一种PBT组合物及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种PBT组合物及其制备方法和用途。所述PBT组合物包括PBT、玻璃纤维和空心金属氧化物颗粒；所述空心金属氧化物颗粒包括空心微珠和包覆在所述空心微珠表面的金属氧化物，所述金属氧化物是能够被激光活化形成金属核的金属氧化物。所述PBT组合物是通过将PBT、玻璃纤维和空心金属氧化物颗粒用挤出机熔融挤出的方法制备得到。本发明专利技术提供的可激光直接成型，相较于直接以金属氧化物作为LDS添加剂的材料，本发明专利技术提供的PBT组合物添加的LDS添加剂更少，激光刻蚀后金属镀层附着力更高，力学性能更好，成本更低，可用作制备三维模塑互连器件的材料。

【技术实现步骤摘要】
一种PBT组合物及其制备方法和用途
本专利技术属于激光直接成型材料
，涉及一种PBT组合物及其制备方法和用途。
技术介绍
三维模塑互连器件(3D-MID)又称三维电路或立体电路，是指在注塑成型的塑料壳体上制作有电气功能的导线、图形，从而实现将普通的电路板具有的电气互连功能、支承元器件功能和塑料壳体的支撑、防护等功能集成于一体，形成的立体电路载体。三维模塑互连器件具有可以根据设计需要选择形状，功能新，适合更小、更轻的发展趋势的设计优势；还具有减少安装层次、降低元器件数量，提高可靠性以及减少材料数量和品种的投入，利于环保处理等经济环境方面的优势。3D-MID目前已经在汽车、工业、计算机、通讯等领域有可观数量的应用，今后必将成为电路板行业的一个重要分支。3D-MID的成型工艺主要包括双模注塑成型(2ShotMID)和激光直接成型(LaserDirectStructure)两种，目前以LDS为主。LDS是指用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动，将激光投照到特殊材料模塑成型的三维塑料器件上，在几秒钟的时间内活化出电路图案。CN101784607A、CN102066473A和CN102066122A公开的用于激光直接成型的塑料中都有添加了一种具有尖晶石结构的非导电性的有机金属复合物(如铜盐或铜铬物)作为LDS添加剂，这种有机金属复合物价格昂贵，添加量较多，不利于在激光直接成型塑料中的推广使用。CN101654564A公开了一种塑料组合物及其表面选择性金属化工艺，该方法采用在塑料中添加光催化剂，含有光催化剂的塑料组合物在激光照射条件下使得塑料组合物中的部分光催化剂裸露出来；然后将激光刻蚀后的塑料组合物放入含有金属离子盐、空穴牺牲剂的水溶液中，在能够激发光催化剂的光源照射条件下，裸露于塑料组合物表面的光催化剂可将溶液中的金属离子还原，得到纳米级金属颗粒；最后进行金属化学镀。但是该工艺需要使用特殊的光催化剂，还要配合空穴牺牲剂以提高光催化效率，工艺复杂；采用的光催化剂添加量大，价格贵；且得到的塑料机械性能较差。因此，在本领域有待于研发一种成本更低，制备工艺更简单，且机械性能更好的激光直接成型材料，以促进3D-MID的发展和应用。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种PBT组合物及其制备方法和用途。该PBT组合物采用空心金属氧化物颗粒作为LDS添加剂，可激光直接成型，相较于直接以金属氧化物作为LDS添加剂的材料，本专利技术提供的PBT组合物添加的LDS添加剂更少，激光刻蚀后金属镀层附着力更高，力学性能更好，成本更低。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种PBT组合物，包括PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、玻璃纤维和空心金属氧化物颗粒；所述空心金属氧化物颗粒包括空心微珠和包覆在所述空心微珠表面的金属氧化物，所述金属氧化物是能够被激光活化形成金属核的金属氧化物。在激光照射三维模塑互连器件形成电路图案的过程中，只有表层的LDS添加剂会被活化出金属核，塑料器件内部的LDS添加剂则不参与激光活化。本专利技术采用的空心金属氧化物颗粒内部为空心结构，密度更低，采用其作为LDS添加剂的PBT组合物既能够保证材料表面在激光照射下活化出电路图案，又能够减少材料内部的LDS添加剂的重量，降低成本，且较少的添加量对PBT基材的力学性能的影响也更小。作为本专利技术的优选技术方案，所述PBT组合物包括如下重量百分比的组分：PBT30-89.5％；玻璃纤维10-50％；空心金属氧化物颗粒0.5-20％。本专利技术中，所述PBT的重量百分比可以是30％、32％、35％、38％、40％、45％、50％、55％、58％、60％、62％、65％、68％、70％、72％、75％、78％、80％、82％、85％、88％或89.5％等。所述玻璃纤维的重量百分比可以是10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％或50％等。所述空心金属氧化物颗粒的重量百分比可以是0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、13％、15％、16％、18％或20％等。优选地，所述PBT组合物包括如下重量百分比的组分：PBT61-74％；玻璃纤维25-35％；空心金属氧化物颗粒1-4％。作为本专利技术的优选技术方案，所述金属氧化物选自金属M的氧化物中的一种或至少两种的组合，所述金属M选自钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、铌(Nb)、铑(Rh)、钯(Pd)、银(Ag)、铈(Ce)、铱(Ir)、铂(Pt)或金(Au)中的一种或至少两种。优选地，所述金属氧化物为铜铬黑。优选地，所述金属氧化物占所述空心金属氧化物颗粒质量的30-60％；例如可以是30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％或60％等。优选地，所述空心金属氧化物颗粒的粒径为0.1-100μm，例如可以是0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等；进一步优选为1-50μm。优选地，所述空心金属氧化物颗粒的密度为1.5-3g/cm3；例如可以是1.5g/cm3、1.8g/cm3、2g/cm3、2.2g/cm3、2.5g/cm3、2.8g/cm3或3g/cm3等。作为本专利技术的优选技术方案，所述空心金属氧化物颗粒的制备方法包括如下步骤：(a)将空心微珠和金属氧化物对应的金属盐溶解分散于水中，形成混合液；(b)将步骤(a)得到的混合液升温，然后加入催化剂，并调节pH至6-7，加热至水分蒸发完毕，得到空心金属氧化物前驱体；(c)将步骤(b)得到的空心金属氧化物前驱体煅烧，得到所述空心金属氧化物颗粒；需要说明的是，上述步骤(a)中所述“金属氧化物对应的金属盐”是指金属氧化物中的金属元素的盐，可以是硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐或氯化物等。本专利技术对空心微珠和金属盐的比例不做具体限定，本领域技术人员可根据空心金属氧化物颗粒中空心微珠与金属氧化物的比例，结合一般技术知识计算得到。优选地，步骤(b)中所述升温为升温至40-100℃；例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等。优选地，步骤(b)中所述催化剂为尿素和/或十二基苯磺酸钠。优选地，步骤(b)中所述加入催化剂的方法为滴加。优选地，步骤(c)中所述煅烧的温度为500-1200℃，例如可以是500℃、520℃、550℃、580℃、600℃、620℃、650℃、680℃、700℃、720℃、750℃、780℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃等；进一步优选为500-800℃。优选地，所述煅烧的时间为1-5h；例如可以是1h、1.2h、1.5h、1.8h、2h、2.2h、2.5h、2.8h、3h、3.2h、3.5h、3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PBT组合物，其特征在于，所述PBT组合物包括PBT、玻璃纤维和空心金属氧化物颗粒；所述空心金属氧化物颗粒包括空心微珠和包覆在所述空心微珠表面的金属氧化物，所述金属氧化物是能够被激光活化形成金属核的金属氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种PBT组合物，其特征在于，所述PBT组合物包括PBT、玻璃纤维和空心金属氧化物颗粒；所述空心金属氧化物颗粒包括空心微珠和包覆在所述空心微珠表面的金属氧化物，所述金属氧化物是能够被激光活化形成金属核的金属氧化物。2.根据权利要求1所述的PBT组合物，其特征在于，所述PBT组合物包括如下重量百分比的组分：PBT30-89.5％；玻璃纤维10-50％；空心金属氧化物颗粒0.5-20％；优选地，所述PBT组合物包括如下重量百分比的组分：PBT61-74％；玻璃纤维25-35％；空心金属氧化物颗粒1-4％。3.根据权利要求1或2所述的PBT组合物，其特征在于，所述金属氧化物选自金属M的氧化物中的一种或至少两种的组合，所述金属M选自钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、铌、铑、钯、银、铈、铱、铂或金中的一种或至少两种；优选地，所述金属氧化物为铜铬黑；优选地，所述金属氧化物占所述空心金属氧化物颗粒质量的30-60％；优选地，所述空心金属氧化物颗粒的粒径为0.1-100μm，进一步优选为1-50μm；优选地，所述空心金属氧化物颗粒的密度为1.5-3g/cm3。4.根据权利要求1-3任一项所述的PBT组合物，其特征在于，所述空心金属氧化物颗粒的制备方法包括如下步骤：(a)将空心微珠和金属氧化物对应的金属盐溶解分散于水中，形成混合液；(b)将步骤(a)得到的混合液升温，然后加入催化剂，并调节pH至6-7，加热至水分蒸发完毕，得到空心金属氧化物前驱体；(c)将步骤(b)得到的空心金属氧化物前驱体煅烧，得到所述空心金属氧化物颗粒；优选地，步骤(b)中所述升温为升温至40-100℃；优选地，步骤(b)中所述催化剂为尿素和/或十二基苯磺酸钠；优选地，步骤(b)中所述加入催化剂的方法为滴加；优选地，步骤(c)中所述煅烧的温度为500-1200℃，进一步优选为500-800℃；优选地，所述煅烧的时间为1-5h。5.根据权利要求1-4任一项所述的PBT组合物，其特征在于，所述空心微珠为空心玻璃微珠或空心二氧化硅微珠；优选地，所述玻璃纤维的长度为3-4mm，直径为10-13μm。6.根据权利要求1-5任一项所述的PBT组合物，其特征在于，所述PBT组合物还包括0.02-2wt％的抗氧剂；优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱怀才，
申请(专利权)人：江西中塑新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36