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TWI902849B - 粉體組合物及複合粒子 - Google Patents

粉體組合物及複合粒子

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TWI902849B
TWI902849B TW110126429A TW110126429A TWI902849B TW I902849 B TWI902849 B TW I902849B TW 110126429 A TW110126429 A TW 110126429A TW 110126429 A TW110126429 A TW 110126429A TW I902849 B TWI902849 B TW I902849B
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山邊敦美
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日商Agc股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種併用之無機粒子之選擇自由度較高且能夠形成高度表現出基於各成分之優異物性(電特性、低線膨脹性等)之膜等成形物的粉體組合物。又,提供一種分散穩定性優異之複合粒子、及含有該複合粒子之分散液。 本發明之粉體組合物包含:含有熱熔融性四氟乙烯系聚合物及無機物之複合粒子;以及樹脂粒子及無機粒子之至少任一者,該樹脂粒子之樹脂係選自由氟系樹脂及芳香族系樹脂所組成之群中之至少一種。本發明之複合粒子包含熔融溫度為260~320℃之四氟乙烯系聚合物、及芳香環含量為45質量%以上之芳香族性聚合物。

Description

粉體組合物及複合粒子
本發明係關於一種粉體組合物及複合粒子,上述粉體組合物包含:含有熱熔融性四氟乙烯系聚合物及無機物之複合粒子;以及樹脂粒子及無機粒子之至少任一者,該樹脂粒子之樹脂係選自由氟系樹脂及芳香族系樹脂所組成之群中之至少一種;上述複合粒子包含上述四氟乙烯系聚合物及特定之芳香族性聚合物。
近年來,於資訊通信領域中,基於信號高頻化或簡縮化之觀點而言,要求其中使用之印刷基板高密度化。 作為印刷基板中之絕緣體材料,使用有使玻璃布含浸熱固性樹脂而成形之膜、或由聚醯亞胺、液晶聚合物等芳香族系樹脂成形之膜。 進而,電特性優於該等芳香族系樹脂之四氟乙烯系聚合物備受關注,為了改善散熱性,提出有在四氟乙烯系聚合物中混合有氮化硼粒子之樹脂組合物(參照專利文獻1)。又,提出有摻混有芳香族系樹脂及四氟乙烯系聚合物兩者之粉體的粉體組合物、由該粉體組合物形成之成形物(參照專利文獻2~5)。 聚四氟乙烯(PTFE)等四氟乙烯系聚合物之電特性、撥水撥油性、耐化學品性、耐熱性等物性優異,作為用於對基材表面賦予上述物性之塗佈劑而用於各種產業用途。 另一方面,四氟乙烯系聚合物由於黏著性、接著性不足,故要求改善其與基材之密接性。於專利文獻6中,基於提高與基材之密接性之觀點而言,揭示有作為四氟乙烯系聚合物粒子與接著性聚合物粒子之接合體的複合粒子。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2020/045260號 [專利文獻2]日本專利特開2002-265729號公報 [專利文獻3]日本專利特開2003-171538號公報 [專利文獻4]日本專利特開2003-200534號公報 [專利文獻5]日本專利特開2019-085061號公報 [專利文獻6]日本專利特開2013-227504號公報
[發明所欲解決之問題]
四氟乙烯系聚合物與其他物質之相互作用較弱,而難以與氮化硼粒子均勻混合。因此,於專利文獻1中,對四氟乙烯系聚合物與氮化硼粒子之混合比、或氮化硼粒子之粒度分佈進行了調整。本發明人等發現由專利文獻1中記載之粉體組合物形成之成形物的低線膨脹性不足。 又,四氟乙烯系聚合物之表面張力較低,由摻混有其粉體與芳香族系樹脂粉體之粉體組合物形成的成形物會由於層分離等,而不易充分具備基於該兩種聚合物之物性,當然亦不易充分具備機械強度等形狀物性或加工性。本發明人等發現,於粉體組合物中進而摻混其他填料時,該傾向容易變得顯著,不易表現出摻混其他填料所產生之效果。 又,本發明人等還發現,由包含四氟乙烯系聚合物粒子、氟系樹脂粒子及其他填料之粉體組合物形成的成形物中,其他填料難以均勻分散,不易表現出摻混其他填料所產生之效果。 另一方面,專利文獻6中記載之複合粒子於製成塗膜時,與基材之密接性、尤其是耐熱密接性尚不充分。又,使該複合粒子分散於液體中而製成液狀塗佈劑時,其分散性亦尚不充分,由其獲得之成形物中,成分分佈之均勻性容易降低。
本發明人等進行了銳意研究,結果發現,若使用特定複合粒子,則即便不嚴格調整與無機粒子之混合比及其粒度分佈,亦能夠將四氟乙烯系聚合物與無機粒子均勻混合。由本發明之組合物形成之成形物中,各成分均勻分散,能夠高度表現出基於各成分之物性(電特性、低線膨脹性、高散熱性等)。 又,本發明人等發現,若組合使用特定複合粒子與特定樹脂粒子,則可解決該等問題。 進而,本發明人等發現,含有特定四氟乙烯系聚合物及特定芳香族性聚合物之複合粒子具有優異之分散穩定性。又,發現由含有該複合粒子之分散液獲得之成形物、或由該複合粒子擠出成形之膜較緻密,且低線膨脹係數等優異。
本發明之目的在於提供一種併用之無機粒子之選擇自由度較高且能夠形成物性(電特性、低線膨脹性、高散熱性等)優異之膜等成形物的粉體組合物。 本發明之目的在於提供一種能夠形成高度表現出基於四氟乙烯系聚合物、無機物及特定樹脂三者之優異物性(電特性、低線膨脹性等)之膜等成形物的粉體組合物。 本發明之目的在於提供一種分散穩定性優異之複合粒子、及含有該複合粒子之分散液。 [解決問題之技術手段]
本發明具有以下態樣。 <1>一種粉體組合物,其包含:含有熱熔融性四氟乙烯系聚合物及無機物之複合粒子;以及樹脂粒子及無機粒子之至少任一者,該樹脂粒子之樹脂係選自由氟系樹脂及芳香族系樹脂所組成之群中之至少一種。 <2>如<1>之粉體組合物,其中上述四氟乙烯系聚合物係選自由包含基於全氟(烷基乙烯基醚)之單元且具有極性官能基之四氟乙烯系聚合物、及相對於全部單元包含2.0~5.0莫耳%之基於全氟(烷基乙烯基醚)之單元且不具有極性官能基之四氟乙烯系聚合物所組成之群中的至少一種。 <3>如<1>或<2>中任一項之粉體組合物,其中上述無機物為二氧化矽。 <4>如<1>至<3>中任一項之粉體組合物,其中上述無機物之表面之至少一部分用矽烷偶合劑進行了表面處理。 <5>如<1>至<4>中任一項之粉體組合物,其中上述複合粒子係以上述四氟乙烯系聚合物為核且於上述核之表面具有上述無機物之複合粒子。 <6>如<1>至<5>中任一項之粉體組合物,其中上述複合粒子之平均粒徑為1~30 μm。 <7>如<1>至<6>中任一項之粉體組合物,其中於上述複合粒子中,上述無機物為粒子狀且為球狀或鱗片狀。 <8>如<1>至<7>中任一項之粉體組合物,其中於上述複合粒子中,上述四氟乙烯系聚合物及上述無機物分別為粒子狀。 <9>如<1>至<8>中任一項之粉體組合物,其包含上述無機粒子,且上述無機粒子含有選自由二氧化矽粒子及氮化硼粒子所組成之群中之至少一種。 <10>如<1>至<9>中任一項之粉體組合物,其包含上述至少一種樹脂之粒子,且上述至少一種樹脂為選自由聚醯亞胺、聚醯亞胺醯胺、聚酯、聚酯醯胺、聚苯醚、聚苯硫醚、馬來醯亞胺樹脂及環氧樹脂所組成之群中之至少一種芳香族系樹脂。 <11>如<1>至10中任一項之粉體組合物,其包含上述至少一種樹脂之粒子,且上述至少一種樹脂為聚四氟乙烯或熱熔融性四氟乙烯系聚合物。 <12>一種複合粒子,其包含熔融溫度為260~320℃之四氟乙烯系聚合物、及芳香環含量為45質量%以上之芳香族性聚合物。 <13>如<12>之複合粒子,其中上述四氟乙烯系聚合物係包含基於全氟(烷基乙烯基醚)之單元且具有極性官能基者、或相對於全部單元包含2.0~5.0莫耳%之基於全氟(烷基乙烯基醚)之單元且不具有極性官能基者。 <14>如<12>之複合粒子,其中上述芳香族性聚合物為液晶聚酯。 <15>如<12>至<14>中任一項之複合粒子,其以上述四氟乙烯系聚合物為母粒子,且於上述母粒子之表面具有上述芳香族性聚合物。 [發明之效果]
根據本發明,可獲得併用之無機粒子之選擇自由度較高且包含四氟乙烯系聚合物、無機物、特定樹脂及無機粒子之至少任一者的粉體組合物,可獲得高度表現出基於該等成分之優異物性(電特性、低線膨脹性、高散熱性等)之膜等成形物。 又,根據本發明,可獲得含有四氟乙烯系聚合物及任意量之芳香族性聚合物之複合粒子、及包含該複合粒子且分散穩定性優異之分散液,可獲得高度具備基於四氟乙烯系聚合物及芳香族性聚合物之優異特性(電特性、低線膨脹性等)之積層體及膜。
以下用語具有以下含義。 「平均粒徑(D50)」係藉由雷射繞射散射法求出之對象物(粒子)之體積基準累積50%粒徑。即,係藉由雷射繞射散射法測定對象物之粒度分佈,將對象物之粒子集群之總體積作為100%而求出累積曲線,於該累積曲線上累積體積成為50%之點的粒徑。 「D90」係以相同方式測得之對象物之體積基準累積90%粒徑。 對象物之D50及D90係以如下方式求出,即,使粒子分散於水中,藉由使用雷射繞射散射式粒度分佈測定裝置(堀場製作所公司製造,LA-920測定器)之雷射繞射散射法進行分析,而求出對象物之D50及D90。 「比表面積」係藉由氣體吸附(定容法)BET(Brunauer-Emmett-Teller,布厄特)多點法對粒子或粉末進行測定而算出之值,係使用NOVA4200e(Quantachrome Instruments公司製造)而求出。 「熔融溫度(熔點)」係藉由示差掃描熱量測定(DSC)法測得之熔解峰之最大值所對應的溫度。 「玻璃轉移點(Tg)」係藉由動態黏彈性測定(DMA)法對聚合物、硬化物或彈性體進行分析而測得之值。 「分散液之黏度」係使用B型黏度計,於25℃、轉速30 rpm之條件下測得之黏度。將測定重複進行3次,取3次測定值之平均值。 「分散液之觸變比」係用黏度η1除以黏度η2而算出的值,上述黏度η1係於轉速30 rpm之條件下測得,上述黏度係η2係於轉速60 rpm之條件下測得。將各黏度之測定重複進行3次,取3次測定值之平均值。 聚合物中之「單元」係指藉由單體之聚合而形成的基於上述單體之原子團。單元可為藉由聚合反應直接形成之單元,亦可為藉由對聚合物進行處理而使上述單元之一部分轉換成其他結構而成的單元。以下,將基於單體a之單元亦簡記作「單體a單元」。
本發明之粉體組合物(以下,亦記作「本組合物」)包含:含有熱熔融性四氟乙烯系聚合物(以下,亦記作「F聚合物」)及無機物之複合粒子(以下,亦記作「本複合粒子」);以及樹脂粒子及無機粒子之至少任一者,該樹脂粒子之樹脂係選自由氟系樹脂及芳香族系樹脂所組成之群中之至少一種(以下,亦記作「特定樹脂」)。
根據包含本複合粒子及無機粒子之本組合物(以下,記作「本組合物A」),可獲得基於F聚合物之物性(低介電損耗因數等電特性等)、基於無機物之物性(低線膨脹性等)、及基於無機粒子之物性(低線膨脹性、高散熱性等)取得平衡的膜等成形物。其原因未必明確,但考慮如下。 F聚合物可謂結晶性較高之熱塑性聚合物,物理應力耐受性及耐熱性優異。其與無機物所得之本複合粒子具有特定硬度,因此,對本組合物A進行熔融混練時,本複合粒子與無機粒子碰撞,各自被粉碎而容易微粒化。又,F聚合物與無機物接合成之本複合粒子相較於單獨之F聚合物,還容易與無機粒子相互作用。因此,認為無機物及無機粒子均勻混合於經熔融或軟化之F聚合物中。又,認為由於F聚合物與無機物複合化(composited),故增強了上述作用。 認為其結果,由本組合物A形成之成形物(膜等)高度具備基於F聚合物、無機物及無機粒子三者之物性。
又,根據包含本複合粒子及特定樹脂之本組合物(以下,記作「本組合物B」),可獲得基於F聚合物之物性(低介電損耗因數等電特性等)、基於無機物之物性(低線膨脹性等)、及基於特定樹脂之物性(低線膨脹性、UV(ultraviolet,紫外線)吸收性、耐化學品性、耐熱性、加工性、光學特性等)取得平衡的膜等成形物。其原因未必明確,但考慮如下。 F聚合物可謂結晶性較高之熱塑性聚合物,物理應力耐受性及耐熱性優異。其與無機物所得之本複合粒子具有特定硬度,因此,對本組合物B進行熔融混練時,F聚合物處於軟化狀態之本複合粒子由於剪切應力而被粉碎從而容易微粒化。又,F聚合物與無機物接合成之本複合粒子相較於單獨之F聚合物,還容易與特定樹脂相互作用。因此,認為本複合粒子於微粒化之同時,與經熔融或軟化之特定樹脂均勻混合。又,認為此時,由於F聚合物與無機物複合化(composited),故一體地與上述狀態之特定樹脂混合。 認為其結果,由本組合物B形成之成形物(膜等)高度具備基於F聚合物、無機物及特定樹脂三者之物性。
本組合物所含之本複合粒子中之F聚合物係包含基於四氟乙烯(TFE)之單元(TFE單元)之聚合物。 F聚合物具有熱熔融性,其熔融溫度較佳為260~320℃,更佳為285~320℃。於此情形時,本複合粒子更容易與無機粒子及特定樹脂均勻混合。 F聚合物之玻璃轉移點較佳為75~125℃,更佳為80~100℃。 F聚合物之熔融黏度於380℃下較佳為1×102 ~1×106 Pa・s,更佳為1×103 ~1×106 Pa・s。
作為F聚合物,可列舉:包含TFE單元及基於乙烯之單元之聚合物、包含TFE單元及基於丙烯之單元之聚合物、包含TFE單元及基於全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)之單元(PAVE單元)之聚合物(PFA)、包含TFE單元及基於六氟丙烯之單元之聚合物(FEP)、包含TFE單元及基於氟烷基乙烯之單元之聚合物、包含TFE單元及基於三氟氯乙烯之單元之聚合物,較佳為PFA或FEP,更佳為PFA。上述聚合物亦可進而包含基於其他共聚單體之單元。 作為PAVE,較佳為CF2 =CFOCF3 、CF2 =CFOCF2 CF3 或CF2 =CFOCF2 CF2 CF3 (以下,亦記作「PPVE」),更佳為PPVE。
F聚合物較佳為具有極性官能基。於此情形時,由本組合物成形出之成形物之電特性、表面平滑性等物性容易變得優異。 極性官能基可包含於F聚合物所含有之單元中,亦可包含於F聚合物主鏈之末端基中。作為後者之F聚合物,可列舉具有來自聚合起始劑、鏈轉移劑等之作為末端基之極性官能基的聚合物、或者藉由電漿處理或電離輻射處理製備之具有極性官能基之聚合物。 若F聚合物具有極性官能基,則於本複合粒子中,F聚合物與無機物不僅容易物理性附著,而且容易化學性附著,而容易增強上述效果。
作為極性官能基,較佳為含羥基之基、含羰基之基及含膦酸基之基,更佳為含羥基之基、及含羰基之基,進而較佳為含羰基之基。 作為含羥基之基,較佳為含醇性羥基之基,更佳為-CF2 CH2 OH、-C(CF3 )2 OH及1,2-乙二醇基(-CH(OH)CH2 OH)。 作為含羰基之基,較佳為羧基、烷氧羰基、醯胺基、異氰酸基、胺基甲酸酯基(-OC(O)NH2 )、酸酐殘基(-C(O)OC(O)-)、醯亞胺殘基(-C(O)NHC(O)-等)、及碳酸酯基(-OC(O)O-),更佳為酸酐殘基。
作為F聚合物之較佳態樣,可列舉包含TFE單元及PAVE單元且具有極性官能基之聚合物(1)、或包含TFE單元及PAVE單元且相對於全部單體單元包含2.0~5.0莫耳%之PAVE單元且不具有極性官能基之聚合物(2)。該等聚合物於成形物中形成微球晶,因此,容易提昇所獲得之成形物之物性。
聚合物(1)較佳為相對於全部單元分別含有90~99莫耳%之TFE單元、0.5~9.97莫耳%之PAVE單元、及0.01~3莫耳%之基於具有極性官能基之單體的單元。 又,作為具有極性官能基之單體,較佳為伊康酸酐、檸康酸酐、及5-降𦯉烯-2,3-二羧酸酐(以下,亦記作「NAH」)。 作為聚合物(1)之具體例,可列舉國際公開第2018/16644號中記載之聚合物。
聚合物(2)較佳為僅由TFE單元及PAVE單元構成,且相對於全部單元,含有95.0~98.0莫耳%之TFE單元、2.0~5.0莫耳%之PAVE單元。 聚合物(2)中,相對於全部單元,PAVE單元之含量較佳為2.1莫耳%以上,更佳為2.2莫耳%以上。 再者,聚合物(2)不具有極性官能基係指相對於每1×106 個構成聚合物主鏈之碳原子,聚合物所具有之極性官能基之數未達500個。上述極性官能基之數較佳為100個以下,更佳為未達50個。上述極性官能基之數之下限通常為0個。
聚合物(2)可使用不會產生作為聚合物鏈之末端基之極性官能基的聚合起始劑或鏈轉移劑等來加以製造,亦可對具有極性官能基之聚合物(於聚合物鏈之末端基具有來自聚合起始劑之極性官能基之聚合物等)進行氟化處理來加以製造。 作為氟化處理之方法,可列舉使用氟氣之方法(參照日本專利特開2019-194314號公報等)。
本複合粒子亦可包含F聚合物以外之其他聚合物。其中,F聚合物在本複合粒子所含之聚合物中所占之比率較佳為80質量%以上,更佳為100質量%。 作為F聚合物以外之其他聚合物,可列舉芳香族聚酯、聚醯胺醯亞胺、熱塑性聚醯亞胺、聚苯醚(polyphenylene ether)、聚伸苯基氧化物(polyphenylene oxide)等耐熱性樹脂。
作為本組合物所含之本複合粒子中之無機物,較佳為氧化物、氮化物、金屬單質、合金及碳,更佳為矽酸鹽(氧化矽(矽石)、矽灰石、滑石、雲母)、金屬氧化物(氧化鈹、氧化鈰、氧化鋁、鹼氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鈦等)、氮化硼、及偏矽酸鎂(塊滑石),進而較佳為含有選自鋁、鎂、矽、鈦、鋅中之至少一種元素之無機氧化物,尤佳為二氧化矽、氧化鈦、氧化鋅、塊滑石及氮化硼,最佳為二氧化矽。又,無機物亦可為陶瓷。無機物可使用1種,亦可使用2種以上。將2種以上之無機物混合之情形時,可使用2種二氧化矽,亦可使用二氧化矽及金屬氧化物。
該無機物與F聚合物之相互作用容易增強,本複合粒子能夠含有更多之無機物。又,由本組合物形成之成形物中,容易顯著地表現出基於無機物之物性。 本複合粒子中之無機物較佳為包含二氧化矽。 無機物中之二氧化矽之含量較佳為50質量%以上,更佳為75質量%以上。二氧化矽之含量較佳為100質量%以下,更佳為90質量%以下。
無機物較佳為其表面之至少一部分經表面處理。 該表面處理所用之表面處理劑較佳為矽烷偶合劑,作為矽烷偶合劑,更佳為3-胺基丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、3-巰丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、及3-異氰酸基丙基三乙氧基矽烷。
無機物之比表面積(BET法)較佳為1~20 m2 /g,更佳為5~8 m2 /g。於此情形時,無機物與F聚合物之相互作用容易增強。又,於成形物中,無機物、F聚合物及無機粒子、或者無機物、F聚合物及特定樹脂更均勻地分佈,三者之物性容易取得平衡。
作為無機物之具體例,可列舉二氧化矽填料(Admatechs公司製造之「ADMAFINE(註冊商標)」系列等)、用二癸酸丙二醇酯等酯進行了表面處理之氧化鋅(堺化學工業股份有限公司製造之「FINEX(註冊商標)」系列等)、球狀熔融二氧化矽(DENKA公司製造之「SFP(註冊商標)」系列等)、用多元醇及無機物進行了被覆處理之金紅石型氧化鈦(石原產業公司製造之「TIPAQUE(註冊商標)」系列等)、用烷基矽烷進行了表面處理之金紅石型氧化鈦(Tayca公司製造之「JMT(註冊商標)」系列等)、中空狀二氧化矽填料(太平洋水泥公司製造之「E-SPHERES」系列、日鐵礦業公司製造之「SiliNax」系列、Emerson & Cuming公司製造之「Eccosphere」系列、Nippon Aerosil公司製造之疏水性AEROSIL系列「RX200」等)、滑石填料(NIPPON TALC公司製造之「SG」系列等)、塊滑石填料(NIPPON TALC公司製造之「BST」系列等)、氮化硼填料(昭和電工公司製造之「UHP」系列、DENKA公司製造之「Denka Boron Nitride」系列(「GP」、「HGP」級)等)。
無機物之形狀較佳為粒狀,較佳為球狀、針狀(纖維狀)、或板(柱)狀。作為無機物之具體形狀,可列舉球狀、鱗片狀、層狀、葉片狀、杏仁狀、柱狀、雞冠狀、等軸狀、葉狀、雲母狀、塊狀、平板狀、楔狀、玫瑰花狀、網狀、角柱狀,較佳為球狀或鱗片狀。若使用該形狀之無機物,則成形物中之無機物分佈之均勻性提高,而容易提高其功能。
球狀之無機物較佳為近似真球狀。該情形時之無機物粒子中,短徑相對於長徑之比較佳為0.5以上,更佳為0.8以上。上述比較佳為未達1。若使用該高度近似真球狀之無機物粒子,則於成形物中,無機物、F聚合物及無機粒子、或者無機物、F聚合物及特定樹脂更均勻地分佈,三者之物性更容易取得平衡。 鱗片狀之無機物之縱橫比較佳為5以上,更佳為10以上。縱橫比較佳為1000以下。
本複合粒子之D50較佳為30 μm以下,更佳為10 μm以下,進而較佳為8 μm以下,尤佳為6 μm以下。本複合粒子之D50較佳為0.01 μm以上,更佳為0.1 μm以上,進而較佳為1 μm以上。 又,本複合粒子之D90較佳為50 μm以下,更佳為20 μm以下,進而較佳為10 μm以下。 若本複合粒子之D50及D90處於該範圍內,則所獲得之成形物之物性更容易提昇。
作為本複合粒子之形狀,可列舉球狀、鱗片狀、層狀、葉片狀、杏仁狀、柱狀、雞冠狀、等軸狀、葉狀、雲母狀、塊狀、平板狀、楔狀、玫瑰花狀、網狀、角柱狀,較佳為球狀或鱗片狀。若使用該形狀之本複合粒子,則能夠與無機粒子或特定樹脂更均勻地混合,因此,所獲得之成形物中各成分之分佈均勻性提高,而容易提高其功能。 再者,於本複合粒子為鱗片狀之情形時,平均長徑(長度方向之直徑之平均值)較佳為處於上述D50之範圍內。
本複合粒子較佳為藉由如下方法等加以製造:使F聚合物粒子(以下,亦記作「F粉末」)與無機物粒子於F聚合物之熔融溫度以上之溫度且懸浮狀態下碰撞(以下,亦記作「乾式法A」);使F粉末與無機物粒子於擠壓或剪切狀態下碰撞(以下,亦記作「乾式法B」);對包含F粉末及無機物粒子之液狀組合物進行剪切處理(以下,亦記作「濕式法」)。
於乾式法A中,例如,將F粉末與無機物粒子供給至高溫湍流氣體氛圍下,藉由F粉末與無機物粒子之碰撞,對其等之間賦予應力而使其等複合。該乾式法A有時亦稱為混雜處理。 氣體氛圍係由氣體形成。作為可使用之氣體,可列舉空氣、氧氣、氮氣、氬氣或該等之混合氣體。 F粉末與無機物粒子可以預先混合之混合物之形式一起供給至氣體氛圍下,亦可分別單獨供給至氣體氛圍下。
將F粉末及無機物粒子供給至高溫氣體氛圍下時,較佳為使粒子彼此成為不相互凝集之狀態。作為該方法,可使用使粒子懸浮於介質(氣體或液體)中之方法。再者,亦可使用氣體與液體之混合物作為介質。 又,於乾式法A中,可準備高溫湍流氣體氛圍後,向其中供給F粉末及無機物粒子,亦可使F粉末及無機物粒子懸浮於介質中後,對該介質進行加熱而形成高溫湍流氣體氛圍。 作為前者可使用之裝置,例如可列舉利用圓筒狀容器內高速旋轉之攪拌體(例如,攪拌葉片),對粒子進行攪拌,同時於容器內壁與攪拌體之間夾持粒子而施加應力的裝置(例如,奈良機械製作所製造,「混雜系統(Hybridization System)」)。 氣體氛圍之溫度較佳為F聚合物之熔融溫度以上,更佳為260~400℃,進而較佳為320~380℃。
再者,於無機物粒子大量包含其一次粒子彼此凝集而成之凝集體之情形時,亦可於供給至高溫氣體氛圍下之前,將凝集體壓碎。 作為凝集體之壓碎方法,可列舉使用噴射磨機、針磨機、錘磨機之方法。
於乾式法B中,例如,藉由離心力將F粉末及無機物粒子壓抵於繞中心軸旋轉之筒狀旋轉體之內周面(承接面),藉由和以微小距離與內周面隔開而配置之內件之協作,對上述粒子施加擠壓力或剪切力而使其等複合。該乾式法B有時亦稱為機械融合處理。 筒狀旋轉體內之氣體氛圍可設為惰性氣體氛圍、還原性氣體氛圍。氣體氛圍之溫度較佳為F聚合物之熔融溫度以下,更佳為100℃以下。
筒狀旋轉體之內周面與內件之隔開距離可根據F粉末及無機物粒子之D50適當設定。該隔開距離通常較佳為1~10 mm。 筒狀旋轉體之旋轉速度較佳為500~10000 rpm。於此情形時,容易提高本複合粒子之製造效率。 再者,於無機物粒子大量包含其一次粒子彼此凝集而成之凝集體之情形時,亦可於供給至筒狀旋轉體內之前,以與上述乾式法A所載相同之方式將凝集體壓碎。
乾式法B亦可使用具備旋轉槽及粉碎混合葉片之粉碎混合裝置(例如,Hosokawa Micron公司製造之「NOBILTA」)來進行,上述旋轉槽配置為以旋轉軸為水平方向,且具備具有橢圓狀(異形狀)之剖面之粉碎混合室,上述粉碎混合葉片可旋轉地插入至該旋轉槽之粉碎混合室內,且配置為使旋轉軸位於旋轉槽之旋轉軸之同心位置,且具有橢圓狀(異形狀)之剖面。 於該粉碎混合裝置中,將F粉末及無機物粒子壓抵於粉碎混合室之短徑部與粉碎混合葉片之長徑部之間,對上述粒子施加擠壓力或剪切力而使其等複合。
又,於粉碎混合裝置中,旋轉槽之旋轉方向與粉碎混合葉片之旋轉方向較佳為反方向,較佳為將旋轉槽之旋轉速度設定為低於粉碎混合葉片之旋轉速度。 根據該粉碎混合裝置,使粉碎混合室及粉碎混合葉片具有異形狀之剖面,能夠對粉碎混合室內因自重而下落而流動之F粉末及無機物粒子反覆施加瞬時擠壓力或剪切力。因此,能夠減小熱對上述粒子造成之不良影響,並且能夠於短時間內粉碎混合,因此容易獲得具有目標物性之本複合粒子。
於濕式法中,可將F粉末、無機物粒子及分散介質加以混合而製備液狀組合物。 作為混合方法,可列舉:於分散介質中同時添加F粉末與無機物粒子並加以混合之方法;於分散介質中依序添加F粉末與無機物粒子,同時加以混合之方法;預先將F粉末與無機填料之粒子加以混合,再將所獲得之混合粒子與分散介質加以混合之方法;預先分別將F粉末與分散介質、無機物粒子與分散介質加以混合,進而將所獲得之2種混合液加以混合之方法;等。
於濕式法中,基於將F粉末與無機物粒子加以混合使其等更均勻地分散之觀點而言,以下兩種方式較為有利,故而較佳,即為:預先使F粉末分散於分散介質中後,原樣(直接)或以分散於分散介質中之狀態添加無機物粒子並加以混合,按該順序製備液狀組合物;或者預先使無機物粒子分散於分散介質中後,原樣(直接)或以分散於分散介質中之狀態添加F粉末並加以混合,按該順序製備液狀組合物。
於對液狀組合物進行剪切處理之方法中,例如可使用以下分散機:單軸或多軸具備螺槳葉片(Propeller Blade)、渦輪葉片(Tubine Balde)、槳板(paddle blade)、貝殼狀葉片等葉片(攪拌葉片)之攪拌裝置;或球磨機、磨碎機、籃式研磨機、砂碾機(sand mill)、砂磨機(sand grinder)、DYNO-MILL、DISPERMAT、SC-MILL、釘碎機(Spike Mill)或攪拌磨機(Agitator mill)等使用介質之分散機;或微噴均質機、NANOMIZER、ULTIMAIZER等不使用介質之分散機。
剪切處理較佳為高剪切條件。「高剪切」於攪拌之情形時意指以超過300 rpm之速度進行攪拌。 剪切處理可於向包含F粉末之分散液中添加無機物粒子之中途(製備液狀組合物時)開始,或亦可於添加結束後(製備液狀組合物後)進行。藉由持續進行足夠長時間之該等剪切處理,能夠製造所需之本複合粒子。
基於進一步提高與無機物粒子之密接性(接著性)之觀點而言,較佳為與無機物粒子混合之前,或於混合之同時,對F粉末進行表面處理。 作為表面處理,可列舉電漿處理、電暈放電處理、蝕刻處理、電子束照射處理、紫外線照射處理、臭氧暴露處理,較佳為電漿處理(尤其是,低溫電漿處理)。 又,根據乾式法A及乾式法B,使F粉末與無機物粒子碰撞時,熱容易均勻傳遞至該等粒子,容易使本粒子緻密化及球形化。該情形時之本複合粒子之球形度較佳為0.5以上。
作為本複合粒子之較佳態樣,可列舉以F聚合物為核且於該核之表面附著有無機物之態樣(以下,亦記作「態樣I」)、以無機物為核且於該核之表面附著有F聚合物之態樣(以下,亦記作「態樣II」)。 此處,「核」意指形成本複合粒子之粒子形狀所需之核(中心部),並非指本複合粒子之組成中之主成分。 附著於核表面之附著物(無機物或F聚合物)可僅附著於核表面之一部分,亦可附著於其大部分或整個面。於前者之情形時,亦可謂附著物成為如呈塵埃狀附著於核表面之狀態、換言之,成為核表面之大部分露出之狀態。於後者之情形時,亦可謂附著物成為無遺漏地分散於核表面之態樣、或被覆核表面之狀態,亦可謂該本複合粒子具有包含核及被覆核之殼之核殼構造。
於態樣I之情形時,F聚合物之核及無機物較佳為分別為粒子狀。於此情形時,本複合粒子由於硬度高於F聚合物之無機物露出至表面,故流動性提高,其處理性容易提昇。又,容易製備均勻分散性較高之粉體組合物。 再者,於態樣I之情形時,F聚合物之核可由F聚合物之單一粒子構成,亦可由F粉末之集合物構成。 於態樣I之本複合粒子之製造中,較佳為將F粉末之D50設定為大於無機物粒子之D50,且將F粉末之量設定為多於無機物粒子之量。若設定為此種關係來製造本複合粒子,則容易獲得態樣I之本複合粒子。
於態樣I之情形時,製造所用之F粉末之D50較佳為20 μm以下,更佳為8 μm以下。F粉末之D50較佳為0.1 μm以上,更佳為1 μm以上。 於態樣I之情形時,製造所用之無機物粒子之D50較佳為F粉末之D50的0.001~0.5倍,更佳為0.001~0.3倍。具體而言,較佳為F粉末之D50超過1 μm,且無機物粒子之D50為0.1 μm以下。 又,相對於F聚合物100質量份,無機物粒子之量較佳為0.1質量份以上,更佳為1質量份以上。其上限較佳為50質量份,更佳為25質量份,進而較佳為5質量份。
於以此方式獲得之態樣I之本複合粒子中,維持了上述關係,F聚合物之核之D50大於無機物粒子之D50,且F聚合物於其中佔據之質量多於無機物之質量。於此情形時,F聚合物之核之表面被更大量之無機物粒子被覆,而使態樣I之本粒子具有核殼構造。又,於此情形時,F粉末彼此之凝集受到抑制,容易獲得由單獨之F粉末構成之核上附著有無機物粒子的本複合粒子。
於態樣I中,無機物粒子較佳為球狀,更佳為近似真球狀。近似真球狀意指利用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察粒子時,短徑相對於長徑之比為0.5以上,球形粒子所占之比率為95%以上。該情形時之無機物粒子中,短徑相對於長徑之比較佳為0.6以上,更佳為0.8以上。上述比較佳為未達1。此處,「球狀」不僅包含真球狀,亦包含略微變形之球狀。 若使用該高度近似真球狀之無機物粒子,則於成形物中,無機物、F聚合物及無機粒子、或者無機物、F聚合物及特定樹脂更均勻地分佈,基於三者之物性更容易取得平衡。
於態樣I中,無機物粒子之D50較佳為0.001~3 μm之範圍,更佳為0.005~1 μm,進而較佳為0.01~0.1 μm。若D50處於該範圍內,則本複合粒子之處理性或流動性容易提昇,又,粉體組合物之均勻分散性容易提高。 又,以D90/D10之值為指標,無機物粒子之粒度分佈較佳為3以下,更佳為2.9以下。此處,「D10」係以與D50及D90相同之方式測得之對象物之體積基準累積10%粒徑。基於容易控制所獲得之本複合粒子之流動性之觀點而言,較佳為粒度分佈較窄。
於態樣I中,無機物粒子較佳為其表面之至少一部分進行了表面處理,更佳為用六甲基二矽氮烷等矽氮烷化合物、或矽烷偶合劑等進行了表面處理。作為矽烷偶合劑,可列舉上述化合物。 於態樣I中,無機物粒子可使用1種,亦可使用2種以上。於混合使用2種無機物粒子之情形時,各無機物粒子之D50亦可互不相同,各無機物粒子之含量之質量比可根據所需功能適當設定。
又,於態樣I之情形時,無機物粒子之一部分較佳為埋入F聚合物之核中。藉此,無機物粒子與F聚合物之核之密接性進一步提昇,無機物粒子更不易自本複合粒子脫落。即,本複合粒子之穩定性進一步提昇。 於態樣I之本複合粒子中,F聚合物之核之D50較佳為0.1 μm以上,更佳為超過1 μm。其上限較佳為100 μm,更佳為50 μm,進而較佳為10 μm。 於態樣I之本複合粒子中,無機物粒子之D50較佳為F聚合物之核之D50的0.001~0.5倍,更佳為0.001~0.3倍。具體而言,較佳為F聚合物之核之D50超過1 μm且無機物粒子之D50為0.1 μm以下。
又,態樣I之本複合粒子中,F聚合物所占之比率較佳為50~99質量%,更佳為75~99質量%。無機物之比率較佳為1~50質量%,更佳為1~25質量%。 又,作為藉由能量分散型X射線光譜法測得之態樣I之本複合粒子之表面上氟元素含量相對於無機元素含量的比,較佳為未達1,更佳為0.5以下,進而較佳為0.1以下。上述比較佳為0以上。再者,測定中之對象元素設為碳元素、氟元素、氧元素及矽元素之4種元素,將氟元素及矽元素各者於其總計中所占之比率(單位:原子%)作為各元素之含量。 換言之,該質量比之態樣I之本複合粒子係表面被無機物充分被覆之粒子,不僅起因於無機物之物性優異,而且由其形成之成形物容易高度具備基於無機物、F聚合物及無機粒子三者、或者無機物、F聚合物及特定樹脂三者之物性。
態樣I之本複合粒子亦可根據表面上附著之無機物之物性進而進行表面處理。作為該表面處理之具體例,可列舉用矽氧烷類(聚二甲基矽氧烷等)或矽烷偶合劑對無機物包含二氧化矽之態樣I之本複合粒子進行表面處理的方法。 該表面處理可如下實施:將分散有本複合粒子之分散液與矽氧烷類或矽烷偶合劑混合,使其與矽氧烷類或矽烷偶合劑反應後,回收處理後之本複合粒子。 作為矽烷偶合劑,較佳為具有上述官能基之矽烷偶合劑。 根據該方法,不僅能夠調整上述本複合粒子之表面二氧化矽量,進而能夠調整其表面物性。
於態樣II之情形時,較佳為F聚合物之至少一部分與無機物之核之表面融合。藉此,F聚合物與無機物之核之密接性進一步提昇,F聚合物更不易自本複合粒子脫落。即,本複合粒子之穩定性進一步提昇。 又,無機物之核較佳為粒子狀。於此情形時,本複合粒子中,無機物之核之表面容易被F聚合物覆蓋,由此,容易防止本複合粒子凝集。 於態樣II之本複合粒子之製造中,較佳為將無機物粒子之D50設定為大於F粉末之D50,且將無機物粒子之量設定為多於F聚合物粒子之量。若設定為此種關係來製造本複合粒子,則容易獲得態樣II之本複合粒子。
於此情形時,F粉末之D50較佳為無機物粒子之D50的0.001~0.5倍,更佳為0.001~0.3倍。 又,相對於無機物粒子100重量份,F粉末之量較佳為0.1質量份以上,更佳為1質量份以上。其上限較佳為50質量份,更佳為10質量份。 於以此方式獲得之態樣II之本複合粒子中,維持了上述關係,無機物之核之D50大於F粉末之D50,且無機物於其中佔據之質量多於F聚合物之質量。於此情形時,無機物之核之表面被更大量之F粉末被覆,而使態樣II之本複合粒子具有核殼構造。
於態樣II之本複合粒子中,無機物之核之D50較佳為0.1 μm以上,更佳為超過1 μm。其上限較佳為30 μm,更佳為10 μm。 又,無機物於態樣II之本複合粒子中佔據之比率較佳為50~99質量%,更佳為60~90質量%。F聚合物之比率較佳為1~50質量%,更佳為10~40質量%。
作為本組合物A中之無機粒子,可列舉包含與上述形成本複合粒子之無機物相同之無機物的無機粒子。本組合物A中之無機粒子可包含與形成本複合粒子之無機物相同之無機物,亦可包含與之不同之無機物。 本組合物A中之無機粒子較佳為含有選自由二氧化矽粒子及氮化硼粒子所組成之群中之至少一種。 若併用二氧化矽粒子,則能夠進一步提昇成形物之電特性及低線膨脹性,若併用氮化硼粒子,則能夠進一步提昇成形物之電特性及高散熱性。 作為無機粒子之形狀,可列舉球狀、鱗片狀、層狀、葉片狀、杏仁狀、柱狀、雞冠狀、等軸狀、葉狀、雲母狀、塊狀、平板狀、楔狀、玫瑰花狀、網狀、角柱狀,較佳為球狀或鱗片狀。若使用該形狀之無機粒子,則能夠更均勻地與本複合粒子混合,因此,所獲得之成形物中,各成分之分佈均勻性提高,而容易提高其功能。
具體而言,二氧化矽粒子較佳為球狀,較佳為近似真球狀。於此情形時,短徑相對於長徑之比較佳為0.5以上,更佳為0.8以上。上述比較佳為未達1。若併用該高度近似真球狀之二氧化矽粒子,則於成形物中,無機物、F聚合物及無機粒子更均勻地分佈,三者之物性更容易取得平衡。 二氧化矽粒子之D50較佳為0.1~20 μm,更佳為1~10 μm。該D50之二氧化矽粒子之流動性良好,其處理性優異。 作為二氧化矽粒子之具體例,可列舉與上述形成本複合粒子之無機物之具體例相同的二氧化矽填料。
氮化硼粒子較佳為鱗片狀。若併用鱗片狀之氮化硼粒子(六方晶氮化硼粒子),則本組合物A之成形性良好。又,成形物中,氮化硼粒子進行配向,而更容易提高成形物之散熱性。 於此情形時,氮化硼粒子之縱橫比較佳為1.0~3.0,更佳為1.0~2.5。其D50(相當於平均長徑)較佳為1~25 μm,更佳為2~20 μm。 氮化硼粒子較佳為具有2峰性粒度分佈,亦較佳為實質上不含粒徑(長徑)為30.0 μm以上之粒子(含量為0.1質量%以下)。 作為氮化硼粒子之具體例,可列舉「UHP」系列(昭和電工公司製造)、CF600(Momentive公司製造)、FS-3(水島合金鐵公司製造)、「Denka Boron Nitride」系列(「GP」、「HGP」級)等)(DENKA公司製造)。
本組合物A亦可進而包含其他四氟乙烯系聚合物粒子。該四氟乙烯系聚合物粒子可為熱熔融性,亦可為非熱熔融性。四氟乙烯系聚合物可為與上述構成本複合粒子之F聚合物種類相同之聚合物,亦可為與之種類不同之聚合物。 作為該四氟乙烯系聚合物,較佳為聚四氟乙烯(PTFE)或F聚合物,更佳為PFA或FEP,進而較佳為上述聚合物(1)或聚合物(2)。
若併用PTFE之粒子,則於所獲得之成形物中,容易顯著地表現出基於PTFE之物性(低介電損耗因數性等電特性)。 PTFE較佳為基於下式(1)而算出之數量平均分子量(Mn)為20萬以下之PTFE(低分子量PTFE)。 Mn=2.1×1010 ×ΔHc-5.16 ・・・ (1) 式(1)中,ΔHc表示藉由示差掃描熱量分析法測得之PTFE之結晶化熱量(cal/g)。 低分子量PTFE之Mn較佳為10萬以下,更佳為5萬以下。低分子量PTFE之Mn較佳為1萬以上。 若併用F聚合物粒子,則容易獲得無機物及無機粒子更均勻地分散之成形物。
該四氟乙烯系聚合物粒子可僅由四氟乙烯系聚合物構成,亦可包含四氟乙烯系聚合物及其他成分(上述樹脂材料等)。 四氟乙烯系聚合物粒子之D50較佳為50 μm以下,更佳為20 μm以下,進而較佳為8 μm以下。四氟乙烯系聚合物粒子之D50較佳為0.1 μm以上,更佳為0.3 μm以上,進而較佳為1 μm以上。 又,四氟乙烯系聚合物粒子之D90較佳為未達100 μm,更佳為90 μm以下。
作為本組合物A之較佳態樣,可列舉:含有聚合物(1)或聚合物(2)及二氧化矽之本複合粒子與二氧化矽粒子的組合;含有聚合物(1)或聚合物(2)及二氧化矽之本複合粒子與氮化硼粒子的組合;含有聚合物(1)或聚合物(2)及二氧化矽之本複合粒子、二氧化矽粒子、以及聚合物(1)或聚合物(2)之粒子的組合;或含有聚合物(1)或聚合物(2)及二氧化矽之本複合粒子、氮化硼粒子、以及聚合物(1)或聚合物(2)之粒子的組合。
本組合物A亦可進而包含其他樹脂粒子。其他樹脂可為熱塑性,亦可為熱固性。 作為熱塑性樹脂,可列舉芳香族聚醯亞胺、芳香族馬來醯亞胺、苯乙烯彈性體、液晶聚酯之類之芳香族彈性體。 作為芳香族聚醯亞胺之具體例,可列舉「Neopulim(註冊商標)」系列(三菱瓦斯化學公司製造)、「SPIXAREA(註冊商標)」系列(SOMAR公司製造)、「Q-PILON(註冊商標)」系列(PI技術研究所製造)、「WINGO」系列(Wingo Technology公司製造)、「TOHMIDE(註冊商標)」系列(T&K TOKA公司製造)、「KPI-MX」系列(河村產業公司製造)、「UPIA(註冊商標)-AT」系列(宇部興產公司製造)。 作為液晶聚酯,可列舉聚酯、或於其中導入有醯胺鍵之聚酯醯胺。聚酯或聚酯醯胺中亦可進而導入醯亞胺鍵、碳酸酯鍵、碳二醯亞胺鍵或異氰尿酸酯鍵等來自異氰酸酯之鍵等。 作為液晶聚酯,可列舉日本專利特開2000-248056號公報之段落[0010]~[0015]中記載之聚合物。 作為液晶聚酯之具體例,可列舉寶理塑膠公司製造之「LAPEROS」系列、Celanese公司製造之「Vectra」系列、上野製藥公司製造之「UENO LCP」系列、住友化學公司製造之「SUMIKA SUPER LCP」、SOLVAY SPECIALTY POLYMERS公司製造之「XYDAR」系列、JX日礦日石能源公司製造之「XYDAR」系列、Toray公司製造之「SIVERAS」系列。
另一方面,作為熱固性樹脂,可列舉熱固性聚醯亞胺、聚醯亞胺前驅物(聚醯胺酸)、環氧樹脂、熱固性丙烯酸樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂及熱固性聚苯醚樹脂。
於本組合物A中,本複合粒子之含量較佳為30質量%以上,更佳為40質量%以上。本複合粒子之含量之上限較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下。若使用以該量包含本複合粒子之本組合物A,則容易獲得平衡性良好地表現出基於各成分之物性之成形物。 本組合物A較佳為將各成分乾式摻混而製造。乾式摻混時,可使用轉鼓(tumbler)、亨舍爾混合機、料斗、班布里混合機、滾筒、布氏混合機等混合裝置。
本組合物B中之特定樹脂粒子係選自由氟系樹脂及芳香族系樹脂所組成之群中之至少一種樹脂之粒子。上述一種樹脂之粒子意指選自由僅由氟系樹脂構成之粒子、及僅由芳香族系樹脂構成之粒子所組成之群中的至少一種樹脂之粒子,區別於本複合粒子。 若併用氟系樹脂之粒子,則對本組合物B進行熔融混練時,F聚合物與氟系樹脂均勻混合,因此容易獲得該等及無機物均勻分散之成形物。該成形物之基於三者之物性(尤其是電特性、低線膨脹性)優異。 另一方面,若併用芳香族系樹脂之粒子,則能夠對成形物賦予基於芳香族系樹脂之物性,該成形物例如於化學溶液浸漬時或加熱處理時能夠發揮優異之尺寸穩定性。
上述氟系樹脂可為與上述構成本複合粒子之F聚合物種類相同之聚合物,亦可為與之種類不同之聚合物。 作為該氟系樹脂,較佳為PTFE或F聚合物,更佳為PFA或FEP,進而較佳為上述聚合物(1)或聚合物(2)。 若併用PTFE之粒子,則於所獲得之成形物中,容易顯著地表現出基於PTFE之物性(低介電損耗因數性等電特性)。PTFE之態樣,具體而言,PTFE之Mn之較佳範圍如上所述。 若併用F聚合物粒子,則容易獲得無機物更均勻地分散之成形物。 該氟系樹脂粒子可僅由氟系樹脂構成,亦可包含氟系樹脂及其他成分(上述樹脂材料等)。 氟系樹脂粒子之D50及D90之較佳範圍如上所述。
又,上述芳香族系樹脂較佳為選自由聚醯亞胺、聚醯亞胺醯胺、聚酯、聚酯醯胺、聚苯醚、聚苯硫醚、馬來醯亞胺樹脂及環氧樹脂所組成之群中之至少一種芳香族系樹脂。若併用該芳香族系樹脂粒子,則所獲得之成形物之化學溶液浸漬時或加熱處理時之尺寸穩定性、UV吸收性(UV加工性)進一步提昇。 其中,較佳為液晶性之芳香族系聚酯。 作為液晶性之芳香族系聚酯,可列舉芳香族系聚酯、或於其中導入有醯胺鍵之芳香族系聚酯醯胺。芳香族系聚酯或芳香族系聚酯醯胺中亦可進而導入醯亞胺鍵、碳酸酯鍵、碳二醯亞胺鍵或異氰尿酸酯鍵等來自異氰酸酯之鍵等。 液晶性之芳香族系聚酯較佳為熱塑性,熔融溫度較佳為260~360℃之範圍,進而較佳為270~350℃之範圍。
液晶性之芳香族系聚酯之中,較佳為至少包含基於對羥基苯甲酸(HBA)之單元、或基於6-羥基-2-萘甲酸(HNA)之單元的聚酯,較佳為:包含HBA單元及HNA單元之聚酯;包含HBA或HNA中之至少一種芳香族羥基羧酸之單元、4,4'-二羥基聯苯或對苯二酚中之至少一種芳香族二酚之單元、及對苯二甲酸、間苯二甲酸或2,6-萘二羧酸中之至少一種芳香族二羧酸之單元的聚酯;包含HBA單元及2,6-二羥基萘甲酸單元之聚酯;包含2,6-二羥基萘甲酸單元、對苯二甲酸單元及乙醯胺酚單元之聚酯;包含HBA單元、對苯二甲酸單元及4,4'-聯苯酚單元之聚酯。
該等芳香族系聚酯可藉由工業製造而獲得,可列舉Celanese Japan公司製造之「Vectra」系列、JX能源公司之「XYDAR」系列、寶理塑膠公司之「LAPEROS」系列、上野製藥公司之「UENO LCP」系列等。 芳香族系樹脂粒子之D50較佳為0.1~200 μm,更佳為1~100 μm,進而較佳為5~50 μm。
上述至少一種樹脂較佳為氟系樹脂及芳香族系樹脂。即,本組合物B較佳為包含本複合粒子、氟系樹脂粒子、及芳香族系樹脂粒子之粉體組合物。於此情形時,容易獲得平衡性良好地表現出上述物性之成形物。 作為本組合物B之較佳態樣,可列舉:含有聚合物(1)或聚合物(2)及二氧化矽之本複合粒子與液晶性芳香族系聚酯粒子的組合;或含有聚合物(1)或聚合物(2)及二氧化矽之本複合粒子、液晶性芳香族系聚酯粒子、與聚合物(1)或聚合物(2)之粒子的組合。
於本組合物B中,本複合粒子之含量較佳為1~90質量%,更佳為10~80質量%,進而較佳為20~70質量%。另一方面,特定樹脂粒子之含量較佳為10~99質量%,更佳為20~90質量%,進而較佳為30~80質量%。若以該數量關係組合使用本複合粒子與特定樹脂粒子,則容易獲得平衡性良好地表現出基於各成分之物性之成形物。 本組合物B較佳為將各成分乾式摻混而製造。乾式摻混時,可使用上述混合裝置。
本組合物較佳為用於熔融擠出成形、射出成形或壓縮成形。 根據熔融擠出成形,例如可較佳地製造下述膜。 另一方面,根據射出成形或壓縮成形,例如可較佳地製造能夠製作天線增益優異之天線之天線用零件。 天線例如具有由本組合物形成之天線用零件、及由導電體構成之天線圖案。尤其是,天線用零件較佳為保持天線圖案之保持構件、或覆蓋天線圖案之匹配層。
由本組合物形成膜(以下,亦記作「本膜」)時,熔融擠出成形較佳為藉由使用T型模頭之方法來進行,更佳為藉由如下方法來進行,即,將自料斗投入之本組合物於擠出機(單螺桿或雙螺桿)中加以熔融混練,並利用設置於擠出機前端部之T型模頭擠出而成形為膜。
藉由熔融擠出成形而獲得之膜較佳為進而進行延伸處理。藉此,可獲得更加各向同性之膜。延伸處理係使膜於其熔點以下之溫度下軟化並於單向(單軸:MD方向)或雙向(雙軸:MD方向(Machine Direction,機械方向)及TD方向(Transverse Direction,垂直於機械方向))上進行延伸之處理。 基於可獲得各向同性之膜之觀點而言,延伸處理更佳為雙軸延伸處理。 作為延伸方法,可列舉吹脹方式、平整方式。作為平整方式,亦可採用同時雙軸延伸、逐次雙軸延伸之任一方式。
於藉由熔融擠出成形來製造膜時,亦可對所獲得之膜進而實施積層處理、延伸處理、冷卻處理及剝離處理。 積層處理係於所獲得之膜之兩面或單面層壓剝離膜而形成積層體之處理。 作為層壓法,可列舉熱壓合法、表面處理法,此時,可使用熱壓輥、或熱壓裝置、貼合機。 例如,於使用熱壓輥之情形時,可將所獲得之膜與剝離膜重疊,使其等通過熱壓輥而進行熱壓合。 於使用熱壓裝置之情形時,可於熱壓裝置之底板上,將所獲得之膜與剝離膜重疊並進行熱壓合,然後進行冷卻。
又,亦可使用一對熱壓輥,向2片剝離膜之間隙供給利用T型模頭擠出之熔融狀態之本組合物,於該熱壓輥之間隙部成形出積層體。 形成該積層體時,若採用使用多層模頭之共擠出法,則能夠形成以由本組合物形成之膜及剝離膜作為各層之多層體。 剝離膜之厚度較佳為10~200 μm,更佳為20~100 μm。
延伸處理係使積層處理所獲得之積層體之剝離膜層軟化,同時使上述積層體延伸而獲得延伸物的處理。該延伸處理亦可連續實施。 冷卻處理係將延伸處理所獲得之延伸物加以冷卻之處理。關於冷卻,可自然冷卻,亦可使用冷卻輥等。 剝離處理係自經冷卻之延伸物剝離掉剝離膜之處理。剝離處理可藉由90°剝離法或180°剝離法進行。 藉由上述一連串處理,可由本組合物獲得熱膨脹係數進一步受到抑制之膜。
於膜之成形中,亦可使用吹脹成形。 於吹脹成形中,自環模(圓形模、圓模)擠出之本組合物之熔融混練物於雙向(MD方向及TD方向)上延伸,因此,膜之各向同性容易提昇。於吹脹成形中,熔融混練物藉由牽引及膨脹而於雙向上機械延伸,因此容易成形出聚合物分子於雙向上配向之膜。 又,此時,亦可藉由吹脹成形來形成與上述積層體類似之構成之膜。 即,將本組合物及其他熱塑性聚合物自環模熔融擠出,藉由吹脹成形製成積層體。
作為此時可能形成之積層體,可列舉:包含1個由本組合物形成之膜層及1個剝離膜層的2層積層體(類型1)、於2個剝離膜層之間夾有1個由本組合物形成之膜層的3層積層體(類型2)、於2個由本組合物形成之膜層之間夾有1個剝離膜層的3層積層體(類型3),較佳為類型1之積層體或類型3之積層體。 該等積層體中,由本組合物形成之膜層之厚度較佳為3~150 μm。又,剝離膜層之厚度較佳為上述膜層之厚度以上且2倍以下。 藉由上述一連串處理,亦可由本組合物獲得熱膨脹係數進一步受到抑制之膜。
本膜較佳為於其表面形成金屬層而製成金屬箔積層體。作為金屬,可列舉銅、鎳、鋁、銀、金、錫等各種金屬、該等之合金(不鏽鋼等)。 作為該金屬箔積層體,可列舉:依序具有金屬層及本膜之單面金屬箔積層體;依序具有金屬層、本膜層及金屬層之兩面金屬箔積層體。又,該等金屬箔積層體亦可進而具有其他層(預浸體層、玻璃構件層、陶瓷構件層、其他樹脂膜層)。 作為於本膜表面形成金屬層之方法,可列舉:藉由層壓法或熱壓合法於本膜表面貼合金屬箔之方法、藉由濺鍍法或蒸鍍法於本膜表面形成金屬層之方法、藉由鍍覆法(包含無電解鍍覆或無電解鍍覆後之電解鍍覆)於本膜表面形成金屬層之方法、藉由使用金屬導電性油墨之印刷法(網版印刷法、噴墨法、離子鍍覆法)於本膜表面形成金屬層之方法。 再者,作為金屬箔,較佳為壓延銅箔、電解銅箔等銅箔。
為了進一步提昇與金屬層之接著性,亦可對本膜之表面進行表面處理。作為表面處理,可列舉電漿處理、電暈處理、火焰處理、ITRO處理。 該金屬箔積層體可用作印刷基板、高散熱基板、天線基板等之材料或構件。 例如,若對該金屬箔積層體之金屬層進行蝕刻而形成圖案電路,則可獲得印刷基板。此時,亦可於形成圖案電路後,於上述圖案電路上形成層間絕緣膜,於上述層間絕緣膜上進而形成圖案電路。 又,亦可於圖案電路上積層阻焊層,亦可積層覆蓋膜。典型而言,覆蓋膜包含基材膜、及其表面上形成之接著劑層,接著劑層側之面貼合於印刷基板。亦可使用本膜作為覆蓋膜之基材膜。又,亦可於圖案電路上形成使用本膜之層間絕緣膜(接著層),並積層作為覆蓋膜之聚醯亞胺膜。
如上所述,本膜之低線膨脹性優異。具體而言,本膜之線膨脹係數較佳為50 ppm/℃以下,更佳為40 ppm/℃以下,進而較佳為30 ppm/℃以下。線膨脹係數之下限為5 ppm/℃。 如上所述,於本組合物包含芳香族系樹脂粒子之情形時,本膜於化學溶液浸漬時或加熱處理時能夠發揮優異之尺寸穩定性。可將本膜於150℃下保持30分鐘後,冷卻至25℃,基於保持前後之尺寸之變化,評估該尺寸穩定性。具體而言,尺寸變化率較佳為2%以下,更佳為未達1.5%。尺寸變化率之下限為0%。
本發明還包含含有熔融溫度為260~320℃之F聚合物、及芳香環含量為45質量%以上之芳香族性聚合物(以下,亦記作「芳香族性聚合物」)的複合粒子(以下,亦記作「本粒子」)。
本粒子係F聚合物及芳香族性聚合物之複合物,可含有任意量之芳香族性聚合物且穩定性較高。其作用機制未必明確,但考慮如下。 F聚合物與非熱熔融性四氟乙烯系聚合物相比,不僅原纖抗性等形狀穩定性優異,而且具有單分子水準上緩解了分子運動限制之高自由度構形。該F聚合物容易於分子集合體水準上形成微球晶,其表面容易產生微凹凸構造而容易使表面積增大。因此,認為F聚合物之分子集合體、典型而言F聚合物粒子(F粉末)能夠於無損其形狀之情況下穩定地物理性地緊密附著於芳香族性聚合物,而形成本粒子。 又,認為芳香族性聚合物之芳香環含量處於特定範圍內會使芳香族性聚合物與F聚合物之疏水性取得平衡,而提高兩者之親和性。尤其是,認為於具有本發明中規定之熔融溫度之F聚合物、及具有本發明中規定之芳香環含量之芳香族性聚合物之情形時,該等傾向相輔相成而更容易形成本粒子。 進而,還認為緊密附著之芳香族性聚合物間之相互作用進而促進了芳香族性聚合物之附著,而使本粒子穩定化。 認為其結果,本粒子雖可含有任意量之芳香族性聚合物,但穩定性較高,高度具備F聚合物之物性及芳香族性聚合物之物性。
本粒子中之F聚合物之熔融溫度為260~320℃,較佳為275~315℃,更佳為290~310℃。本粒子中之F聚合物的其他詳情與本組合物之說明中所載之內容相同。 於該情形時,與芳香族性聚合物之親和性更容易提高。F聚合物不僅其粒子之分散穩定性優異,而且於由本粒子獲得之成形物(聚合物層等)中更容易緻密且均質地分佈。進而,容易於成形物中形成微球晶,容易提高與其他成分之密接性。結果,更容易獲得電特性等各種物性優異之成形物。
構成本粒子之芳香族性聚合物之特徵在於其芳香環含量為45質量%以上。於本說明書中,「芳香環含量」係由下式求出。再者,與芳香環鍵結之取代基所含的碳原子不包含於形成芳香環之碳原子中。 芳香環含量(質量%)=100×[聚合物骨架中形成芳香環之碳原子之質量(g)/聚合物之總量(g)] 例如,液晶聚酯所含之典型單元中之芳香環含量如下所述,可基於各單元之共聚合比(莫耳比)算出各液晶聚酯之芳香環含量。 2-羥基-6-萘甲酸:71% 4,4'-二羥基聯苯:78% 對苯二甲酸:54% 2,6-萘二羧酸:66% 芳香族性聚合物之芳香環含量較佳為55質量%以上,更佳為60質量%以上,進而較佳為65質量%以上。芳香環含量較佳為80質量%以下。
芳香族性聚合物中之芳香環可為單環,亦可為縮環,亦可為雜環,較佳為單環或縮環。 作為芳香環之具體例,可列舉苯環、萘環、蒽環、菲環。 芳香族性聚合物可僅由含有芳香族環之單元構成,亦可包含含有芳香族環之單元及不含芳香族環之單元。作為構成本粒子之芳香族性聚合物,較佳為前者。
作為芳香族性聚合物之具體例,可列舉聚醯亞胺、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚碸、聚醚碸、芳香族聚醚酮、液晶聚酯等。其中,較佳為聚醯亞胺、液晶聚酯,更佳為液狀聚酯。 作為液晶聚酯,可列舉芳香族聚酯、或於其中導入有醯胺鍵之芳香族聚酯醯胺。芳香族聚酯或芳香族聚酯醯胺中亦可進而導入醯亞胺鍵、碳酸酯鍵、碳二醯亞胺鍵或異氰尿酸酯鍵等來自異氰酸酯之鍵等。 液晶聚酯較佳為熱塑性,更佳為熔融溫度為260~360℃之範圍之液晶聚酯,進而較佳為270~350℃之範圍。
作為液晶聚酯,可列舉上述日本專利特開2000-248056號公報之段落[0010]~[0015]中記載之聚合物,作為具體例,可列舉二羧酸(對苯二甲酸、間苯二甲酸、二苯醚-4,4'-二羧酸、乙酸酐等)、二羥基化合物(4,4'-聯苯酚等)、芳香族羥基羧酸(4-羥基苯甲酸、6-羥基-2-萘甲酸、2-羥基-6-萘甲酸等)、芳香族二胺、芳香族羥基胺、芳香族胺基酸等之聚合物。 作為液晶聚酯之具體例,可列舉:4-羥基苯甲酸與6-羥基-2-萘甲酸之反應物;6-羥基-2-萘甲酸、對苯二甲酸及乙醯胺酚之反應物;4-羥基苯甲酸、對苯二甲酸及4,4'-聯苯酚之反應物;2-羥基-6-萘甲酸、4,4'-二羥基聯苯、對苯二甲酸及2,6-萘二羧酸之反應物。 作為工業上能夠獲得之液晶聚酯之具體例,可列舉上述市售品。
作為本粒子之態樣,可列舉:以F聚合物為母粒子且於該母粒子之表面具有芳香族性聚合物之態樣,較佳為以F聚合物為核且於該核之表面具有芳香族性聚合物之態樣(以下,亦記作「態樣I'」);以芳香族性聚合物為母粒子且於該母粒子之表面具有F聚合物之態樣,較佳為以芳香族性聚合物為核且於該核之表面具有F聚合物之態樣(以下,亦記作「態樣II'」)。此處,「核」意指形成本粒子之粒子形狀所需之核(中心部),並非指本粒子之組成中之主成分。 核表面之芳香族性聚合物或F聚合物可僅附著於核表面之一部分,亦可附著於其大部分或整個面。於前者之情形時,亦可謂附著物成為如呈塵埃狀附著於核表面之狀態,換言之,成為使核表面之大部分露出之狀態。於後者之情形時,亦可謂附著物成為無遺漏地分散於核表面之態樣、或被覆核表面之狀態,亦可謂該本粒子具有包含核及被覆核之殼之核殼構造。
本粒子較佳為態樣I'。於態樣I'之本粒子中,F聚合物難以改性,本粒子之流動性及其處理性容易提昇。又,本粒子之分散穩定性容易提高。 於態樣I'中,較佳為F聚合物為粒子狀(F粉末)且芳香族性聚合物為粒子狀之態樣、或F聚合物為粒子狀且芳香族性聚合物為非粒子狀之態樣。換言之,於態樣I'中,可為芳香族性聚合物以粒子形式塗於F粉末表面之一部分或整個面之狀態,亦可為芳香族性聚合物以非粒子形式被覆F粉末表面之一部分或全部之狀態。 F聚合物之核及芳香族性聚合物更佳為分別為粒子狀。 再者,於態樣I'之情形時,F聚合物之核可由F粉末之單一粒子構成,亦可由F粉末之集合物構成。 於態樣I'之情形時,較佳為芳香族性聚合物之至少一部分與F聚合物之核之表面接合。藉此,芳香族性聚合物與F聚合物之核之密接性進一步提昇,芳香族性聚合物更不易自本粒子脫落。即,本粒子之穩定性進一步提昇。 態樣I'之本粒子同樣適用上述本複合粒子之較佳製造法(乾式法A、乾式法B、濕式法)來獲得F粉末及芳香族性聚合物粒子。於此情形時,較佳為將F粉末之D50設定為大於芳香族性聚合物粒子之D50,且將F聚合物之量設定為多於芳香族性聚合物之量。若設定為此種關係來製造本粒子,則容易獲得態樣I'之本粒子。
以F粉末之D50為基準,態樣I'之本粒子之製造所用之芳香族性聚合物粒子之D50較佳為0.0001~0.1,更佳為0.002~0.02。具體而言,較佳為F粉末之D50超過1 μm且芳香族性聚合物粒子之D50為0.1 μm以下。 又,相對於F粉末100質量份,態樣I'之本粒子之製造所用之芳香族性聚合物粒子之量較佳為0.1質量份以上,更佳為1質量份以上。其上限較佳為50質量份,更佳為25質量份,進而較佳為5質量份。 於以此方式獲得之態樣I'之本粒子中,維持了上述關係,F聚合物於其中佔據之質量多於芳香族性聚合物之質量。又,本粒子中之芳香族性聚合物為粒子狀時,F聚合物之核之D50大於芳香族性聚合物粒子之D50。於此情形時,F聚合物之核之表面被更大量之芳香族性聚合物粒子被覆,而使態樣I'之本粒子具有核殼構造。又,於此情形時,F粉末之粒子彼此之凝集受到抑制,容易獲得由單獨之F粉末構成之核上附著有芳香族性聚合物之複合粒子(本粒子)。
態樣I'之本粒子中之芳香族性聚合物為粒子狀之情形時,芳香族性聚合物粒子之D50較佳為0.001~0.3 μm之範圍,更佳為0.005~0.2 μm,進而較佳為0.01~0.1 μm。若D50處於該範圍內,則本粒子之處理性或流動性容易提昇,又,分散穩定性容易提高。 又,於此情形時,芳香族性聚合物粒子之一部分亦可埋入F聚合物之核中。 於態樣I'之本粒子中,F聚合物之核之D50較佳為0.1 μm以上,更佳為超過1 μm。其上限較佳為100 μm,更佳為50 μm,進而較佳為10 μm。
於態樣I'之本粒子中,F聚合物所占之比率較佳為50~99質量%,更佳為75~99質量%。芳香族性聚合物之比率較佳為0.1~50質量%,更佳為1~25質量%。 換言之,該質量比之態樣I'之本粒子為表面被芳香族性聚合物高度被覆之粒子,不僅基於芳香族性聚合物之粒子物性(液中分散性等)優異,而且由其形成之成形物容易高度具備芳香族性聚合物之物性及F聚合物之物性。
基於調整其表面物性之觀點而言,態樣I'之本粒子亦可進而進行表面處理。作為該表面處理之具體例,可列舉利用矽氧烷類(聚二甲基矽氧烷等)或矽烷偶合劑對本粒子進行表面處理之方法。該表面處理可如下實施:將分散有本粒子之分散液與矽氧烷類或矽烷偶合劑混合,使其與矽氧烷類或矽烷偶合劑反應後,回收粒子。
於態樣II'之情形時,F聚合物較佳為粒子狀。 於態樣II'之情形時,較佳為F聚合物之至少一部分與芳香族性聚合物之核之表面接合。藉此,F聚合物與芳香族性聚合物之核之密接性進一步提昇,F聚合物更不易自本粒子脫落。即,本粒子之穩定性進一步提昇。 又,芳香族性聚合物之核較佳為粒子狀。於此情形時,本粒子中,芳香族性聚合物之核之表面容易被F聚合物覆蓋,由此容易防止本粒子凝集。再者,芳香族性聚合物之核可由芳香族性聚合物之單一粒子構成,亦可由芳香族性聚合物粒子之集合物構成。 態樣II'之本粒子亦較佳為藉由上述乾式法A、乾式法B、濕式法加以製造。於此情形時,較佳為將芳香族性聚合物粒子之D50設定為大於F粉末之D50,且將芳香族性聚合物粒子之量設定為多於F粉末之量。若設定為此種關係而藉由乾式法A或乾式法B製造本粒子,則容易獲得態樣II'之本粒子。
於態樣II'之情形時,以芳香族性聚合物粒子之D50為基準,本粒子之製造所用之F粉末之D50較佳為0.0001~0.5,更佳為0.0002~0.2。又,相對於芳香族性聚合物粒子100質量份,F粉末之量較佳為0.1質量份以上,更佳為1質量份以上。其上限較佳為50質量份,更佳為10質量份。 於以此方式獲得之態樣II'之本粒子中,維持了上述關係,芳香族性聚合物於其中佔據之質量多於F聚合物之質量。又,F聚合物為粒子狀之情形時,芳香族性聚合物之核之D50大於F粉末之D50。於此情形時,芳香族性聚合物之核之表面被更大量之F粉末被覆,而使態樣II'之本粒子具有核殼構造。
於態樣II'之本粒子中,芳香族性聚合物之核之D50較佳為1 μm以上,更佳為超過3 μm。其上限較佳為40 μm,更佳為30 μm。 於態樣II'之本粒子中,F聚合物為粒子狀之情形時,F粉末之D50較佳為0.1~10 μm之範圍,更佳為1~5 μm。若D50處於該範圍內,則本粒子之處理性或流動性容易提昇,又,分散穩定性容易提高。 又,於態樣II'之本粒子中,芳香族性聚合物所占之比率較佳為50~99質量%,更佳為60~90質量%。F聚合物之比率較佳為1~50質量%,更佳為10~40質量%。
本粒子亦可進而包含無機粒子。作為無機粒子,可列舉上述本複合粒子中之無機物粒子。無機粒子可使用1種,亦可混合使用2種以上。於混合使用2種以上之無機粒子之情形時,可混合使用2種二氧化矽粒子,亦可混合使用二氧化矽粒子及金屬氧化物粒子。 該無機粒子與F聚合物之相互作用容易增強,容易進一步提昇本粒子之分散液之分散穩定性。又,由分散液形成之成形物(例如,下述聚合物層及膜)中,容易顯著地表現出基於無機粒子之物性。 其中,無機粒子較佳為包含二氧化矽。無機粒子中之二氧化矽之含量較佳為80質量%以上,更佳為90質量%以上。二氧化矽之含量之上限為100質量%。 無機粒子較佳為其表面之至少一部分進行了表面處理。作為該表面處理所用之表面處理劑,可列舉上述矽烷偶合劑。 無機粒子之具體例及形狀亦與上述相同。 無機粒子之D50較佳為20 μm以下,更佳為5 μm以下。D50較佳為0.001 μm以上,更佳為0.01 μm以上。 無機粒子於本粒子中所占之比率較佳為0.01~30質量%,更佳為1~20質量%。
本粒子之D50較佳為50 μm以下,更佳為30 μm以下,進而較佳為20 μm以下。本粒子之D50較佳為0.1 μm以上,更佳為1 μm以上,進而較佳為3 μm以上。 又,本粒子之D90較佳為80 μm以下,更佳為30 μm以下。 若本粒子之D50及D90處於該範圍內,則分散液中之本粒子之分散穩定性、及由分散液獲得之成形物(聚合物層等)之物性更容易提昇。
本粒子較佳為藉由如下方法加以製造:使F粉末與芳香族性聚合物粒子於F聚合物之熔融溫度以上之溫度且懸浮狀態下碰撞之方法(相當於上述「乾式法A」);使F粉末與芳香族性聚合物粒子於擠壓或剪切狀態下碰撞之方法(相當於上述「乾式法B」)。 或者,亦可藉由如下方法等加以製造:對含有F粉末及芳香族性聚合物粒子之液狀組合物進行剪切處理,而使F粉末凝固之方法(相當於上述「濕式法」)。
可將F粉末及芳香族性聚合物粒子以預先混合之混合物之形式一起供給至氣體氛圍下,亦可分別單獨供給至氣體氛圍下。再者,於獲得包含無機粒子之本粒子之情形時,可亦將無機粒子以預先混合之混合物之形式一起供給至氣體氛圍下,亦可首先使F粉末與芳香族性聚合物粒子複合後,將無機粒子另外供給至氣體氛圍下。於後者之情形時,可獲得表面之至少一部分、或者表面之大部分或整個面附著有無機粒子之態樣之本粒子,基於流動性或處理性之觀點而言較佳。 將F粉末及芳香族性聚合物粒子供給至高溫氣體氛圍下時,較佳為使粒子彼此成為不相互凝集之狀態。作為該方法,可使用使粒子懸浮於介質(氣體或液體)中之方法。再者,亦可使用氣體與液體之混合物作為介質。 乾式法A中之高溫湍流氣體氛圍、可使用之裝置等其他詳情與上述本複合粒子之製造情形相同。
乾式法B中之筒狀旋轉體內之氣體氛圍可設為惰性氣體氛圍、還原性氣體氛圍。氣體氛圍之溫度較佳為芳香族性聚合物或F聚合物之熔融溫度以下,更佳為100℃以下。可使用之裝置等詳情與上述本複合粒子之製造情形相同。 再者,於獲得包含無機粒子之本粒子之情形時,可進而於無機粒子共存下進行複合化,亦可首先使F粉末與芳香族性聚合物粒子複合,進而使所獲得之本粒子與無機粒子複合。於後者之情形時,可獲得表面之至少一部分、或者表面之大部分或整個面附著有無機粒子之態樣之本粒子,基於流動性或處理性之觀點而言較佳。
濕式法係對包含F粉末及芳香族性聚合物粒子之液狀組合物進行剪切處理,使F粉末與芳香族性聚合物粒子複合而獲得本粒子之方法。再者,於獲得包含無機粒子之本粒子之情形時,可亦預先將無機粒子混合至上述液狀組合物中,並進行剪切處理而使其等複合。於無機粒子為二氧化矽之情形時,適宜使用膠體狀二氧化矽。
於濕式法中,相對於液狀組合物之總質量,液狀組合物中之F粉末與芳香族性聚合物粒子之合計含量較佳為20質量%以上,更佳為40~80質量%。 又,關於液狀組合物中之F粉末與芳香族性聚合物粒子之質量比,以F粉末之質量為1時,芳香族性聚合物粒子之質量較佳為0.01~2.0,更具體而言,於獲得態樣I'之本粒子之情形時,液狀組合物較佳為包含20~60質量%之F粉末、1~20質量%之芳香族性聚合物粒子,於獲得態樣II'之本粒子之情形時,液狀組合物較佳為包含1~20質量%之F粉末、20~60質量%之芳香族性聚合物粒子。
液狀組合物可將F粉末、芳香族性聚合物粒子及分散介質加以混合而製備。作為混合方法,可列舉:將F粉末及芳香族性聚合物粒子一起添加至分散介質中並加以混合之方法;將F粉末及芳香族性聚合物粒子依序添加至分散介質中,同時加以混合之方法;預先將F粉末與芳香族性聚合物粒子加以混合,再將所獲得之混合物與分散介質加以混合之方法;分別預先將F粉末與分散介質、芳香族性聚合物粒子與分散介質加以混合,進而將所獲得之二種混合物加以混合之方法;等。 再者,作為分散介質,適宜使用與下述液狀分散介質種類相同之化合物等。
將F粉末或芳香族性聚合物粒子加以混合而獲得液狀組合物時,可一面進行混合一面進行攪拌,亦可於混合結束後進行攪拌。作為攪拌所用之裝置,例如可列舉具備螺槳葉片、渦輪葉片、槳板、貝殼狀葉片等葉片(攪拌葉片)之攪拌裝置。再者,此時之攪拌速度只要為能夠使F粉末及芳香族性聚合物粒子有效率地分散於液狀組合物中之程度即可。
對液狀組合物進行剪切處理之方法中包含:例如利用上述攪拌裝置、或亨舍爾混合機、加壓捏合機、班布里混合機或行星式混合機進行之攪拌;利用球磨機、磨碎機、籃式研磨機、砂碾機(sand mill)、砂磨機(sand grinder)、DYNO-MILL(使用有玻璃珠或氧化鋯珠等粉碎介質之珠磨機)、DISPERMAT、SC-MILL、釘碎機(Spike Mill)或攪拌磨機(Agitator mill)等使用介質之分散機進行之混合;利用微噴均質機、NANOMIZER、ULTIMAIZER等高圧均質機、超音波均質機、高速分散攪拌機(dissolver)、分散器(disper)、高速葉輪式分散機等不使用介質之分散機進行之混合。
剪切處理較佳為高剪切條件。「高剪切」係與上述相同之含義。 可一面將F粉末及芳香族性聚合物粒子加以混合一面進行剪切處理,或亦可於混合結束後進行剪切處理。
剪切處理中之液狀組合物之流動形態較佳為上升流。上升流可為迴旋流、上下循環流、放射流之任一狀態之上升流。又,形成上升流時,可利用隔板等調整流動形態,亦可調整處理裝置(攪拌機、攪拌槽等)之設置位置或設置角度而使流動形態偏心。 若形成上升流來對液狀組合物進行剪切處理,則剪切處理中之F粉末與芳香族性聚合物粒子之相互作用容易均勻進行。
作為剪切處理後去除分散介質而單離出本粒子之方法,可列舉加熱、減壓或過濾,亦可將該等適宜組合而使用。 作為單離出本粒子之方法之具體例,可列舉:(1)將分散介質於大氣壓下或減壓下蒸餾去除後進行濃縮,視需要進行過濾並進行乾燥;(2)一面對分散液進行溫度調節一面使本粒子凝集、或藉由添加電解質或凝析劑、凝集助劑等進行凝析、晶析後,藉由過濾等進行分離並進行乾燥;(3)將本分散液噴至設為分散介質能夠揮發之溫度之乾燥氣體中進行乾燥,並進行回收;(4)對分散液進行離心分離後進行乾燥;等。 此處,作為乾燥方法,可列舉真空乾燥、高頻乾燥、熱風乾燥。 於上述各方法(1)~(4)中,亦可視需要用分散介質將分散液稀釋,預先調整分散液中之F聚合物及芳香族性聚合物之合計含量。
上述藉由乾式法A、乾式法B、濕式法進行之本粒子之製造中,基於進一步提高與芳香族性聚合物粒子之密接性(接著性)之觀點而言,較佳為與芳香族性聚合物粒子混合之前,或於混合芳香族性聚合物粒子之同時,對F粉末進行表面處理。作為表面處理,可列舉上述處理。 又,根據乾式法A及乾式法B,使F粉末與芳香族性聚合物粒子碰撞時,熱容易均勻傳遞至該等粒子,容易使本粒子緻密化及球形化。該情形時之本粒子之球形度較佳為0.93~0.99。
於本粒子之製造中,F粉末之D50較佳為20 μm以下,更佳為10 μm以下。F粉末之D50較佳為0.01 μm以上,更佳為0.1 μm以上。又,F粉末之D90較佳為10 μm以下。於該範圍之D50及D90之情形時,F粉末之流動性及分散性良好,又,於濕式法中容易控制分散介質中存在之複合粒子之大小使其難以沈降。 F粉末之鬆密度較佳為0.15 g/m2 以上,更佳為0.20 g/m2 以上。F粉末之鬆密度較佳為0.50 g/m2 以下,更佳為0.35 g/m2 以下。 於本粒子之製造中,芳香族性聚合物粒子之D50較佳為40 μm以下,更佳為30 μm以下。芳香族性聚合物粒子之D50較佳為0.01 μm以上,更佳為0.1 μm以上。
本發明又關於一種分散液(以下,亦記作「本分散液」),其包含本粒子及液狀分散介質,且本粒子分散於液狀分散介質中。即便本粒子大量地與液狀分散介質混合,亦能夠穩定地分散。又,由本分散液形成之成形物(聚合物層、膜等)中,F聚合物與芳香族性聚合物更均勻地分佈,容易高度表現出基於F聚合物之物性及基於芳香族性聚合物之物性。
液狀分散介質較佳為於大氣壓下、25℃下為液態之化合物。液狀分散介質可為極性,亦可為亦非極性,較佳為極性。液狀分散介質更佳為選自水、醯胺、酮及酯中之至少一種。液狀分散介質之沸點較佳為50~240℃之範圍。若使用該液狀分散介質,則容易使本粒子於本分散液中保持一定之分散狀態。 作為液狀分散介質,可列舉水、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯、環己酮、環戊酮、乙酸丁酯、甲基異丙基酮、甲基乙基酮、甲苯,較佳為水、N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯、甲基乙基酮、環己酮及環戊酮,更佳為N-甲基-2-吡咯啶酮、甲基乙基酮。
液狀分散介質可單獨使用一種,亦可併用2種以上。 液狀分散介質亦可為氟系液狀分散介質與氟系液狀分散介質之混合物。相對於氟系液狀分散介質與非氟系液狀分散介質之合計含量,氟系液狀分散介質之比率較佳為1~25質量%。作為氟系液狀分散介質,較佳為氟醇、氫氟醚及氫氟碳。於此情形時,本分散液容易具有優異之分散穩定性。 液狀分散介質亦可為表面張力為30 mN/m以下之液狀分散介質與表面張力為20~50 mN/m之液狀分散介質或水的混合物。於此情形時,本分散液容易具有優異之分散穩定性。 液狀分散介質亦可為沸點為80~260℃之液狀分散介質、與將乙酸丁酯之蒸發速度設為1時蒸發速度為0.01~0.3且沸點為140~260℃之液狀分散介質的混合物。於此情形時,本分散液容易具有優異之分散穩定性。 本分散液中之液狀分散介質之含量較佳為30~90質量%,更佳為50~80質量%。
本分散液亦可進而包含界面活性劑,亦可不含界面活性劑。於本分散液包含界面活性劑之情形時,其含量較佳為1~15質量%,又,界面活性劑較佳為非離子性。 作為界面活性劑,較佳為乙炔系界面活性劑、矽酮系界面活性劑及氟系界面活性劑。再者,氟系界面活性劑係具有親水性部位及包含含氟有機基之疏水性部位之化合物。 然而,由於上述作用機制,本分散液即便不含界面活性劑、尤其是氟系界面活性劑,亦具有優異之分散穩定性及處理性,較佳為不含氟系界面活性劑之本分散液。又,由不含氟系界面活性劑之本分散液形成之成形物的低介電損耗因數性等更容易提高。
基於提昇由本分散液形成之成形物之電特性、接著性、低線膨脹性之觀點而言,本分散液亦可進而包含本粒子以外之其他樹脂材料。於本分散液包含其他樹脂材料之情形時,其含量相對於本分散液整體,較佳為40質量%以下。 作為其他樹脂材料,可列舉F聚合物、芳香族系樹脂。其他樹脂材料亦可與本粒子中之F聚合物或芳香族性聚合物相同。 作為其他樹脂材料中之F聚合物,除上述F聚合物以外,還可列舉低分子量PTFE、改性PTFE。再者,低分子量PTFE或改性PTFE亦包含TFE與極微量之共聚單體(HFP、PAVE、FAE等)的共聚物。 本粒子中之F聚合物為上述具有極性官能基之聚合物(1)時,其他樹脂材料較佳為PFA,更佳為上述具有極性官能基之聚合物(1)。
其他樹脂材料中之芳香族系樹脂較佳為芳香族聚醯亞胺、芳香族馬來醯亞胺、聚苯醚、芳香族聚醯胺酸、或芳香族彈性體(苯乙烯彈性體等)。芳香族聚醯亞胺可為熱塑性,亦可為熱固性,更佳為熱塑性之芳香族聚醯亞胺。熱塑性之聚醯亞胺意指完成醯亞胺化而不會進而發生醯亞胺化反應之聚醯亞胺。作為芳香族聚醯亞胺,可列舉上述聚合物。
作為苯乙烯彈性體,可列舉:苯乙烯與共軛二烯或(甲基)丙烯酸酯之共聚物(苯乙烯-丁二烯橡膠;苯乙烯系核殼型共聚物;苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物之氫化物、及苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物之氫化物等苯乙烯系嵌段共聚物等),較佳為具備橡膠及塑膠兩者之性質且藉由加熱而塑化從而顯示出柔軟性的苯乙烯彈性體。 於此情形時,不僅由本分散液形成之成形物之接著性及低線膨脹性進一步提昇,而且本分散液之液物性(黏度、觸變比等)取得平衡,其處理性容易提昇。
本分散液亦可進而包含無機粒子。作為無機粒子,可列舉與上述可構成本粒子之無機粒子相同者。無機粒子可使用1種,亦可使用2種以上。本分散液進而含有無機粒子之情形時,相對於本分散液整體,其含量較佳為1~40質量%之範圍,更佳為5~30質量%。又,本分散液中,無機粒子之含量相對於本粒子之含量的質量計之比(質量比)較佳為0.01~2,更佳為0.1~0.6。
本分散液除包含上述成分以外,亦可於無損本發明之效果之範圍內進而包含觸變性賦予劑、黏度調節劑、消泡劑、矽烷偶合劑、脫水劑、塑化劑、耐候劑、抗氧化劑、熱穩定劑、潤滑劑、抗靜電劑、增白劑、著色劑、導電劑、離型劑、表面處理劑、阻燃劑等其他成分。
本分散液之黏度較佳為50 mPa・s以上,更佳為100 mPa・s以上,進而較佳為5000 mPa・s以上,尤佳為10000 mPa・s以上。本分散液之黏度較佳為100000 mPa・s以下,更佳為50000 mPa・s以下,進而較佳為20000 mPa・s以下。於此情形時,本分散液容易形成塗敷性優異、具有任意厚度之成形物(聚合物層等)。 又,關於處於該範圍之黏度、尤其是高黏度之範圍內的本分散液,於由其形成之成形物中,容易高度表現出F聚合物及芳香族性聚合物各者之物性。 本分散液之觸變比較佳為1.0以上。本分散液之觸變比較佳為3.0以下,更佳為2.0以下。於此情形時,本分散液之塗敷性及均質性優異,容易形成更緻密之成形物(聚合物層等)。 相對於本分散液之總質量,本分散液中之本粒子之含量較佳為20質量%以上,更佳為40~80質量%。
若將本分散液賦予 片狀基材層之表面而形成液狀被膜,並對該液狀被膜進行加熱而將分散介質去除,從而形成乾燥被膜,進而對乾燥被膜進行加熱而對F聚合物進行焙燒,則可獲得片狀基材層之表面具有包含F聚合物及芳香族性聚合物之聚合物層(以下,亦記作「F層」)的積層體。
作為片狀基材層,可列舉金屬基板(銅、鎳、鋁、鈦、其等之合金等之金屬箔等)、耐熱性樹脂膜(包含聚醯亞胺、聚芳酯、聚碸、聚芳碸、聚醯胺、聚醚醯胺、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚醯胺醯亞胺、液晶聚酯、液晶聚酯醯胺等耐熱性樹脂之一種以上之膜,可為單層膜,亦可為多層膜)、預浸體(纖維強化樹脂基板之前驅物)。
作為將本分散液賦予至片狀基材之表面之方法,只要為於片狀基材之表面形成包含本分散液之穩定液狀被膜(濕式膜)之方法即可,可列舉塗佈法、液滴噴出法、浸漬法,較佳為塗佈法。若使用塗佈法,則可利用簡單設備高效率地於基材表面形成液狀被膜。 作為塗佈法,可列舉噴霧法、輥塗法、旋轉塗佈法、凹版塗佈法、微凹版塗佈法、凹版膠版法、刮塗法、接觸塗佈法、棒式塗佈法、模嘴塗佈法、噴注麥勒棒法、狹縫式模嘴塗佈法。
對液狀被膜進行乾燥時,於分散介質會揮發之溫度下對液狀被膜進行加熱,而於片狀基材之表面形成乾燥被膜。該加熱之溫度較佳為分散介質之沸點+50℃以下,更佳為分散介質之沸點以下,進而較佳為分散介質之沸點-50℃以下之溫度。乾燥時之溫度較佳為120℃~200℃。再者,亦可於去除分散介質之步驟中吹送空氣。 乾燥時,分散介質並非必須完全揮發,揮發至保持後之層形狀穩定而能夠維持自立膜之程度即可。 焙燒F聚合物時,較佳為於F聚合物之熔融溫度以上之溫度下對乾燥被膜進行加熱。該加熱之溫度較佳為380℃以下,更佳為350℃以下。 作為各加熱之方法,可列舉使用烘箱之方法、使用通風乾燥爐之方法、照射紅外線等熱線之方法。加熱亦可於常壓下及減壓下之任一狀態下進行。又,加熱氣體氛圍亦可為氧化性氣體氛圍(氧氣等)、還原性氣體氛圍(氫氣等)、惰性氣體氛圍(氦氣、氖氣、氬氣、氮氣等)之任一者。 加熱時間較佳為0.1~30分鐘,更佳為0.5~20分鐘。 若於如上所述之條件下進行加熱,則能夠維持較高生產性,同時較佳地形成F層。
F層之厚度較佳為0.1~150 μm。具體而言,片狀基材層為金屬箔之情形時,F層之厚度較佳為1~30 μm。片狀基材層為耐熱性樹脂膜之情形時,F層之厚度較佳為1~150 μm,更佳為10~50 μm。 F層與基材層之剝離強度較佳為10 N/cm以上,更佳為15 N/cm以上。上述剝離強度較佳為100 N/cm以下。若使用本分散液,則能夠容易地於無損F層中之F聚合物之物性之情況下形成該本積層體。
本分散液可僅賦予至片狀基材層之一個表面上,亦可賦予至片狀基材層之兩面。前者可獲得具有片狀基材層及片狀基材層之單個表面上之F層的積層體,後者可獲得具有片狀基材層及片狀基材層之兩個表面上之F層的積層體。後者之積層體更不易產生翹曲,因此其加工時之處理性優異。 作為該積層體之具體例,可列舉具有金屬箔及該金屬箔之至少一個表面上之F層的金屬箔積層體、具有聚醯亞胺膜及該聚醯亞胺膜之兩個表面上之F層的多層膜。
再者,金屬箔亦可使用包含2層以上之金屬箔的附載體之金屬箔。作為附載體之金屬箔,可列舉包含載體銅箔(厚度:10~35 μm)、及經由剝離層而積層於載體銅箔上之極薄銅箔(厚度:2~5 μm)的附載體之銅箔。若使用該附載體之銅箔,則能夠藉由MSAP(改良型半加成)工藝形成微細圖案。作為上述剝離層,較佳為包含鎳或鉻之金屬層、或將該金屬層積層而成之多層金屬層。 作為附載體之金屬箔之具體例,可列舉福田金屬箔粉工業股份有限公司製造之商品名「FUTF-5DAF-2」。
此處,片狀基材之最表面(F層與基材層為相反側之表面)亦可進而進行表面處理,以進一步提昇其低線膨脹性或接著性。 作為表面處理之方法,可列舉退火處理、電暈處理、電漿處理、臭氧處理、準分子處理、矽烷偶合處理。 關於退火處理中之條件,較佳為溫度設為120~180℃、壓力設為0.005~0.015 MPa、時間設為30~120分鐘。 作為電漿處理所用之氣體,可列舉氧氣、氮氣、稀有氣體(氬氣等)、氫氣、氨氣、乙酸乙烯酯。該等氣體可使用一種,亦可併用2種以上。
積層體之最表面上亦可進而積層其他基板。 作為其他基板,可列舉耐熱性樹脂膜、作為纖維強化樹脂板之前驅物之預浸體、具有耐熱性樹脂膜層之積層體、具有預浸體層之積層體。 再者,預浸體係強化纖維(玻璃纖維、碳纖維等)之基材(絲束、織布等)中含浸有熱固性樹脂或熱塑性樹脂之片狀基板。 耐熱性樹脂膜係包含一種以上之耐熱性樹脂之膜,作為耐熱性樹脂,可列舉上述芳香族性聚合物。
作為積層方法,可列舉將積層體與其他基板熱壓合之方法。 關於其他基板為預浸體之情形時之熱壓合之條件,較佳為溫度設為120~400℃、氣體氛圍之壓力設為20 kPa以下之真空、加壓壓力設為0.2~10 MPa。該積層體具有電特性優異之F層,因此適宜作為印刷基板材料,具體而言,可作為可撓性金屬箔積層板或剛性金屬箔積層板而用於印刷基板之製造,尤其是,適宜作為可撓性金屬箔積層板而用於可撓性印刷基板之製造。
可對片狀基材層為金屬箔之積層體(附F層之金屬箔)之金屬箔進行蝕刻加工,形成傳輸電路,而獲得印刷基板。具體而言,可藉由如下方法製造印刷基板:對金屬箔進行蝕刻處理而加工成特定傳輸電路之方法、或藉由電鍍法(半加成法(SAP法)、改良式半加成法(MSAP法)等)將金屬箔加工成特定傳輸電路之方法。 由附F層之金屬箔製造之印刷基板依序具有由金屬箔形成之傳輸電路及F層。作為印刷基板之構成之具體例,可列舉傳輸電路/F層/預浸體層、傳輸電路/F層/預浸體層/F層/傳輸電路。 於該印刷基板之製造中,可於傳輸電路上形成層間絕緣膜,亦可於傳輸電路上積層阻焊層,亦可於傳輸電路上積層覆蓋膜。該等層間絕緣膜、阻焊層及覆蓋膜亦可由本分散液形成。
若將本粒子用於熔融擠出成形、射出成形、壓縮成形,則可獲得包含F聚合物及芳香族性聚合物之成形品。例如,若將本粒子熔融擠出成形,則可獲得膜。
又,若將本粒子及氟烯烴系聚合物熔融混練後擠出成形,則可獲得包含F聚合物、芳香族性聚合物及氟烯烴系聚合物之膜。 與本粒子熔融混練之氟烯烴系聚合物可為F聚合物,亦可為F聚合物以外之包含基於氟烯烴之單元之聚合物。 作為氟烯烴系聚合物,可列舉PTFE、PFA、FEP、ETFE、PVDF。PFA可為F聚合物,亦可為F聚合物以外之PFA。PTFE較佳為低分子量PTFE、改性PTFE。 氟烯烴系聚合物亦較佳為具有極性官能基。再者,極性官能基之種類及導入方法,包括較佳之種類及導入方法在內,與上述F聚合物相同。
膜之厚度較佳為5~150 μm,更佳為10~100 μm。 膜之形狀可為長條狀,亦可為葉用狀。長條狀膜之長度方向之長度較佳為100 m以上。長度方向之長度之上限通常為2000 m。又,長條狀之短方向之長度較佳為1000 mm以上。短方向之長度之上限通常為3000 mm。
將所獲得之膜與基材層重合後,進行熱壓合,藉此可獲得具有由膜形成之聚合物層及基材層的積層體。關於熱壓合之條件,較佳為溫度設為120~300℃、氣體氛圍之壓力設為20 kPa以下之真空、加壓壓力設為0.2~10 MPa。 再者,使用有基材層、積層體之印刷基板及多層印刷電路基板之態樣,包括較佳態樣在內,亦與上述相同。
根據本發明,可獲得分散性及分散穩定性優異之本粒子(複合粒子)。由本粒子製造之上述F層或上述膜與其他基材之積層體可用作天線零件、印刷基板、航空器用零件、汽車用零件、運動用具、食品工業用品、塗料、化妝品等。具體而言,可用作電線被覆材(航空器用電線等)、電絕緣性膠帶、石油鑽探用絕緣膠帶、印刷基板用材料、分離膜(微濾膜、超濾膜、逆滲透膜、離子交換膜、透析膜、氣體分離膜等)、電極黏合劑(鋰二次電池用、燃料電池用等)、複製輥、傢俱、汽車儀錶盤、家電製品等之外殼、滑動構件(負載軸承、滑動軸、閥門、軸承、齒輪、凸輪、帶式輸送機、食品搬送用傳送帶等)、工具(鏟、銼、錐、鋸等)、鍋爐、料斗、管道管、烘箱、烤模、滑槽、模嘴、便器、容器被覆材。 本粒子還可有效地用作聚醯亞胺或液晶聚合物等樹脂之各種清漆(抗蝕劑、油墨、塗料等)之添加劑、改質劑,能夠賦予F聚合物之物性。
以上,對本發明之粉體組合物、本粒子及本分散液進行了說明,但本發明並不限定於上述實施方式之構成。 例如,本發明之粉體組合物、本粒子及本分散液分別可於上述實施方式之構成中追加其他任意構成,亦可置換為發揮相同功能之任意構成。 [實施例]
以下,列舉實施例對本發明加以具體說明,但本發明並不限定於該等實施例。 <粉體組合物> 1.各成分之準備 [聚合物粒子] F聚合物1之粒子:包含如下聚合物(熔融溫度:300℃)之粒子(D50:2.0 μm),該聚合物含有97.9莫耳%之TFE單元、0.1莫耳%之NAH單元、及2.0莫耳%之PPVE單元且具有極性官能基 F聚合物2之粒子:包含如下聚合物(熔融溫度:300℃)之粒子(D50:2.6 μm),該聚合物含有97.5莫耳%之TFE單元及2.5莫耳%之PPVE單元且不具有極性官能基 [無機物之粒子(無機粒子)] 二氧化矽之粒子1:包含二氧化矽之球狀粒子(D50:0.03 μm) 氮化硼之粒子1:包含氮化硼之鱗片狀粒子(D50:7.0 μm) [特定樹脂之粒子] 特定樹脂之粒子1:以2-羥基-6-萘甲酸60莫耳%、4,4'-二羥基聯苯20莫耳%、對苯二甲酸15.5莫耳%、及2,6-萘二羧酸4.5莫耳%之比率使其等反應而獲得熱塑性之聚合物,將該聚合物粉碎而獲得之粉末(D50:16 μm)
2.複合粒子之製作 (製造例1) 首先,製備98質量份之F聚合物1之粒子與2質量份之二氧化矽粒子1的混合物。 然後,將混合物投入至粉體處理裝置(Hybridization System)中,該粉體處理裝置利用圓筒狀容器內高速旋轉之攪拌葉片對粒子進行攪拌,同時於容器內壁與攪拌體之間夾持粒子而施加應力。然後,使F聚合物1之粒子與二氧化矽粒子1懸浮於高溫湍流氣體氛圍下,同時使其等碰撞,對其等之間施加應力而進行複合化處理。再者,處理中之裝置內設為氮氣氛圍下,溫度保持於100℃以下,處理時間設為15分鐘。 所獲得之處理物為微粉狀之粉末。又,利用光學顯微鏡對該粉末進行分析,結果其係核殼構造之複合粒子α,以F聚合物1為核且於該核之表面附著有二氧化矽粒子1而形成有殼。 再者,複合粒子α之形狀為球狀,其D50為4 μm。
(製造例2) 於具備攪拌葉片之槽中,添加N-甲基-2-吡咯啶酮及F聚合物1之粒子(98質量份)並攪拌10分鐘,製備分散有F聚合物1之粒子之液狀組合物。 然後,投入二氧化矽粒子1(2質量份),於槽內,以800 rpm攪拌15分鐘,於形成上升流之狀態下進行剪切處理,而獲得分散液。 繼而,自分散液中去除N-甲基-2-吡咯啶酮,回收微粉狀之粉末。又,利用光學顯微鏡對該粉末進行分析,結果其係核殼構造之複合粒子β,以F聚合物1為核且於該核之表面附著有二氧化矽粒子1而形成有殼。 複合粒子β之D50為10 μm。
(製造例3) 將F聚合物1之粒子變更為F聚合物2之粒子,除此以外,以與例1相同之方式獲得複合粒子γ。複合粒子γ之D50為6 μm。
3.粉體組合物之製備 (粉體組合物1~3) 使用亨舍爾混合機將70質量份之各複合粒子α~γ與30質量份之氮化硼之粒子1加以混合,而製備粉體組合物1~3。 (粉體組合物4) 使用亨舍爾混合機將70質量份之複合粒子α、15質量份之氮化硼之粒子1、及15質量份之F聚合物2之粒子加以混合,而製備粉體組合物4。 (粉體組合物5) 使用亨舍爾混合機將68.6質量份之F聚合物1之粒子、1.4質量份之二氧化矽粒子1、及30質量份之氮化硼之粒子1加以混合,而製備粉體組合物5。 (粉體組合物6~8) 使用亨舍爾混合機將70質量份之各複合粒子α~γ與30質量份之特定樹脂粒子1加以混合,而製備粉體組合物6~8。 (粉體組合物9) 使用亨舍爾混合機將70質量份之複合粒子α、15質量份之特定樹脂粒子1、及15質量份之F聚合物2之粒子加以混合,而製備粉體組合物9。 (粉體組合物10) 使用亨舍爾混合機將68.6質量份之F聚合物1之粒子、1.4質量份之二氧化矽粒子1、及30質量份之特定樹脂粒子1加以混合,而製備粉體組合物10。
4.線膨脹係數之測定 將各粉體組合物1~5於雙軸擠出機(Technovel公司製造,「KZW15TW-45MG」)中加以熔融混練後,自T型模頭噴出而製作膜(厚度:100 μm)1~5。 自所獲得之膜,切出180 mm見方之四方試片。繼而,按照JIS C 6471:1995中規定之測定方法,測定25℃以上260℃以下之範圍內之試片之線膨脹係數。 [評估基準] 〇:30 ppm/℃以下。 △:超過30 ppm/℃且為50 ppm/℃以下。 ×:超過50 ppm/℃。 結果,膜1、2及4為「〇」,膜3為「△」,膜5為「×」。
5.尺寸穩定性之評估 將各粉體組合物6~10於雙軸擠出機(Technovel公司製造,「KZW15TW-45MG」)中加以熔融混練後,自T型模頭噴出而製作膜(厚度:100 μm)6~10。 如下測定所獲得之膜之保持前後之尺寸變化率,並按照以下之基準進行評估。再者,膜之尺寸穩定性之評估係依據JIS C 6481:1996。 自所獲得之膜,切出30 cm見方之正方形狀之樣品。 於該樣品之表面描繪長度25 cm之線段,形成分別以線段之兩端部為中心之沖孔。
對樣品實施於150℃下加熱30分鐘後冷卻至25℃之熱處理,測定熱處理前後之2個沖孔之中心間之距離,將熱處理中之膜之伸縮率之絕對值作為尺寸變化率。 [評估基準] 〇:尺寸變化率未達1.5% △:尺寸變化率為1.5以上2%以下 ×:尺寸變化率超過2% 結果,膜6、7及9為「〇」,膜8為「△」,膜10為「×」。
<包含F聚合物及芳香族性聚合物之複合粒子> [F粉末] F粉末1:包含如下聚合物(熔融溫度300℃)之粒子(平均粒徑2 μm、鬆密度0.18 g/m2 ),該聚合物包含97.9莫耳%之TFE單元、0.1莫耳%之NAH單元及2.0莫耳%之PPVE單元且具有酸酐基 F粉末2:包含如下聚合物(熔融溫度305℃)之粒子(平均粒徑2 μm、鬆密度0.19 g/m2 ),該聚合物包含97.5莫耳%之TFE單元及2.5莫耳%之NAH單元且不具有官能基 F粉末3:包含非熱熔融性PTFE之粒子(平均粒徑0.3 μm、鬆密度0.2 g/m2 ) [芳香族性聚合物] 芳香族性粉末1:以2-羥基-6-萘甲酸60莫耳%、4,4'-二羥基聯苯20莫耳%、對苯二甲酸15.5莫耳%、及2,6-萘二羧酸4.5莫耳%之比率使其等反應而獲得芳香族性聚合物1(芳香環含量:69質量%),將該芳香族性聚合物1粉碎而獲得之粉末(D50:20 μm)。 芳香族性粉末2:芳香族性聚合物2(芳香環含量:40質量%)之粉末(D50:18 μm) [無機粒子] 無機粒子1:包含用矽烷偶合劑進行了表面處理之二氧化矽之球狀粒子(D50:0.03 μm) [分散介質] NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮
[例1-1] 1.複合粒子之製造 製備99質量份之F粉末1與1質量份之芳香族性粉末1之混合物。 其次,將混合物投入至粉體處理裝置(機械融合裝置)中,該粉體處理裝置具備:內周面具有承接面之筒狀旋轉體、及與承接面隔開微小距離而配置之內件。然後,使筒狀旋轉體繞中心軸高速旋轉。藉由此時產生之離心力,將粒子壓抵於承接面,向承接面與內件之間之狹窄空間(擠壓空間)導入混合物,使粒子於剪切狀態下碰撞而進行處理。 所獲得之處理物為微粉狀之粉末。又,用光學顯微鏡對該粉末進行分析,結果為以F粉末1為母粒子且於該母粒子之表面附著有芳香族性粉末1的複合粒子1。複合粒子1之D50為25 μm。
2.分散液之製造及評估 於具備攪拌葉片之槽中,添加150質量份之NMP,對槽內進行充分攪拌。繼而,於槽內添加100質量份之所獲得之複合粒子1,攪拌10分鐘,獲得分散有複合粒子1之分散液1。所獲得之分散液1之黏度為12000 mPa・s。 目視確認分散液1之剛製備後之狀態、及於容器中於25℃下保管3小時後之狀態,按照下述基準對分散穩定性進行評估。 <分散穩定性之評估基準> 〇:剛製備後及保管後,均起泡較少,未見到凝集物,均勻分散 △:剛製備後及保管後,均觀察到一部分凝集物 ×:見到較多凝集物,未均勻分散
3.積層體之製成及評估 於長條之銅箔(厚度18 μm)之表面,使用棒式塗佈機塗佈分散液1,而形成濕式膜。繼而,使形成有該濕式膜之金屬箔於110℃下歷時5分鐘自乾燥爐中通過,藉由加熱使其乾燥而獲得乾式膜。然後,於氮烘箱中,將乾式膜於380℃下加熱3分鐘。藉此,製成具有金屬箔及其表面之聚合物層(厚度20 μm)之積層體1,該聚合物層係包含F粉末1之熔融焙燒物及芳香族性聚合物1之成形物。 自積層體1切出180 mm見方之四方試片,針對試片,按照JIS C 6471:1995中規定之測定方法,測定25℃以上260℃以下之範圍內之試片之線膨脹係數,並按照以下基準進行評估。 <線膨脹係數之評估基準> 〇:線膨脹係數為50 ppm/℃以下 △:線膨脹係數超過50 ppm/℃且為75 ppm/℃以下 ×:線膨脹係數超過75 ppm/℃
[例1-2~例1-6] 如下表1所示般變更各成分之種類及量,除此以外,以與例1-1相同之方式獲得複合粒子2~6及分散液2~6,並製造積層體2~6。 將所獲得之分散液及積層體之評估結果示於表1中。
[表1]
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6
分散液編號 1 2 3 4 5 6
分散液之組成                  
複合粒子(F粉末)                  
   F粉末1 (質量份) 99 98    1    99
F粉末2 (質量份)       99         
F粉末3 (質量份)             99   
複合粒子(芳香族性聚合物)                  
   芳香族性粉末1(質量份) 1 1 1 99 1   
芳香族性粉末2(質量份)                1
複合粒子(無機粒子)                  
   無機粒子1 (質量份)    1            
分散介質                  
   NMP (質量份) 150 150 150 150 150 150
分散液評估
分散穩定性 × ×
黏度(25℃) (mPa·s) 14000 12000 16000 14000 80000 85000
積層體評估
線膨脹係數 × ×
[產業上之可利用性]
本發明之粉體組合物可用於製造具備基於以下各成分之物性的成形物:F聚合物、無機物及無機粒子、選自由氟系樹脂及芳香族系樹脂所組成之群中之至少一種樹脂之粒子。本發明之粉體成形物可用作膜、天線用零件、印刷基板、航空器用零件、汽車用零件、運動用具、食品工業用品、塗料、化妝品等,具體而言,可用作電線被覆材(航空器用電線等)、電絕緣性膠帶、石油鑽探用絕緣膠帶、印刷基板用材料、分離膜(微濾膜、超濾膜、逆滲透膜、離子交換膜、透析膜、氣體分離膜等)、電極黏合劑(鋰二次電池用、燃料電池用等)、複製輥、傢俱、汽車儀錶盤、家電製品等之外殼、滑動構件(負載軸承、滑動軸、閥門、軸承、齒輪、凸輪、帶式輸送機、食品搬送用傳送帶等)、工具(鏟、銼、錐、鋸等)、鍋爐、料斗、管道管、烘箱、烤模、滑槽、模嘴、便器、容器被覆材。 又,包含特定四氟乙烯系聚合物及特定芳香族性聚合物之本發明之複合粒子具有優異之分散穩定性,能夠容易地以分散液之形式加工成膜、纖維強化膜、預浸體、金屬積層板(附樹脂之金屬箔)。所獲得之加工物品可用作天線零件、印刷基板、航空器用零件、汽車用零件、運動用具、食品工業用品、滑動軸承等之材料。 又,該複合粒子可有效地用作各種清漆(抗蝕劑、油墨、塗料等)之添加劑、改質劑。

Claims (11)

  1. 一種粉體組合物,其包含:含有熱熔融性四氟乙烯系聚合物及無機物之複合粒子;以及樹脂之粒子及無機粒子之至少任一者,該樹脂係選自由氟系樹脂及芳香族系樹脂所組成之群中之至少一種,且上述四氟乙烯系聚合物具有含羰基之基,上述複合粒子之含量為20~70質量%,上述樹脂之粒子及無機粒子之至少任一者之含量為30~80質量%。
  2. 如請求項1之粉體組合物,其中上述四氟乙烯系聚合物進而包含基於全氟(烷基乙烯基醚)之單元。
  3. 如請求項1或2之粉體組合物,其中上述無機物為二氧化矽。
  4. 如請求項1或2之粉體組合物,其中上述無機物之表面之至少一部分用矽烷偶合劑進行了表面處理。
  5. 如請求項1或2之粉體組合物,其中上述複合粒子係以上述四氟乙烯系聚合物為核且於上述核之表面具有上述無機物之複合粒子。
  6. 如請求項1或2之粉體組合物,其中上述複合粒子之平均粒徑為1~30μm。
  7. 如請求項1或2之粉體組合物,其中於上述複合粒子中,上述無機物為粒子狀且為球狀或鱗片狀。
  8. 如請求項1或2之粉體組合物,其中於上述複合粒子中,上述四氟乙烯系聚合物及上述無機物分別為粒子狀。
  9. 如請求項1或2之粉體組合物,其包含上述無機粒子,且上述無機粒子含有選自由二氧化矽粒子及氮化硼粒子所組成之群中之至少一種。
  10. 如請求項1或2之粉體組合物,其包含上述至少一種樹脂之粒子,且上述至少一種樹脂為選自由聚醯亞胺、聚醯亞胺醯胺、聚酯、聚酯醯胺、聚苯醚、聚苯硫醚、馬來醯亞胺樹脂及環氧樹脂所組成之群中之至少一種芳香族系樹脂。
  11. 如請求項1或2之粉體組合物,其包含上述至少一種樹脂之粒子,且上述至少一種樹脂為聚四氟乙烯或熱熔融性四氟乙烯系聚合物。
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