导电聚合物泡沫、其制造方法及其用途技术

公开了一种聚合物泡沫层，其包括聚合物泡沫和分散在聚合物泡沫中的多个导电粒子，聚合物泡沫层具有未磨耗的第一表面和相反的第二表面，其中导电粒子基本连续地跨越聚合物泡沫层，并且导电粒子的一部分暴露在所述层的第一表面上并且导电粒子的另一部分暴露在第二表面上。该泡沫可用作电磁屏蔽垫片、接地垫、电池接触导电弹簧元件等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电聚合物泡沫、其制造方法及其用途
技术介绍
本公开内容涉及导电聚合物及其制造方法以及包含该聚合物的制品。导电聚合物泡沫在范围广泛的应用中具有实用性，包括作为电接触装置、用于传感器中以及用于需要电磁干扰(EMI)/射频干扰(RFI)屏蔽和/或静电耗散的应用中。能够EMI/RFI屏蔽的现有材料包括例如铍-铜弹簧片、金属箔或包覆非导电泡沫衬垫的金属化织物、涂覆有导电材料的非导电衬垫以及负载在硅氧烷树脂中的含金属填料。还已知其他的导电金属泡沫，例如某些聚氨酯和聚烯烃。现有可行的方法和材料的ー个困难在于添加足以达到高电导率的高含量导电填料影响了聚合物的压缩性和加工性。此外，使用这种高填料含量增加了聚合物共混物的成本。用户往往不得不在成本和材料质量之间作出权衡。有利的是提供添加填料量最小化的聚合物泡沫，同时保持合适的电导率。进ー步有利的是，期望用于特定应用的泡沫的可压缩性、加工性和其他物理性质不受显著的不利 影响。因此，在本领域中仍然需要组合物和方法，由此聚合物泡沫可提供合适的导电性、压缩性和加工性，特别是对特定应用所需的ー个或多个物理性能没有显著不利的影响。
技术实现思路
本文公开的是包含聚合物泡沫的层，该聚合物泡沫层具有未磨耗的第一表面和相反的第二表面；以及分散在聚合物泡沫层内的多个导电粒子，其中导电粒子基本上连续跨越(span)聚合物泡沫层，并且导电粒子的一部分暴露在所述层的第一表面上，导电粒子的另一部分暴露在第二表面上。在进ー步的实施方案中，导电粒子的一部分从第二表面上暴露并突出，或从第一和第二表面二者上暴露并突出。进ー步公开的是包含聚合物泡沫的层，该聚合物泡沫层具有未磨耗的第一表面和相反的第二表面；以及多个导电粒子，所述多个导电粒子排列成相互隔离的具有第一端及第二端的柱，其中导电粒子基本连续跨越聚合物泡沫层，并且所述柱的第一端暴露在所述层的第一表面上，所述柱的第二端暴露在相反的第二表面上。在进ー步的实施方案中，所述柱的一个或更多个端从第一表面上暴露并突出，或从第一和第二表面二者上暴露并突出。也描述了制造聚合物泡沫的方法。本领域技术人员根据以下附图和具体描述将领会和理解本专利技术的上述讨论和其他特征和优点。附图说明在示例性附图中，在多个图中相同的要素标记相同的附图标记。图1A-1B是具有部分嵌入到与第一表面相邻的可移除层中并暴露在相反的第二表面上的分散导电粒子的示例性导电聚合物泡沫的示意图。图2A-2C是用于制造示例性导电聚合物泡沫的方法的示意图，所述示例性导电聚合物泡沫具有在可移除层上的相互隔离的磁性导电粒子柱以形成暴露在聚合物泡沫表面上的柱。图3是通过光学显微镜拍摄的包括浇铸在可移除层上并嵌入可移除层中的导电粒子的示例性泡沫层的照片，其中可移除层被移除以暴露出导电粒子。图4是通过光学显微镜拍摄的包括无可移除层的浇铸导电粒子的对照泡沫层的照片。具体实施例方式通过在离型载体上浇铸而制造的包含导电粒子的聚合物泡沫可具有出乎意料的低电导率。本专利技术人已经发现，低电导率的一个来源是与不接触离型载体的相反表面相比导电粒子较少暴露在与离型载体接触的泡沫表面上。因此，虽然导电粒子在聚合物泡沫的上表面上充分暴露进行导电，但是在与离型载体相邻的下表面上的暴露受到影响。这是因为在固化聚合物泡沫时与离型载体相邻地形成类表层。在移除离型载体后，表层阻止导电 粒子的表面暴露。虽然表层可通过诸如机械磨耗的方法移除，但是磨耗增加额外的生产步骤，増加成本并且难以一致地实施，特别是对于低密度泡沫而言。因此，本文所公开的是设置在可移除层上的聚合物泡沫，其中导电粒子分布在泡沫内或在泡沫内利用磁性排列成柱。导电粒子部分嵌入在可移除层内以在可移除层被移除后増加导电粒子的表面暴露。这进而増加了导电粒子与例如另ー导电层的表面接触并且减少或消除了进ー步处理泡沫表面以得到在泡沫层表面上的充分粒子接触的要求。可移除层可以选自在聚合物泡沫形成期间允许导电粒子嵌入的各种材料。例如，可移除层可以是只在聚合物泡沫固化或凝固之前或期间可熔融的。对所述泡沫和可移除层施加热与力如磁力，其強度和持续时间有效地使所述可移除层软化并使与所述可移除层相邻的粒子部分嵌入所述可移除层中。在导电聚合物泡沫层固化或凝固并且所述可移除层重新凝固后，移除所述可移除层，现在部分嵌入可移除层中的粒子暴露在表面上和/或从表面上关出。有利的是，导电粒子的表面接触可以在对聚合物泡沫的物理性质无显著不利影响的情况下实现，从而更充分地暴露出导电粒子。因此，在一个实施方案中，生产的聚合物泡沫是导电的，而且还基本上保留了它们的可压缩性、柔性、抗压缩变形性，孔均匀性等中的ー个或更多个性能。这些材料特别适合用于可提供电磁干扰和/或射频干扰屏蔽的制品的形成。在导电聚合物泡沫的一般制造エ艺中，用于形成泡沫的聚合物组合物与导电粒子(和任何其他可选的添加剤)组合并且用于形成具有第一表面和相反的第二表面的层。取决于聚合物，发泡可以在浇铸之前、浇铸期间或浇铸之后进行。聚合物泡沫是通过将由泡沫或可发泡组合物浇铸在载体上形成的。因此，提供第一(下)载体，并且在该载体上形成具有第一表面和相反的第二表面的层，其中泡沫层的第一表面设置在第一载体上。可将第二(上)载体设置到所述层的第二表面上。第一载体、第二载体或两者是可移除层或具有可移除层，使得可移除层接触浇铸层的第一表面、浇铸层的第二表面或两者。在一个实施方案中，在聚合物泡沫层凝固或固化后，移除可移除层，在与可移除层接触的表面上暴露出粒子。在另ー个实施方案中，移除可移除层配置为也从泡沫层上移除部分(例如，薄层)泡沫，由此在泡沫层上暴露出的导电粒子多于在移除可移除层时不移除部分泡沫层的情况下暴露的导电粒子。例如，图1A-1B不出包括第一表面64、相反的第二表面62、孔68和导电粒子70的聚合物泡沫60的一个实施方案。聚合物泡沫60设置在可移除层72上，并且导电粒子70分散在聚合物泡沫内。图1A-1B示出在第一表面和相反的第二表面之间包括多个孔的泡沫。在另ー个实施方案中，单个孔可跨越第一表面和相反的第二表面。在图IA中，导电粒子70形成从第一表面64到相反的第二表面62基本连续跨越聚合物泡沫层的路径74。粒子70部分暴露在第二表面64上，但在与可移除层72接触的第一表面64上暴露的粒子较少。现在參考图1B，为了增加粒子70在第一表面64上的暴露，对浇铸层施加力，该カ的強度和持续时间足以使粒子70部分嵌入可移除层72中。例如，可移除层72可暴露于热，该热的温度和时间足以软化可移除层72，使得导电粒子70 (例如在重力下和/或磁场下)迁移并部分嵌入到可移除层72中。图IB示出部分嵌入的粒子76也部分保持在聚合物泡沫60中。虽然部分粒子可完全嵌入在可移除层72中，但这样的粒子不留在聚合物泡沫层。在泡沫层部分或完全固化后，可移除层可被移除(未显示)以便导电粒子更充分地暴露在第二表面上。移除可在聚合物泡沫层完全固化之前或之后进行。在一个实施方案中，移除简单地使导电粒子暴露在泡沫层的表面上。在另ー个实施方案中，可移除层的移除还移除了泡沫层表面自身的一部分，由此在表面上暴露出甚至更多的导电粒子。由此产生的泡沫层现在具有粒子的导电端，其暴露在原先与可移除层相邻的表面上。在可移除层具有足够的结构完整性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.29 US 61/290,6881.一种聚合物泡沫层，包括 包含聚合物泡沫的层，所述层具有未磨耗第一表面和相反的第二表面；和 分散在所述聚合物泡沫内的多个导电粒子； 其中所述导电粒子基本连续地跨越所述聚合物泡沫层，并且所述导电粒子的一部分暴露在所述层的所述第一表面上，所述导电粒子的另一部分暴露在所述第二表面上。2.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，其中所述导电粒子排列成相互隔离的具有第一端和第二端的柱；其中所述柱的所述第一端暴露在所述层的所述第一表面上，所述柱的所述第二端暴露在所述相反的第二表面上。3.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，其中所述导电粒子包含同时具有磁性和导电性的材料。4.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，其中所述导电粒子的一部分从所述第一表面上关出。5.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，其中所述导电粒子的一部分从所述第一表面和所述第二表面上均突出。6.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，其中所述导电粒子包含镍、银、金、铜、铝、钴、铁、铁、镍、不锈钢或包括前述金属中至少其一的组合。7.根据权利要求6所述的聚合物泡沫层，其中所述导电粒子包含涂镍的铁粒子、涂银的镍粒子、涂镍的不锈钢粒子或包括前述类型的粒子中的至少其一的组合。8.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，包含2 30体积％的所述导电粒子。9.根据权利要求2所述的聚合物泡沫层，其中所述柱基本垂直于所述聚合物泡沫层的所述第一表面和所述相反的第二表面。10.根据权利要求2所述的聚合物泡沫层，其中所述柱相对于与所述聚合物泡沫层的所述第一表面和所述相反的第二表面垂直的轴成约5 约45度角。11.根据权利要求2所述的聚合物泡沫层，其中每个柱由I 5个磁性导电粒子的隔离链构成。12.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，其中所述聚合物泡沫是聚氨酯泡沫或硅氧烷泡沫。13.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，其中所述聚合物泡沫层具有以下性能中的一项或更多项大于或等于约50dB的电磁屏蔽能力、在689千帕压力下约10_3ohm-cm 约103ohm-cm的体积电阻率以及根据ASTM 1056测量的在25%挠度下的约70 约10500千克/平方米的压缩力挠度值。14.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，其中所述泡沫是化学和/或物理鼓泡的。15.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，其中所述泡沫是机械起泡的。16.根据权利要求I所述的聚合物泡沫层，其中所述第二表面是未磨耗的。17.—种包括根据权利要求I所述的聚合物泡沫层的制品，其中所述制品具有电磁屏蔽笼、接地垫或电池接触导电弹簧元件的形式。18.—种制造...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙伦·Y·松，
申请(专利权)人：罗杰斯公司，
类型：发明
国别省市：