在玻璃填料高性能非晶聚合物組合物上的金屬化和表面涂覆方法
【專利說明】在玻璃填料高性能非晶聚合物組合物上的金屬化和表面涂 覆方法
【背景技術】
[0001] 用于金屬置換應用（例如，硬盤驅(qū)動器）的在高溫具有良好的機械性能、優(yōu)異的 尺寸穩(wěn)定性的模塑品制造中可以應用具有填料組合物的高性能（高熱）非晶聚合物（大 于或等于180攝氏度的Tg)。為了滿足所有的性能，必須引入至少一定量的填料至樹脂中。 在此期間，此類組合物需要擁有由最終部件的除氣、可濾取離子色譜（1C)、液體顆粒計數(shù) (LPC)、和不揮發(fā)殘余物（NVR)性能所證實的優(yōu)異的清潔度性能。然而，由于漂浮在表面上 的填料，在模塑之后填料增強的高性能聚合物部件顯示出非常粗糙的表面，這導致弱的清 潔性能。對于基于玻璃增強的高性能聚合物的制品，存在對提供一種實現(xiàn)電磁干擾（EMI) 屏蔽效應的金屬化方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 根據(jù)各種實施方式，通過濺射或PVD (物理氣相沉積）方法在塑料制品表面上引入 納米級金屬層，其在塑料組合物上可以提供覆蓋效果以改進部件的清潔性能。另一方面， 在玻璃增強高性能聚合物部件上，還可以使用新的聚合物涂覆工藝以產(chǎn)生微米級丙烯酸酯 涂層以滿足來自于正在增長的HDD市場的超凈需求。而且，對于玻璃填料增強高性能非 晶聚合物，可以組合金屬化和聚合物涂覆方法以實現(xiàn)優(yōu)異的覆蓋效應以改進除氣、可濾取 (Ieachable) IC、LPC、NVR的清潔性能以及很好保持的所有性能。
【附圖說明】
[0003] 參照以下描述和隨附的權(quán)利要求以及附圖，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu) 勢將變得更好理解，其中：
[0004] 圖1⑷：是示出真空熱蒸發(fā)（VTE)原理的示意圖；
[0005] 圖I (B):是大量生產(chǎn)熱蒸發(fā)儀器的照片；
[0006] 圖2 :是示出DC二極管濺射的原理和工藝的示意圖；
[0007] 圖3 :是示出DC磁控管濺射的原理和工藝的示意圖；
[0008] 圖4 :是示出流動涂覆工藝的步驟的示意圖；
[0009] 圖5 :是示出用于交叉影線膠帶測試的標準作業(yè)程序（SOP)和ASTM標準的總結(jié)；
[0010] 圖6 :是示出2-探針Faradex Meter儀器和工藝的示意圖；
[0011] 圖7(A):是示出在金屬層和基底之間的丙烯酸酯涂層的金屬化和涂層結(jié)構(gòu)的示 意圖；和
[0012] 圖7(B):是示出在丙烯酸酯涂層和基底之間的金屬層的金屬化和涂層結(jié)構(gòu)的示 意圖。
[0013] 應當理解的是，各種實施方式不局限于在圖中顯示的排列（安排，arrangement) 和手段。
【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明部分是基于觀察，觀察到通過使用具有至少180攝氏度的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的 高熱非晶聚合物材料、填料、和可選地流動促進劑的具體組合，和特定的工藝條件，現(xiàn)在可 以制造具有由高熱非晶聚合物材料、填料、和可選地流動促進劑制成的基底以及金屬化涂 層或聚合物涂層的產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有優(yōu)異的清潔性能，其由產(chǎn)品的除氣、可濾取離子色譜 (IC)、液體顆粒計數(shù)（LPC)、和非揮發(fā)性性殘余物（NVR)特性證實。有利地，我們發(fā)明的產(chǎn)品 具有小于1，500顆粒/cm 2的液體顆粒計數(shù)，高于30dB的EMI屏蔽效應，和布置在基底上的 第一涂層以及，可選地布置在第一涂層上的第二涂層。
[0015] 參照本發(fā)明優(yōu)選的實施方式以及在其中包括的實施例的以下詳細描述可以更容 易地理解本發(fā)明。無論是否明確地指出，在本文中假定所有的數(shù)值是通過術語"約"修飾的。 術語"約"通常是指一系列數(shù)，在本領域中的技術人員之一將考慮該數(shù)等同于列舉的值（例 如，具有相同的功能或結(jié)果）。在許多情況下，術語"約"可以包括在最接近的有效數(shù)字周圍 的數(shù)。
[0016] 在這個申請中，術語"布置在……上"是指，層充分地附著于另外的層或基底，使得 產(chǎn)品表現(xiàn)出基于ASTM D3359的等級3B或更高的交叉影線膠帶測試。例如，當產(chǎn)品包括基 底和布置在基底上的第一層時，術語"布置在……上"是指第一層充分地附著于基底，使得 產(chǎn)品表現(xiàn)出基于ASTM D3359的等級3B或更高的交叉影線膠帶測試。如果產(chǎn)品包括基底 和布置在基底上的第一層以及布置在第二層上的第二層時，術語"布置在……上"是指，第 二層充分附著于第一層和第一層充分附著于基底，使得產(chǎn)品表現(xiàn)出基于ASTM D3359的等級 3B或更高的交叉影線膠帶測試。
[0017] 在這個申請中使用的術語"液體顆粒計數(shù)"是指具有預定的尺寸分布的顆粒的數(shù) 量，由產(chǎn)品制備的液體樣品中檢測它。在產(chǎn)品上為了獲得適合于分析顆粒污染的液體樣品， 用水或水和洗滌溶液洗滌產(chǎn)品。隨后在燒杯中放入含有顆粒的液體，隨后將含有樣品和提 取流體的燒杯放入超聲波浴中。隨后從來自于超聲波浴的固體中提取顆粒。在一段時間 (通常在1至60分鐘之內(nèi)）后去除樣品，并且對于現(xiàn)在的顆粒提取和分析流體。通過輻照 液體樣品（利用激光二極管）和檢測散射光測量顆粒。散射光的特性與顆粒尺寸相關。測 量顆粒尺寸并且確定在每個尺寸范圍中存在的顆粒的數(shù)量。測量的顆粒尺寸范圍依賴于使 用的檢測器。在我們的發(fā)明中，產(chǎn)品具有小于1，500顆粒/cm 2的液體顆粒計數(shù)；并且顆粒 具有300納米至2微米范圍的尺寸分布。
[0018] 在這個申請中使用的"交叉影線膠帶測試"是確定在基底和涂層之間，或在不同涂 層之間的涂層粘附或粘結(jié)強度或一些基底的粘合強度的方法。通過切割大約20-30_長度 可以實施交叉影線膠帶測試以確保足夠的力用于自始至終切割至基底。切割器間隔取決于 涂層厚度。
[0019] 以90°角切割的相似長度是利用首次切割-再次（first cut-again)制造的，確 保自始至終切割至基底。利用柔軟的刷子或組織輕微地刷涂層以去除任何分離的薄片或涂 層帶，隨后根據(jù)在ASTM D3359標準中所描述的粘附測試結(jié)果的分級檢查得到的交叉影線 (cross-hatch)圖案。在檢查結(jié)果之前，還使用了根據(jù)ASTM D3359的粘附膠帶。
[0020] 通過我們發(fā)明的產(chǎn)品所表現(xiàn)出的EMI (電磁干擾）屏蔽效應是指電磁干擾的屏蔽， 可以打斷電子操作并且引起電子裝置故障的中斷的普通且普遍來源。通過借助產(chǎn)生磁場并 利用接收天線測量衰減的磁場測定樣品"方阻"(Rs)可以測量EMI屏蔽效應。通過等式：SE = 201og(377/(2*Rs)+l)，可以從Rs計算屏蔽效能（SE)。在下面的實施例中，發(fā)現(xiàn)用于確 定EMI屏蔽效應的具體方法。
[0021] 各種實施方式涉及一種可以包含高熱非晶聚合物材料、填料、和可選地至少一種 添加劑的組合物。
[0022] 組合物可以包含在具有下限和/或上限的范圍內(nèi)的量的高熱非晶聚合物材料。范 圍可以包括或排除下限和/或上限?；诮M合物的重量，下限和/或上限可以選自按重量 計 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，根據(jù)某些優(yōu)選的實施方式，基于組合物的重量， 組合物可以包含按重量計35%至85%范圍內(nèi)的量的高熱非晶聚合物材料。
[0023] 組合物可以包含在具有下限和/或上限的范圍內(nèi)的量的填料。范圍可以包括或排 除下限和/或上限?；诮M合物的重量，下限和/或上限可以選自按重量計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 據(jù)某些優(yōu)選的實施方式，基于組合物的重量，組合物可以包含按重量計10%至50%范圍內(nèi) 的量的填料。
[0024] 組合物可以包含在具有下限和/或上限范圍內(nèi)的量的至少一種添加劑。范圍可以 包括或排除下限和/或上限?；诮M合物的總重量，下限和/或上限可以選自按重量計〇、 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45，和50%。例如，根據(jù)某些優(yōu)選的實施方式， 基于組合物的總重量，組合物可以包含按重量計在0%至10%范圍內(nèi)的量的至少一種添加 劑。
[0025] 高熱非晶聚合物材料可以具有在具有下限和/或上限的范圍內(nèi)的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。 范圍可以包括或排除下限和/或上限。下限和/或上限可以選自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 攝氏度。例如，根據(jù)某 些優(yōu)選的實施方式，高熱非晶聚合物材料可以具有至少180攝氏度或180至290攝氏度的 玻璃轉(zhuǎn)化溫度。
[0026] 高熱非晶聚合物材料可以包括聚醚酰亞胺（PEI)、聚苯砜（PPSU)、聚酰亞胺（PI)、 聚醚砜（PES)、聚砜（PSU)、高熱聚碳酸酯（HH PC)，和它們的組合。
[0027] 填料可以選自玻璃纖維、玻璃薄片、扁平玻璃纖維、玻璃珠，和它們的組合。
[0028] 至少一種添加劑可以是流動促進劑、熱穩(wěn)定劑、脫模劑，和它們的組合。流動促進 劑可以包括聚酰胺、和/或液晶聚合物。流動促進劑可以是聚鄰苯二甲酰胺（PPA)。流動促 進劑可以是液晶聚合物并且其中液晶聚合物是芳香族聚酯。
[0029] 另一實施方式涉及一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以包括基底，布置在基底上的第一層；和可 選地布置在第一層上的第二層。
[0030] 第一層和第二層可以獨立地選自金屬化涂層和聚合物涂層?；卓梢园ǜ鶕?jù)實 施方式描述的組合物，即，一種組合物，包含：基于組合物的重量按重量計35%至85%的高 熱非晶聚合物材料，其具有至少180攝氏度的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，基于組合物的重量按重量計 10 %至50 %的填料，其選自由玻璃纖維、玻璃薄片、扁平玻璃纖維、玻璃珠，和它們的組合組 成的組中；和按組合物的重量計0%至10%的至少一種添加劑，其選自由流動促進劑、熱穩(wěn) 定劑、脫模劑，和它們的組合組成的組中。
[0031] 可以通過物理氣相沉積（PVD)，例如，濺射、真空熱蒸發(fā)（VTE)，和它們的組合形成 金屬化涂層。金屬化涂層可以包括選自由Cu、Ni、Cr，和Al組成的組中的至少一種金屬?？?以在基底的至少一個表面上形成金屬化涂層。可以在基底的相反表面上形成金屬化涂層。
[0032] 金屬化涂層可以具有在具有下限和/或上限的