导电聚合物泡沫、其制造方法及其制品和用途技术

描述了一种制造聚合物泡沫复合材料的方法，所述方法包括：由前体组合物形成具有第一表面和相反的第二表面的制品，所述前体组合物包含聚合物泡沫前体组合物、和含有多个磁性导电颗粒的填料组合物；使所述前体组合物发泡以在所述前体组合物中形成多个孔；向所述发泡的前体组合物施加磁场，其中所述磁场的强度和施加时间有效地使所述磁性导电颗粒在所述制品的第一表面和相反的第二表面之间排列成相互隔开的链；和使所述聚合物泡沫前体组合物固化，以提供密度为约１至约１２５磅／立方英尺和在６０磅每平方英寸的压力下体积电阻率为约１０↑［－３］欧姆－ｃｍ至约１０↑［３］欧姆－ｃｍ的聚合物泡沫复合材料。还描述了通过该方法制备的聚合物泡沫复合材料，以及由其形成的制品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导电聚合物泡沫和其制造方法，以及包含该聚合物泡 沫的制品。
技术介绍
导电聚合物泡沫用于多种应用领域中，包括电接触器件、用在传感器中和用在需要电磁干扰(EMI) /射频干扰(RFI)屏蔽和/或静电消 除的应用中。能够进行EMI/RFI屏蔽的示例性材料包括包裹在不导电 泡沫垫周围的金属箔或金属化织物，和涂有导电材料的不导电垫。适用 于静电消除的材料包括加入各种聚合物例如聚硅氧烷、聚氨酯和聚烯烃 中的导电填料。使用导电填料的一个缺点是加入足以获得高电导率的量 的导电填料影响聚合物的可压缩性和可加工性。此外，使用这种高含量 的填料增加聚合物共混物的成本。使用者经常被迫在材料的成本和质量 之间进行权衡。因此，难以获得高质量的用于EMI/RFI屏蔽的导电泡 沫。提供填料添加量最小化并同时保持合适的电导率的聚合物泡沫是 有利的。对特定应用所期望的泡沫的可压缩性、可加工性和其它物理性 质不产生明显不利影响会是另一个优点。因此，在本领域内，仍然需要使泡沫能够同时具有电导率、可压 缩性和可加工性并且尤其是对特定应用所期望的一种或更多种物理性 质没有明显不利影响的组合物和方法。
技术实现思路
制造聚合物泡沫复合材料的方法，包括由前体组合物形成具有 第 一表面和相反的第二表面的制品，所述前体组合物包含聚合物泡沫前 体组合物和含有多个磁性导电颗粒的填料组合物；使所述前体组合物发 泡以在前体组合物中形成多个孔；向所述发泡的前体组合物施加磁场， 其中所述磁场的强度和施加时间有效地使所述磁性导电颗粒在所述制7品的第一表面和相反的第二表面之间排列成相互隔开的链；和使所述聚 合物泡沫前体组合物固化以提供密度为约1至约125磅/立方英尺和在 60磅每平方英寸的压力下体积电阻率为约l(K3欧姆-cm至约103欧姆-cm 的聚合物泡沫复合材料。制造聚合物泡沫复合材料的方法，包括由前体组合物形成具有 第 一表面和相反的第二表面的制品，所述前体组合物包含聚合物泡沫前 体组合物和含有多个磁性导电颗粒的填料组合物；使所述前体组合物发 泡以在前体组合物中形成多个孔；向所述发泡的前体组合物施加磁场， 其中所述磁场的强度和施加时间有效地^f吏所述磁性导电颗粒在所述制 品的第一表面和相反的第二表面之间排列成相互隔开的链，其中所述发 泡基本上在所述磁性导电颗粒完成排列之前完成；和使所述聚合物泡沫 前体组合物固化以提供密度为约1至约125磅/立方英尺和在60磅每平 方英寸的压力下体积电阻率为1(^欧姆-cm至约1(P欧姆-cm的聚合物 泡沫复合材料。还描述了制造聚合物泡沫复合材料的方法，所述方法包括使前 体组合物机械发泡以在所述前体组合物中形成多个孔，其中所述前体组 合物包含聚合物泡沫前体组合物和含有多个磁性导电颗粒的填料组合 物；由机械发泡的前体组合物形成具有第一表面和相反的第二表面的制 品；施加强度和时间有效地4吏所述磁性导电颗粒在所述制品的第一表面 和相反的笫二表面之间排列成相互隔开的链的磁场，其中所述发泡基本 上在所述磁性导电颗粒完成排列之前完成；和使所述聚合物前体组合物 固化，以提供密度为约l至约125磅/立方英尺和在60磅每平方英寸的 压力下体积电阻率为1(^欧姆-cm至约103欧姆- 11的聚合物泡沫复合 材料。在另一实施方案中，制造聚合物泡沫复合材料的方法包括由前 体组合物形成具有第 一表面和相反的第二表面的制品，所述前体组合物 包含聚合物泡沫前体组合物和含有多个磁性导电颗粒的填料组合物；使 所述前体组合物发泡以在前体组合物中形成多个孔；向所述发泡的前体 组合物施加磁场，其中所述磁场的强度和施加时间有效地使所述磁性导 电颗粒在所述制品的笫 一表面和相反的第二表面之间排列成相互隔开 的链；和使所述聚合物泡沫前体组合物固化；和除去足以至少部分暴露8出所述相互隔开的链的末端的量的固化泡沫的第一和/或第二表面，以提供密度为约l至约125磅/立方英尺和在60磅每平方英寸的压力下体 积电阻率为约1(^欧姆-cm至约103欧姆- 11的聚合物泡沫复合材料。一种具体的制造聚氨酯泡沫复合材料的方法包括使包含多异氰 酸酯组分、与多异氰酸酯组分反应的含活性氢的组分、表面活性剂、催 化剂和包含多个磁性导电颗粒的填料组合物的前体组合物机械发泡，以 形成孔；流延所述泡沫以形成具有第一表面和相反的第二表面的层；将 所述层暴露于磁场以使磁性导电颗粒排列成在第 一表面和相反的第二 表面之间基本上连续跨越该层的相互隔开的链，其中所述发泡基本上在 施加磁场之前完成；和使所述层固化，以产生在60磅每平方英寸的压 力下体积电阻率为约1(^欧姆-cm至约103欧姆- 11的聚氨酯泡沫复合 材料，其中所述第一表面和第二表面之间的距离大于孔平均直径的1.5 倍。另一具体的制造聚硅氧烷泡沫的方法包括流延包含具有氢化物 取代基的聚硅氧烷聚合物、催化剂和包含多个磁性导电颗粒的填料组合 物的混合物；形成具有笫一表面和相反的第二表面的层；使所述混合物 发泡；在施加的磁场中固化所述混合物，以使磁性导电颗粒排列成在所 述泡沫的第一表面和相反的笫二表面之间基本上连续跨越所述泡沫的 相互隔开的链；和除去足以至少部分暴露出所述相互隔开的链的末端的 量的固化泡沫的第一和/或第二表面，以产生在60磅每平方英寸的压力 下体积电阻率为约10-s欧姆-cm至约103欧姆-011的聚硅氧烷泡沫复合 材料。还描述了通过前述方法制造的聚合物泡沫复合材料。在另一实施方案中，聚合物泡沫复合材料包含具有第一表面和相 反的第二表面的聚合物泡沫和在所述泡沫的第一表面和相反的第二表 面之间排列成相互隔开的链的磁性导电颗粒；其中所述泡沫的密度为约 1至约125磅每立方英尺；在60磅每平方英寸的压力下体积电阻率为约 10—3欧姆-cm至约103欧姆还描述了制品，所述制品包含通过上述方法制造的聚合物泡沫复 合材料。在一个实施方案中，制造聚合物泡沫层的方法包括形成具有第 一表面和相反的第二表面的层，所述层包含聚合物泡沫前体组合物和包 含多个高长宽比的磁性导电颗粒的填料组合物；使所述泡沫前体组合物 发泡以在所述层中形成多个孔；向所述层施加强度和时间有效地使所述 高长宽比的磁性导电颗粒排列成在所述层的第一表面和相反的第二表 面之间多个相互隔开的链的磁场；和使所述发泡的层固化。从以下附图和详细说明，本领域技术人员将会知道和理解本专利技术 的上述和其它特征和优点。附图说明现在参照示例性附图，其中在几个附图中相似的要素/元件用相似 的附图标记表示图l是示例性导电聚合物泡沫的示意图2是具有相互隔开的高长宽比的磁性导电颗粒的柱的示例性导 电聚合物泡沫的示意图3是具有相互隔开的高长宽比磁性导电颗粒的柱的示例性导电 聚合物泡沫的示意图，其中所述柱相对于所述聚合物泡沫表面成一定角 度排列；和图4是根据本专利技术方法制造的示例性导电聚氨酯泡沫的横截面显 微照片。具体实施例方式本文公开了聚合物泡沫，其中高长宽比的导电颗粒在泡沫内磁性 排列成柱，以使聚合物泡沫具有电导率。虽然这种磁排列已经在实心聚 合物中得到证实，但是这种技术还可用于使多孔聚合物具有电导率是出 人意料的。在一个实施方案中，已经发现可以通过如下步骤获得优异的电导 率形成发泡的前体组合物，使前体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造聚合物泡沫复合材料的方法，所述方法包括：　由前体组合物形成具有第一表面和相反的第二表面的制品，所述前体组合物包含　聚合物泡沫前体组合物，和　含有多个磁性导电颗粒的填料组合物；　使所述前体组合物发泡，在前体组合 物中形成多个孔；　向所述发泡的前体组合物施加磁场，其中所述磁场的强度和施加时间有效地使所述磁性导电颗粒排列成在所述制品的第一表面和相反的第二表面之间相互隔开的链；和　使所述聚合物泡沫前体组合物固化，提供密度为约１至约１２５磅／立 方英尺和在６０磅每平方英寸的压力下体积电阻率为约１０↑［－３］欧姆－ｃｍ至约１０↑［３］欧姆－ｃｍ的聚合物泡沫复合材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特S辛普森，
申请(专利权)人：环球产权公司，
类型：发明
国别省市：US[]