复合组合物和复合产品制造技术

公开了复合配制物(100)和复合产品。复合配制物包含具有金属粒子(103)的聚合物基质(101)，金属粒子包含树枝状粒子(501)和含锡粒子(701)。金属粒子是在大于聚合物基质的熔体温度的温度下在聚合物基质内共混的。含锡粒子在复合配制物中按体积计的浓度在10％至36％之间，并且树枝状粒子在复合配制物中按体积计的浓度在16％至40％之间。金属粒子共混时的温度造成金属粒子的金属‑金属扩散，产生金属间相，所述温度至少为金属粒子的金属间退火温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及配制物及制造的产品。更具体地，本专利技术涉及具有金属或导电粒子的复合配制物和复合产品。专利技术背景导电金属-塑料材料可用于各种组件。对于改进这样的组件来说，较低的电阻率或较高的导电性是理想的。这样的组件的延长的使用寿命和借助焊接或借助其他行业标准方法(例如，c形夹或弹簧单高跷针(pogopin))的到组件的容易的电接触也是理想的。对这样的组件的进一步改进允许在不同环境中更广泛的用途。可以在材料中使用铜粒子，制造相对良好导电的复合配制物。然而，这样的材料不能用于某些应用，当暴露于各种电子、汽车产品所需的不同极端条件时不是环境上稳定的，并且不和包含银的材料一样导电。然而，银是昂贵的并且包括操作复杂性。在不牺牲成本、操作复杂性、或运行性能的情况下降低材料的复合材料电阻率并且增加材料的导电性仍然是在本领域中理想的。此外，具有低接触电阻和/或在极端环境下的稳定性仍然是在本领域中理想的。与现有技术相比显示出一种或多种改进的复合配制物和复合产品将会是在本领域中理想的。专利技术简述在一个实施方案中，复合配制物包含具有金属粒子的聚合物基质，金属粒子包含树枝状粒子和含锡粒子。金属粒子是在大于聚合物基质的熔体温度(melttemperature)的温度下在聚合物基质内共混的。含锡粒子在复合配制物中按体积计的浓度在10％至36％之间，并且树枝状粒子在复合配制物中按体积计的浓度在16％至40％之间。将金属粒子共混时的温度造成金属粒子的金属-金属扩散，产生金属间相，所述温度至少为金属粒子的金属间退火温度(intermetallicannealingtemperature)。在另一个实施方案中，复合配制物包含聚合物基质和金属粒子，金属粒子包含铜粒子和锡粒子。金属粒子是在高于聚合物基质的熔体温度的温度下在聚合物基质内共混的。将金属粒子共混时的温度造成金属粒子的金属-金属扩散，产生金属间相和合金相之一或二者。金属粒子包括选自由下列各项组成的组的形态：枝晶、类球体粒子、薄片和它们的共混物。铜粒子具有在5微米至50微米之间的最大尺寸。锡粒子具有在2微米至50微米之间的最大尺寸。锡粒子在复合配制物中按体积计的浓度在10％至36％之间。铜粒子在复合配制物中按体积计的浓度在16％至40％之间。复合配制物具有在23℃下小于0.0006欧姆·cm的电阻率。在另一个实施方案中，由复合配制物(所述复合配制物具有在小于金属间退火温度的温度下在聚合物基质内共混的金属粒子)制备的复合产品包含聚合物基质和金属粒子，金属粒子包含锡粒子和铜粒子，以及由金属粒子的至少一部分形成的金属间化合物，所述金属间化合物由在复合产品的制备期间在至少为金属间退火温度的温度下被处理的复合配制物形成。根据以下更详细的描述，连同举例说明本专利技术的原理的附图，本专利技术的其他特征和优点将会是显而易见的。附图简述图1是根据本公开的实施方案的具有聚合物基质和金属粒子的复合配制物的示意图。图2是根据本公开的实施方案的作为由复合配制物形成的复合产品的屏蔽器的透视图。图3是根据本公开的实施方案的作为由复合配制物形成的复合产品的电连接器的透视图。图4是根据本公开的实施方案的作为由复合配制物形成的复合产品的天线的透视图。图5示出了根据本公开的实施方案的作为金属粒子的成分的铜枝晶的扫描电子显微照片。图6示出了根据本公开的实施方案的作为金属粒子的成分的铜薄片的扫描电子显微照片。图7示出了根据本公开的实施方案的作为金属粒子的成分的含锡粉末的扫描电子显微照片。图8示出了根据本公开的实施方案的复合产品的扫描电子显微照片的横截面图。图9示出了根据本公开的实施方案的图8的复合产品的扫描电子显微照片的表面视图。图10示出了根据本公开的实施方案的复合产品的扫描电子显微照片的表面视图。图11示出了根据本公开的实施方案的图10的复合产品在用触点擦拭(wiping)之后的扫描电子显微照片的表面视图。图12示出了根据本公开的实施方案的复合产品在受控的气氛中热处理之前和之后的X射线衍射数据的图形描绘。图13示出了根据本公开的实施方案的具有图15中所示的0.004欧姆·cm的电阻率的复合产品的扫描电子显微照片的表面视图。图14示出了根据本公开的实施方案的具有图15中所示的0.0003欧姆·cm的电阻率的复合产品的扫描电子显微照片的表面视图。图15示出了复合产品电阻率对实例工艺参数中的一种(如在金属-金属扩散发生的温度下复合配制物双螺杆挤出机混合期间的螺杆转速)的依赖性的图形描绘。图16示出了根据本公开的实施方案的作为图10的复合产品的负载力的函数的平均接触电阻的图形描绘。图17示出了根据本公开的实施方案的作为图10的复合产品在85℃在85％相对湿度下的老化天数的函数的电阻率的图形描绘。图18示出了根据本公开的实施方案的作为图10的复合产品在150℃在空气中的老化天数的函数的电阻率的图形描绘。图19示出了根据本公开的实施方案的复合产品在各种暴露条件下基于200gm力的接触电阻的图形描绘。图20是根据本公开的实施方案的具有焊接至复合产品的金属触点的复合产品的示意图。在任何可能的情况下，将会在整个附图中使用相同的附图编号以表示相同的部件。专利技术详述提供了复合配制物和由复合配制物制造的复合产品。例如，与未能公开在这里公开的一个或多个特征的相似概念相比，本公开的实施方案具有较低的电阻率(较高的导电性)，具有对于实现使用这样的较低的电阻率(较高的导电性)来说较低的接触力要求，具有延长的运行寿命(例如，基于老化数据)，能够被焊接，能够被挤出，能够被成型，包括增加的金属间相和/或合金相(如，基于在本文中所公开的相似或不同的金属粒子)，包括金属-金属扩散和/或微焊接(如，在在本文中所公开的相似或不同金属粒子之间)，包括增加的粒子-粒子连接性，和/或能够具有根据本公开显而易见的其他优点和区别。如在本文中所使用的，用于小厚度(例如，小于0.5mm)和小横截面(例如，小于10mm2)的术语“微焊接”融合技术包括但不限于，焊接技术如压力接触、电、静电、冷、超声、热压缩、电子束、激光、以及它们的组合。参照图1，复合配制物100包含聚合物基质101和金属粒子103(例如，均匀共混的和/或与聚合物基质101一起的，其按体积计浓度在45％至70％之间、50％至55％之间、51％至54％之间、52％至54％之间、52％至53％之间、51％、52％、52.5％、53％、54％、55％、或其中的任何适合的组合、子组合、范围、或子范围)。共混借助任何适合的技术，如双螺杆共混。聚合物基质101包括能够具有共混在其内的金属粒子103的任何适合的材料。适合的材料包括但不限于：聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、液晶聚合物、和具有或不具有加工助剂的聚合物-共聚物共混物。在一个实施方案中，聚合物基质101允许复合配制物100被挤出和/或成型(例如，注塑成型、热成型、烧结、或它们的组合)。复合配制物100包括任何其他适合的成分。在一个实施方案中，将加工助剂在聚合物基质101内共混，例如，按体积计浓度在3％和10％之间、6％和8％之间、7％和8％之间、6％、7％、7.5％、8％、或其中的任何适合的组合、子组合、范围、或子范围。一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合配制物，所述复合配制物包含：聚合物基质；和金属粒子，所述金属粒子包含按体积计10％至36％之间的浓度的树枝状粒子，和含锡粒子；其中所述含锡粒子在所述复合配制物中按体积计的浓度在10％至36％之间；其中所述树枝状粒子在所述复合配制物中按体积计的浓度在16％至40％之间；其中所述金属粒子是在大于所述聚合物基质的熔体温度的温度下在所述聚合物基质内共混的；其中将所述金属粒子共混时的温度造成所述金属粒子的金属‑金属扩散，产生金属间相，所述温度至少为所述金属粒子的金属间退火温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.11 US 14/329,6661.一种复合配制物，所述复合配制物包含：聚合物基质；和金属粒子，所述金属粒子包含按体积计10％至36％之间的浓度的树枝状粒子，和含锡粒子；其中所述含锡粒子在所述复合配制物中按体积计的浓度在10％至36％之间；其中所述树枝状粒子在所述复合配制物中按体积计的浓度在16％至40％之间；其中所述金属粒子是在大于所述聚合物基质的熔体温度的温度下在所述聚合物基质内共混的；其中将所述金属粒子共混时的温度造成所述金属粒子的金属-金属扩散，产生金属间相，所述温度至少为所述金属粒子的金属间退火温度。2.权利要求1所述的复合配制物，所述复合配制物还包含加工助剂。3.权利要求1所述的复合配制物，其中所述复合配制物是可挤出的或可成型的。4.权利要求1所述的复合配制物，其中所述配制物还包含具有选自由下列各项组成的组的形态的金属粒子：类球体粒子、粉末、薄片和它们的共混物。5.权利要求1所述的复合配制物，其中所述树枝状粒子具有在5微米至100微米之间的最大尺寸。6.权利要求1所述的复合配制物，其中所述含锡粒子具有在2微米至50微米之间的最大尺寸。7.权利要求1所述的复合配制物，其中所述金属粒子具有200微米的最大尺寸。8.权利要求1所述的复合配制物，其中所述聚合物基质包含选自由下列各项组成的组的聚合物：聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和液晶聚合物。9.权利要求1所述的复合配制物，其中所述含锡粒子在所述复合配制物中按体积计的浓度在10％至36％之间，并且所述树枝状粒子在所述复合配制物中按体积计的浓度在16％至40％之间。10.权利要求1所述的复合配制物，其中所述复合配制物具有在23℃下小于0.0006欧姆·cm的电阻率。11.权利要求1所述的复合配制物，其中在低于所述含锡粒子的熔体温度完成复合熔融混合。12.权利要求1所述的复合配制物，其中所述复合配制物能够制备复合产品，所述复合产品是选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰伊迪普·达斯，高婷，马克·F·瓦滕贝格，卡维莎·巴拉德瓦杰，理查德·B·劳埃德，罗德尼·伊万·马滕斯，
申请(专利权)人：泰科电子公司，
类型：发明
国别省市：美国;US