通訊和雷達等電子設備的廣泛采用,使電磁環(huán)境越來越惡化,給對靜電以及電磁輻射敏感的產品如集成電路、電磁控制系統(tǒng)、化工產品等造成了威脅。由于外界電磁輻射引起集成電路、電磁控制系統(tǒng)失效、誤動作,化工產品燃燒、爆炸的事故時有發(fā)生?;ぎa品、電子器件在生產、儲存、運輸及使用過程中由于摩擦、撞擊、接觸、分離產生靜電積累并放電,造成后果是破壞性甚至是災難性的。軟塑包裝界急需一種具有防靜電、防電磁輻射功能的包裝材料。而新開發(fā)的防靜電軟塑包裝材料具有防靜電、防電磁輻射等防護功能,且耐化學腐蝕,體質輕盈柔軟,封合方式多樣,滿足化工產品、集成電路、電磁控制系統(tǒng)及軍工產品對包裝材料的特殊要求。本文根據(jù)研制實踐,擬就導電材料復合型、涂層型、鍍層型防靜電軟塑包裝復合材料的制作工藝作以下論述。 1.導電材料復合型 高分子材料要獲得一定的導電性能,需將導電性物質如導電炭黑、導電纖維、金屬粉末等以一定比例與熱塑性樹脂如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)混合,并添加偶聯(lián)劑、增塑劑、滑爽劑、穩(wěn)定劑、抗氧劑等多種助劑,經混煉、塑化、造粒,制得復合型導電樹脂。載體樹脂選用防潮性較好、耐低溫、易熱封,且耐化學品侵蝕的低密度聚乙烯樹脂(LDPE);導電性填料選用較經濟的油爐法導電炭黑。將導電炭黑按一定比例(10%~25%)加入LDPE樹脂中。助劑的添加要按一定的次序,經充分攪拌均勻。通過KH-550偶聯(lián)劑增強樹脂與填充劑界面的結合力。采用密閉高效混煉設備和雙螺桿擠出造粒成型。該工藝要求壓縮段溫度在120℃~140℃;混煉溫度、時間根據(jù)不同的設備適當調節(jié),既保證炭黑分散均勻,又防止其體相結構被破壞。添加劑的選用要注意其協(xié)同性、與產品相容性及耐久性,且與工藝條件匹配。利用復合型導電樹脂制作防靜電軟塑復合材料常見以下三種工藝: (1)三層(ABC)共擠吹塑—干法復合工藝 將復合型導電樹脂加入A面料斗擠出。該工藝要求:適當增加樹脂壓強;在保證薄膜塑化良好的情況下適當降低擠出機各區(qū)的溫度;螺桿轉速與加熱溫度相匹配;選擇合適的吹脹比、牽引比;B、C面選用機械強度較高、力學性能較好的低密度聚乙烯(LDPE)樹脂和線性低密度聚乙烯(LLDPE)樹脂,以補償因填加炭黑造成薄膜機械強度的降低。要注意導電樹脂、LDPE 、LLDPE三者的MFR(熔體流動速率)盡可能相近?! 〈吮∧面經電暈處理,其潤濕張力大于38dyn/cm,與外層材料經干法復合。干法復合按常規(guī)的工藝要求即可,在此不作贅述。經干法復合工藝制得防靜電軟塑復合材料,A面作為防靜電材料的功能面。 ?。?)雙面(AB)共擠復合工藝 將導電樹脂加入A面料斗擠出。該工藝要求:選擇MFR(熔體流動速率)值較高(8左右)的導電樹脂;適當調節(jié)熔體溫度接近粘度,防止溫度過高發(fā)生變質;螺桿轉速、加熱溫度及車速三者相匹配;適當增加樹脂壓力,增加濾網層數(shù)或目數(shù)。適當增加擠出薄膜的厚度,因為導電炭黑的導電網絡是三維的,即與厚度有關。B面料斗加入涂復級聚乙烯(LDPE)樹脂。被加工材料表面涂布聚氨酯粘合劑,經烘箱干燥后與B面復合。選擇合適的含固量及涂布輥,使粘合劑干量在2~3g/m2。其工藝要求同干法復合?! 〗涬p面(AB)共擠復合工藝制作的防靜電軟塑復合材料,A面作為防靜電功能面。 ?。?)干法復合—雙面(AB)共擠復合工藝 先用外層基材與聚乙烯薄膜(C)進行干法復合,用制得的復合膜進行如2.2式雙面(AB)共擠復合工藝。使擠出之B面與C面復合。由于B、C面屬同一類樹脂,且B面樹脂呈熔融狀態(tài),經膠輥加壓后能牢固地融合在一起。故無需涂布粘合劑,也能獲得理想的復合強度。而A面防靜電軟塑復合材料的功能面。 2.涂層型 制作工藝:涂層型防靜電軟塑材料的制作工藝是將金屬系、金屬氧化物系、導電碳系、復合填料、抗靜電劑等導電物質制成導電涂料,涂覆于高分子材料表面,形成固化的靜電耗散層。 高分子材料選用機械強度好,挺度佳且耐化學腐蝕的雙向拉伸聚酯(BOPET)薄膜。導電涂料要求耐摩擦、耐化學品侵蝕,且導電性能持久,其通常由基體樹脂、導電填料、溶劑和添加劑等組成。基體樹脂選用對塑料附著力好、成膜性高且耐化學品侵蝕的丙烯酸或纖維素。導電填料則根據(jù)產品的顏色、是否要求透明來選擇。溶劑選用酯類或酮類,如乙酸乙酯、環(huán)已酮。選用TM-200S偶聯(lián)劑有利于填料與樹脂的親和并提高涂料的附著力和強度。用雙組份聚氨酯粘合劑來提高導電涂料的成膜性和與聚酯(PET)薄膜的附著力。固化劑的用量適當減少,以免影響涂料導電性能的發(fā)揮。導電涂料的配制工序依次為:溶解基體樹脂(攪拌)——加粘合劑主劑(攪拌)——加導電填料(攪拌)——加固化劑(攪拌)——調粘度(攪拌)——過濾。該工藝要求:導電涂料的固含量在20%~25%范圍,涂料粘度在13~19秒(涂4杯粘度計測),涂布干量2.5~3.5g/m2。設定涂布機干燥箱溫度分別為85℃、90℃、100℃,車速80~120m/min,環(huán)境相對濕度小于70%。導電涂料涂布于聚酯薄膜表面,經干燥箱干燥后,形成固化的靜電耗散層。 3、鍍層型 制作工藝:要在高分子材料表面形成一層導電的金屬鍍層,方法有電鍍、化學鍍、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、熱噴鍍(涂)等。常見的是真空鍍鋁工藝。真空鍍鋁是在真空狀態(tài)下,將鋁加熱熔融至蒸發(fā),鋁原子凝結在高分子材料表面,形成極薄的導電層——鋁層。常用的鍍鋁基材有聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等薄膜,要求其表面張力大于38dyn/cm;熱性能好,含水量低于0.1%。工藝要求真空度不得低于10-3Pa,以免出現(xiàn)褐色條紋或鋁層厚度不均;控制好系統(tǒng)張力,開啟冷卻系統(tǒng),避免薄膜出現(xiàn)拉伸;精確控制卷取速度(280~320m/min)、送鋁速度(0.4~0.7m/min φ2mm鋁絲)及蒸發(fā)舟加熱電流,以獲得產品要求的鋁層厚度;可預先在薄膜上涂布一定干量的底膠,并充分干燥,再經真空鍍鋁,可提高鋁層與薄膜的結合力。經此工藝形成的靜電耗散層,耐磨擦,且性能持久?! ?、性能測試 對以上工藝制作的三類防靜電軟塑復合材料進行性能測試,測試結果見下表。(依據(jù)標準GJB2605—96) 以上指標都達到并優(yōu)于國軍標GJB2605—96《可熱封柔韌性防靜電阻隔材料規(guī)范》規(guī)定的防靜電指標要求,完全能滿足滿足化工產品、集成電路、電磁控制系統(tǒng)及軍工產品對防靜電軟塑包裝材料的特殊要求,目前該復合材料已實現(xiàn)市場化,廣泛應用于電子信息、化工、航空航天、軍工等產品的內包裝。 來源:廣州印刷網
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