大,以及在一些实施方式中约2.5毫米至约8毫米。无论其长度如何,纤维的标称直径(例如,粗纱内的纤维的直径)可以选择性地控制,以帮助改善所得聚合物组合物的表面外观。更具体地,纤维的标称直径可以为约20微米至约40微米,在一些实施方式中约20微米至约30微米,以及在一些实施方式中约21微米至约26微米。在该范围内,减少了纤维在成型部件的表面上“集聚”的趋势,这使得部件的颜色和表面外观主要来自聚合物基质。除了提供改善的美学一致性外,它还可以使颜色在暴露于紫外线后得到更好的保持,因为稳定剂体系可以更容易地用于聚合物基质内。当然,应当理解的是,可以使用其他标称直径,例如约1微米至约20微米,在一些实施方式中约8微米至约19微米,以及在一些实施方式中约10微米至约18微米的标称直径。

纤维可以由本领域已知的任何常规材料形成,例如金属纤维,玻璃纤维(例如,E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃、D-玻璃、AR-玻璃、R-玻璃、S1-玻璃、S2-玻璃)、碳纤维(例如,石墨)、硼纤维、陶瓷纤维(例如,氧化铝或二氧化硅)、芳纶纤维(例如,

通常可以采用各种不同技术中的任何技术将纤维并入聚合物基质中。长纤维可以随机地分布在聚合物基质内,或者可替代地以对齐方式分布。例如,在一个实施方式中,连续式纤维最初可被浸入聚合物基质中,以形成股(strand),其随后被冷却,然后切成丸粒,使所得纤维具有长纤维所需的长度。在此类实施方式中,聚合物基质和连续式纤维(例如,粗纱)通常通过浸渍模具进行拉挤,以实现纤维和聚合物之间的理想接触。拉挤也有助于确保纤维间隔开来,并在相同或基本相似的方向上对齐,例如在与丸粒的长轴(例如,长度)平行的纵向方向上对齐,这进一步提高了机械性能。例如,参照图1,示出了拉挤工艺10的一个实施方式,其中聚合物基质从挤出机13供应到浸渍模具11,而连续式纤维12由拉动器装置18拉动通过模具11,以产生复合结构14。典型的拉动器装置可以包括,例如,履带式拉动器和往复式拉动器。虽然是可选的,但是复合结构14也可以被拉动通过包覆模具15,包覆模具15连接到挤出机16,通过该挤出机16施加覆层树脂以形成包覆结构17。如图1所示,然后将包覆结构17拉动通过拉动器组件18,并供应至造粒机19,该造粒机19将结构17切割成所需尺寸,以形成长纤维增强的组合物。

在拉挤工艺期间使用的浸渍模具的性质可以选择性地改变,以帮助实现聚合物基质和长纤维之间的良好接触。适合的浸渍模具系统的例子在Hawley的再版专利第32,772号、Regan等人的专利第9,233,486号以及Eastep等人的专利第9,278,472号中有详细描述。例如,参照图2,示出了此类适合的浸渍模具11的一个实施方式。如图所示,聚合物基质127可以通过挤压机(未示出)供应到浸渍模具11。更具体地,聚合物基质127可以通过机筒凸缘128离开挤出机并进入模具11的模具凸缘132。模具11包含与下模半部136匹配的上模半部134。连续式纤维142(例如,粗纱)从线轴144通过进料端口138供应到模具11的上模半部134。类似地,连续式纤维146也从线轴148通过进料端口140供应。基质127由安装在上模半部134和/或下模半部136中的加热器133在模半部134和136内加热。模具通常在足以导致热塑性聚合物的熔融和浸渍的温度下操作。通常情况下,模具的操作温度高于聚合物基质的熔体温度。以这种方式加工时,连续式纤维142和146会嵌入基质127中。然后,拉动混合物通过浸渍模具11,以形成纤维增强的组合物152。如果需要,压力传感器137也可以感测浸渍模具11附近的压力,以便通过控制螺杆轴的旋转速度或给料器的联动来对挤出的速率进行控制。

在浸渍模具内,通常希望纤维与一系列撞击区域接触。在这些区域,聚合物熔体可横向流过纤维,以产生剪切力和压力,从而显著提高浸渍程度。这在由高纤维含量的飘带(ribbon)形成复合材料时特别有用。通常情况下,模具将包含每个粗纱至少2个,在一些实施方式中至少3个,以及在一些实施方式中4至50个撞击区域,以产生足够程度的剪切力和压力。虽然它们的具体形式可能有所不同,但是撞击区域通常具有弯曲的表面,例如弯曲的叶瓣、杆等。撞击区域通常也是由金属材料制成。

图2示出了浸渍模具11的一部分的放大示意图,该浸渍模具11包含多个叶瓣形式的撞击区域182。应当理解,本发明可以使用多个进料端口来实施,这些进料端口可以可选地与机器方向同轴。使用的进料端口的数量可随在模具中一次处理的纤维的数量而变化,并且进料端口可以安装在上模半部134或下模半部136中。进料端口138包括安装在上模半部134中的套筒170。进料端口138可滑动地安装在套筒170中。进料端口138至少被分成两个零件,示为零件172和174。进料端口138具有纵向地穿过其的孔176。孔176的形状可以是远离上模半部134的直圆柱锥形开口。纤维142穿过孔176并进入上模半部134和下模半部136之间的通道180。在上模半部134和下模半部136中还形成一系列叶瓣182,从而使通道210采取曲折的路径。多个叶瓣182使纤维142和146通过至少一个叶瓣,以使得通道180内的聚合物基质与每个纤维完全接触。以这种方式,保证熔融的聚合物与纤维142和146之间的完全接触。

为了进一步促进浸渍,当存在于浸渍模内时,纤维也可以保持在张力下。例如,张力可以为每纤维丝束(tow)约5牛顿至约300牛顿,在一些实施方式中约50牛顿至约250牛顿,以及在一些实施方式中约100牛顿至约200牛顿。此外,纤维还可以以迂回的路径通过撞击区域,以增强剪切力。例如,在图2所示的实施方式中,纤维以正弦曲线式路径横穿撞击区域。粗纱从一个撞击区域横穿到另一个撞击区域的角度通常高到足以增强剪切力,但又没有高到导致使纤维断裂的过度的力。因此,例如,该角度可以为约1°至约30°,以及在一些实施方式中约5°至约25°。

上面示出和描述的浸渍模具只是本发明中可以使用的各种可能构造之一。在可替代地实施方式中,例如,纤维可以被引入十字头模具,该模具相对于聚合物熔体的流动方向呈一定角度设置。当纤维穿过十字头模具移动并到达聚合物离开挤出机机筒的位点时,聚合物被迫与纤维接触。还应理解的是,也可使用任何其他挤出机设计,例如双螺杆挤出机。此外,还可以可选地使用其他构件来协助纤维的浸渍。例如,在某些实施方式中可以采用“气体喷射”组件,以帮助各个纤维的束或丝束(其每个可以包含高达24,000个纤维)在融合的丝束的整个宽度上均匀散布。这有助于实现飘带中强度特性的均匀分布。此类组件可以包括压缩空气或另一种气体的供应源,压缩空气或另一种气体以大体上垂直的方式冲击穿过出口端口的移动纤维束。然后可以将散布的纤维束引入模具进行浸渍,例如如上所述。

纤维增强的聚合物组合物通常可以用于使用各种不同的技术来形成成型部件。适合的技术可以包括,例如,注射成型、低压注射成型、挤出压缩成型、气体注射成型、泡沫注射成型、低压气体注射成型、低压泡沫注射成型、气体挤出压缩成型、泡沫挤出压缩成型、挤出成型、泡沫挤出成型、压缩成型、泡沫压缩成型、气体压缩成型等。例如,可以使用注射成型系统,该系统包括模具,纤维增强组合物可以注射到该模具内。可以控制和优化注射器内的时间,以使得聚合物基质不被预固化。当达到循环时间并且机筒满载排放时,可以使用活塞将组合物注射到模具空腔中。也可使用压缩成型系统。与注射成型一样,将纤维增强组合物成形为所需制品也发生在模具内。可以使用任何已知技术将组合物放入压缩模具,例如由自动机械臂拿起。模具的温度可以在所需的时间段保持在或高于聚合物基质的固化温度,以允许固化。然后,可通过使成型的产品达到低于熔融温度的温度来固化成型的产品。所得产品可以被脱模。每个成型过程的循环时间可以进行调整,以适应聚合物基质,实现充分的粘合,并提高整体工艺生产率。由于纤维增强组合物的独特性能,可以容易地由其形成相对较薄的成型部件(例如,注射成型部件)。例如,此类部件的厚度可以为约10毫米或更小,在一些实施方式中约8毫米或更小,在一些实施方式中约6毫米或更小,在一些实施方式中约0.4毫米至约5毫米,以及在一些实施方式中约0.8毫米至约4毫米(例如,0.8毫米、1.2毫米或3毫米)。

II.

由于其独特的性能,聚合物组合物可以用于各种电子装置和系统中。例如,在某些实施方式中,装置可以是电子模块,该电子模块包括容纳一个或多个电子构件(例如,印刷电路板、天线元件、射频感应元件、传感器、光感应和/或发射元件(例如,光纤)、照相机、全球定位装置等)的外壳。例如,外壳可以包括底座,该底座包括从其延伸的侧壁。盖子也可以支撑在底座的侧壁上,以限定内部,电子构件容纳在该内部中并且不受外部环境影响。无论模块的具体构造如何,本发明的聚合物组合物可以用于形成外壳和/或盖子的全部或部分。例如,在一个实施方式中,本发明的聚合物组合物可以用于形成外壳的底座和侧壁。在此类实施方式中,盖子可以由本发明的聚合物组合物形成或由不同的材料如金属构件(例如,铝板)形成。值得注意的是,本发明的一个益处是,聚合物组合物的线性热膨胀系数与电子模块中使用的典型金属构件相似。例如,当根据ISO 11359-2:1999在流动方向(平行)测定时,聚合物组合物的线性热膨胀系数可以为约10μm/m℃至约35μm/m℃,在一些实施方式中约12μm/m℃至约32μm/m℃,以及在一些实施方式中15μm/m℃至约30μm/m℃。此外,聚合物组合物的线性热膨胀系数与金属构件的线性热膨胀系数的比率可以为约0.5至约1.5,在一些实施方式中约0.6至约1.2,以及在一些实施方式中约0.6至约1.0。例如,铝的线性热膨胀系数为约21μm/m℃至24μm/m℃。

例如,参照图3,示出了可以包含本发明的聚合物组合物的电子模块100的一个具体实施方式。电子模块100包括外壳102,外壳102包括从底座114延伸的侧壁132。如果需要,外壳102还可以包括能够容纳电连接器(未示出)的护罩116。无论如何,印刷电路板(“PCB”)被接纳在模块100的内部并连接到外壳102。更具体地,电路板104包括孔122,孔122与位于外壳102上的支柱110对准并接纳支柱110。电路板104具有第一表面118,在第一表面118上提供电路121,以允许模块100的射频操作。例如,射频电路121可以包括一个或多个天线元件120a和120b。电路板104还具有与第一表面118相对的第二表面119,并且可以可选地包括其他电气构件,例如允许模块100的数字电子操作的构件(例如,数字信号处理器、半导体存储器、输入/输出接口装置等)。可替代地,此类构件可以提供在附加印刷电路板上。还可以使用盖子108,盖子108设置在电路板104上,并通过已知的技术(例如,焊接、粘合剂等)连接到外壳102(例如,侧壁),以将电气构件密封在内部。如上所述,聚合物组合物可以用于形成盖子108和/或外壳102的全部或部分。

电子模块可以用于各种应用中。例如,电子模块可以用于汽车车辆(例如,电动车辆)中。例如,当用于汽车应用时,电子模块可以用于感知车辆相对于一个或多个三维对象的定位。在这方面,该模块可以包括射频传感构件、光检测或光学构件、照相机、天线元件等,以及它们的组合。例如,该模块可以是无线电探测和测距(“雷达”)模块、光探测和测距(“光达”)模块、照相机模块、全球定位模块等,也可以是结合了两个或更多个这些构件的集成模块。因此,此类模块可以使用接纳一种或多种类型的电子构件(例如,印刷电路板、天线元件、射频传感装置、传感器、光感应和/或发射元件(例如,光纤)、照相机、全球定位装置等)的外壳。例如,在一个实施方式中,可以形成光达模块,光达模块包括用于接收和发射光脉冲的光纤组件,该光纤组件以类似于上面讨论的实施方式的方式接纳在外壳/盖子组件的内部。类似地,雷达模块通常包括一个或多个印刷电路板,该印刷电路板具有专门用于处理射频(RF)雷达信号、数字信号处理任务等的电气构件。

电子模块也可以用于5G系统中。例如,电子模块可以是天线模块,例如宏蜂窝(基站)、小蜂窝、微蜂窝或中继器(飞蜂窝)等。如本文所用,“5G”通常是指通过射频信号进行的高速数据通信。5G网络和系统能够以比前几代数据通信标准(例如“4G”,“LTE”)快得多的速率进行数据通信。已经发布了量化5G通信的要求的各种标准和规范。作为一个例子,国际电信联盟(ITU)在2015年发布了国际移动通信-2020(“IMT-2020”)标准。IMT-2020标准规定了5G的各种数据传输标准(例如,下行和上行数据速率、延迟等)。IMT-2020标准将上行和下行峰值数据速率定义为5G系统必须支持的上传和下载数据的最低数据速率。IMT-2020标准规定下行峰值数据速率要求为20Gbit/s,并且上行峰值数据速率为10Gbit/s。作为另一个例子,第三代合作伙伴项目(3GPP)最近发布了5G的新标准,被称为“5G NR”。3GPP在2018年发布了“第15版”,定义了5G NR的标准化的“第一阶段”。3GPP将5G频段一般性地定义为包括6GHz以下的频率的“频率范围1”(FR1)和20-60GHz的频段的“频率范围2”(FR2)。然而,本文使用的“5G频率”可以指使用大于60GHz、例如高达80GHz、高达150GHz、以及高达300GHz的频率的系统。如本文所用,“5G频率”可以指约1.8GHz或更高的频率,在一些实施方式中约2.0GHz或更高,在一些实施方式中约3.0GHz或更高,在一些实施方式中约3GHz至约300GHz,或更高,在一些实施方式中约4GHz至约80GHz,在一些实施方式中约5GHz至约80GHz,在一些实施方式中约20GHz至约80GHz,以及在一些实施方式中约28GHz至约60GHz。

5G天线系统通常使用高频天线和天线阵列,用于5G构件,例如宏蜂窝(基站)、小蜂窝、微蜂窝或中继器(飞蜂窝)等,和/或用于5G系统的其他适合的构件。天线元件/阵列和系统可以满足或符合3GPP发布的标准如第15版(2018)下的“5G”,和/或IMT-2020标准下的“5G”。为了实现这种高频率下的高速数据通信,天线元件和阵列通常使用能够提高天线性能的小特征尺寸/间距(例如,细间距技术)。例如,特征尺寸(天线元件之间的间距、天线元件的宽度)等通常取决于所需的穿过衬底(天线元件形成于其上)传播的传输和/或接收射频的波长(“λ”)(例如,nλ/4,其中n是整数)。此外,可以使用波束成形和/或波束转向来促进跨多个频率范围或信道的接收和发射(例如,多进多出(MIMO),大规模MIMO)。高频5G天线元件可以有各种各样的构造。例如,5G天线元件可以是或包括共面波导元件、贴片阵列(例如,网格贴片阵列)、其他适合5G天线构造。天线元件可以被构造成提供MIMO、大规模MIMO功能、波束转向等。如本文所用,“大规模”MIMO功能通常是指用天线阵列提供大量的传输和接收信道,例如8个传输(Tx)信道和8个接收(Rx)信道(缩写为8×8)。大规模MIMO功能可以以8×8、12×12、16×16、32×32、64×64或更大提供。

天线元件可以使用各种制造技术来制作。作为一个例子,天线元件和/或相关元件(例如,接地元件、馈线等)可以采用细间距技术。细间距技术通常是指其构件或导线之间的小或细间距。例如,特征尺寸和/或天线元件之间(或天线元件和接地平面之间)的间距可以为约1500微米或更小,在一些实施方式中1250微米或更小,在一些实施方式中750微米或更小(例如,中心到中心的间距为1.5mm或更小),650微米或更小,在一些实施方式中550微米或更小,在一些实施方式中450微米或更小,在一些实施方式中350微米或更小,在一些实施方式中250微米或更小,在一些实施方式中150微米或更小,在一些实施方式中100微米或更小,以及在一些实施方式中50微米或更小。然而,应当理解,也可以使用更小和/或更大的特征尺寸和/或间距。由于这种小的特征尺寸,可以在小的占地面积内用大量的天线元件实现天线配置和/或阵列。例如,天线阵列的平均天线元件浓度可以为约每平方厘米大于1,000个天线元件,在一些实施方式中每平方厘米大于2,000个天线元件,在一些实施方式中每平方厘米大于3,000个天线元件,在一些实施方式中每平方厘米大于4,000个天线元件,在一些实施方式中每平方厘米大于6,000个天线元件,以及在一些实施方式中每平方厘米大于约8,000个天线元件。如此紧凑的天线元件排列可以为每单位面积的天线区域提供更多的用于MIMO功能的信道数量。例如,信道的数量可以与天线元件的数量相对应(例如,与之相等或成正比)。

参照图4,例如,5G天线系统100可以包括基站102、一个或多个中继站104、一个或多个用户计算装置106、一个或多个Wi-Fi中继器108(例如,“飞蜂巢”),和/或用于5G天线系统100的其他适合的天线构件。中继站104可以被配置成通过在基站102与用户计算装置106和/或中继站104之间中继转发或者“重复”信号促进通过用户计算装置106和/或其他中继站104进行的与基站102的通信。基站102可以包括MIMO天线阵列110,MIMO天线阵列110被配置成与中继站104、Wi-Fi中继器108和/或直接与用户计算装置106接收和/或发送射频信号112。用户计算装置306不一定受本发明的限制,并且包括诸如5G智能手机等装置。MIMO天线阵列110可以采用相对于中继站104的波束转向来聚焦或引导射频信号112。例如,MIMO天线阵列110可以被配置成调节相对于X-Y平面的仰角114和/或限定在Z-Y平面中且相对于Z方向的横摆角116。类似地,中继站104、用户计算装置106、Wi-Fi中继器108中的一个或多个可以采用波束转向,以通过定向调整装置104、106、108相对于基站102的MIMO天线阵列110的灵敏度和/或功率传输(例如,通过调节各装置的相对仰角和/或相对方位角中的一个或两个),改善相对于MIMO天线阵列110的接收和/或发送能力。

参照以下实施例可以更好地理解本发明。

熔体流动指数:聚合物或者聚合物组合物的熔体流动指数可以根据ISO 1133-1:2011(技术上等同于ASTM D1238-13)在2.16kg的载荷下和230℃的温度下测定。

拉伸模量、拉伸应力和拉伸断裂伸长率:拉伸性能可以根据ISO测试第527-1:2019号(技术上等同于ASTM D638-14)测试。可以在具有170/190mm的长度,4mm的厚度和10mm宽度的狗骨形测试条试样上进行模量和强度测量。测试温度可以为-30℃、23℃或者80℃,并且测试速度可以为1mm/min或5mm/min。

弯曲模量、弯曲断裂伸长率和弯曲应力:弯曲性能可以根据ISO测试第178:2019号(技术上等同于ASTM D790-17)测试。该测试可以在64mm的支撑跨度上进行。可以在未切割的ISO 3167多用途棒的中心部分上进行测试。测试温度可以为-30℃、23℃或者80℃,并且测试速度可以为2mm/min。

简支梁冲击强度:简支梁性能可以根据ISO测试第179-1:2010号(技术上等同于ASTM D256-10)测试。该测试可以使用1型试样尺寸(长度为80mm,宽度为10mm,以及厚度为4mm)进行。试样可以使用单齿铣床从多用途棒的中心切割。测试温度可以为-30℃、23℃或者80℃。

载荷下挠曲温度(“DTUL”):载荷下挠曲温度可以根据ISO测试第75-2:2013号(技术上等同于ASTM D648-07)测定。更具体地,具有80mm的长度、10mm的宽度以及4mm的厚度的测试条试样可以经受沿边三点弯曲测试,其中指定载荷(最大的外部纤维应力)为1.8兆帕。可以将试样放低至硅油浴槽中,其中温度以每分钟2℃升高直至试样挠曲0.25mm(对于ISO测试第75-2:2013号为0.32mm)。

线性热膨胀系数(“CLTE”):线性热膨胀系数可以根据ISO 11359以流动方向和/或横向方向测定。

介电常数(“Dk”)和耗散因数(“Df”):介电常数(或者相对静电电容率)和耗散因数(或者损耗正切)根据IPC 650测试方法第2.5.5.13(1/07)号在2GHz的频率下测定。根据该方法,面内介电常数和耗散因数可以使用分裂圆柱体谐振器来测定。测试样品的厚度为8.175mm,宽度为70mm,并且长度为70mm。

极限氧指数:极限氧指数(“LOI”)可以通过ISO 4589:2017(技术上等同于ASTMD2863-19)测定。LOI是指流动的氧气和氮气的混合物中刚刚能支持有焰燃烧的最低氧气浓度。更具体地,试样可以竖直放置在透明的测试柱中,并且可以迫使氧气和氮气的混合物向上地通过该柱。试样可在顶部被点燃。氧气浓度可以进行调整,直到试样刚好支持燃烧。所报告的浓度是试样刚好支持燃烧时氧气的体积百分比。

UL94:以竖直位置支撑试样,并向该试样的底部施加火焰。火焰施加十(10)秒,然后将火焰移除直到燃烧停止,此时再次施加火焰另外十(10)秒,然后将火焰移除。测试两(2)组五(5)个试样。样品尺寸为长125mm,宽13mm,以及厚3mm。在老化之前和之后对两组进行调理。对于未老化的测试,每种厚度在23℃和50%相对湿度下调理48小时后测试。对于老化的测试,每种厚度的五(5)个样品在70℃下调理7天后测试。

形成样品,该样品包含约45wt.%的丙烯均聚物(熔体流动指数为65g/10min,密度为0.90g/cm

形成样品,该样品包含约50wt.%的丙烯均聚物(熔体流动指数为65g/10min,密度为0.90g/cm

对实施例1-2的样品测试介电性能、机械性能和阻燃性能。结果在下表中阐述。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下,本领域普通技术人员可以实施本发明的这些和其他改进和变化。另外,应当理解,各个实施方式的各方面可以全部或部分互换。此外,本领域普通技术人员将认识到,前述描述仅通过举例的方式进行,而非意在限制在所附权利要求书中进一步描述的本发明。

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