阻燃激光直接成型材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热塑性组合物，并且具体地，涉及能够用于激光直接成型（laser direct structuring)方法中的阻燃热塑性组合物。本发明还涉及制备这些组合物的方法 和包括这些组合物的制品。
【背景技术】
[0002] 电气组件可以提供为具有期望的印制导线（印刷导体，printed conductor)的模 制注射装置（"MID"），即，当在MID技术中制造时，使用不同的方法，例如，双组分注射模制以 及随后电镀(或无电镀(electroless plating))的掩蔽方法(掩模法，masking method)，因 为对于一些情况，化学镀用于双组分注射模制。相比于由玻璃纤维增强塑料等制成的常规 电路板，用这种方式制造的MID组件是具有集成的印刷导线布局的三维模制件且可能是另 外的电子或机电组件。即使组件仅具有印刷导线并且用于替换电气或电子装置内的常规线 路，这种类型的MID组件的使用也节省空间，使得相关装置制作得更小，并且通过减少组装 和接触步骤数降低了制造成本。这些MID装置在手机、个人数字助理（"PDA"）和笔记本电脑 应用中有很大的实用性。
[0003] 冲压金属（stamp metal)、柔性印刷电路板（"FPCB"）安装和双射模制（two-shot molding)方法是用于制造 MID的三种现有技术。然而，冲压和FPCB安装方法在图案几何形状 方面具有局限性，并且加工昂贵，此外改变射频（"RF"）图案会导致对加工的高价格和费时 的改变。已经使用双射模制（双组分注射模制)方法生产具有真正三维结构的3D-MID。通过 随后的化学腐蚀、化学表面活化和选择性金属涂覆可以形成天线。这种方法涉及较高的初 始成本，并且仅对于大数量生产在经济上可行。双射模制也不是对环境友好的方法。所有这 三种方法是基于工具的技术，其具有有限的灵活性、较长的开发周期、困难的原型、昂贵的 设计变化和有限的小型化。
[0004] 因而，使用激光直接成型（"LDS"）方法形成MID正逐渐变得流行。在LDS方法中，计 算机控制的激光束在MID上行进以在设置导电通路的位置上活化塑料表面。使用激光直接 成型方法，可以获得150微米或更小的导电路径宽度。此外，导电通路之间的间隔也可以是 150微米或更小。因此，由此方法形成的MID在最终用途应用中节省空间和重量。激光直接成 型的另一优点是其灵活性。如果改变电路的设计，这仅是重新编程控制激光的计算机的问 题。
[0005] 聚碳酸酯树脂（"PC"），或通过将这些中的一种与苯乙烯树脂诸如丙烯腈/丁二烯/ 苯乙烯共聚物（"ABS"）树脂共混生产的聚合物合金广泛用于电气和电子部件、个人计算机、 笔记本和便携式计算机、手机和其他这种通信设备。对于这些应用的市场趋势包括短开发 周期、设计的变化、降低成本、小型化、多样化和功能性。室内天线是这些产品的应用过程中 的关键组件。因而，使用PC树脂形成MID以使其能够用于这些类型的应用中将是有利的。
[0006] 此外，在某些应用，诸如笔记本天线的设计中，通常要求VO的阻燃性。目前使用的 一些阻燃添加剂可以对聚碳酸酯材料的机械性能，诸如热变形温度（"HDT"）和/或冲击强度 不利。因此，已经证明提供具有足够的机械性能，同时也能够用于激光直接成型方法的阻燃 剂组合物是困难的。
[0007] 因而，提供能够用于激光直接成型方法中的阻燃热塑性组合物将是有利的。提供 能够用于激光直接成型方法，同时提供使用聚碳酸酯类树脂的一个或多个益处的聚碳酸酯 类阻燃组合物也将是有利的。提供能够用于激光直接成型方法的阻燃热塑性组合物的制备 方法，以及提供包括能够用于激光直接成型方法的阻燃热塑性组合物的诸如天线的制造制 品也将是有利的。
【发明内容】
[0008] 本文中所描述的是能够用于激光直接成型方法的阻燃热塑性组合物。组合物包含 热塑性树脂、激光直接成型添加剂和阻燃剂。组合物能够用于激光直接成型方法，同时也提 供了良好的阻燃特性，同时也维持了有利的机械性能。例如，这些组合物可以用于各种产 品，诸如电气和电子部件、个人计算机、笔记本和便携式计算机、手机和其他这种通信设备。
[0009] 因而，在一个实施方式中，热塑性组合物包含按重量计15至85百分数（％ )的热塑 性树脂，其中热塑性树脂包含聚（亚芳基醚）、聚（亚芳基醚)/聚苯乙烯共混物，或包含前述 树脂中的至少一种的组合;按重量计0.1至30%的激光直接成型添加剂；以及按重量计20% 或更少的阻燃剂;其中热塑性组合物的模制样品在1.6毫米(_)(± 10%)的厚度下能够达 到UL94V0等级。
[0010] 在一个实施方式中，热塑性组合物包含按重量计15至85%的热塑性树脂，其中热 塑性树脂包含聚酰胺树脂;按重量计〇. 1至30%的激光直接成型添加剂；以及按重量计20% 或更少的阻燃剂;其中热塑性组合物的模制样品在1.6mm( ± 10% )的厚度下能够达到UL94 VO等级。
[0011] 在另一个实施方式中，形成热塑性组合物的方法包括在挤出机中共混以下的步 骤:按重量计15至85%的热塑性树脂，其中热塑性树脂包含聚（亚芳基醚）、聚（亚芳基醚)/ 聚苯乙烯共混物，或包含前述树脂中的至少一种的组合;按重量计0.1至15%的激光直接成 型添加剂；以及按重量计20%或更少的阻燃剂;其中热塑性组合物的模制样品在1.6mm(土 10 % )的厚度下能够达到UL94 VO等级。
[0012] 在另一个实施方式中，形成热塑性组合物的方法包括在挤出机中共混以下的步 骤：按重量计15至85%的热塑性树脂，其中热塑性树脂包含聚酰胺树脂；按重量计0.1至 15%的激光直接成型添加剂；以及按重量计20%或更少的阻燃剂;其中热塑性组合物的模 制样品在1.6mm( ±10%)的厚度下能够达到UL94 VO等级。
[0013] 以下更加具体地描述这些和其他特征和特性。
【具体实施方式】
[0014] 在以下说明和实施例中更具体地描述本发明，由于其中的多种修改和变化对本领 域技术人员将是显而易见的，因此实施例旨在仅是示例性的。如在说明书和权利要求书中 使用的，术语"包含"可以包括实施方式"由...组成"和"基本上由...组成"。本文中公开的 所有范围包括端点并可独立结合。本文中公开的范围的端点和任何数值并不限于精确的范 围或数值，它们是不完全精确的以包括近似这些范围和/或数值的数值。
[0015] 如本文中使用的，近似语言可以应用于修饰可以变化而不导致与其有关的基本功 能变化的任何定量表示。因而，由诸如"约"和"基本上"的一个术语或多个术语修饰的值在 一些情况下可以不限于所指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言对应于用于测量该 值的仪器的精度。
[0016] 本发明提供能够用于激光直接成型方法的阻燃热塑性组合物。组合物包括热塑性 树脂、激光直接成型添加剂以及阻燃剂。组合物提供阻燃特性，同时也基本上维持了基体热 塑性树脂(基础热塑性树脂，base thermoplastic res in)的机械性能。组合物可以用于各 种电气和电子部件、个人计算机、笔记本和便携式计算机、手机和其他这种通信设备。
[0017] 本发明的阻燃热塑性组合物，以及使用这些组合物制成的制品，与现有技术的材 料相比具有优异的物理性能。如已经讨论的，现有技术的组合物中已经使用高水平的阻燃 剂以达到优异的阻燃特性。较高水平的阻燃剂对HDT和/或冲击性能具有不利影响。通过使 用激光直接成型(LDS)添加剂，本发明的组合物克服了这些问题，所述添加剂不仅使得组合 物能够用于LDS方法，还起增加组合物的阻燃性的增效剂的作用。尽管阻燃剂水平更低，LDS 添加剂允许维持阻燃特性，同时更低水平的阻燃剂允许组合物以及这些组合物的模制样品 具有更高的HDT和/或冲击强度。因此，尽管使用了更低水平的阻燃剂，热塑性组合物的模制 样品能够在1.5mm( ±10%)或更薄的厚度下达到UL94 VO或Vl等级。
[0018] 在一个方面中，本发明的热塑性组合物使用热塑性树脂作为组合物的基体。可以 用于本发明的热塑性树脂的实例包括但不限于:聚碳酸酯类树脂，诸如聚碳酸酯或聚碳酸 酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂共混物；聚（亚芳基醚)树脂，诸如聚苯醚树脂、聚（亚芳基 醚)树脂/聚苯乙烯树脂共混物、聚酰胺树脂，或包括前述树脂中至少一种的组合。
[0019]因而，在一个实施方式中，阻燃热塑性组合物包含聚碳酸酯类树脂。聚碳酸酯类树 脂可以选自聚碳酸酯或包含聚碳酸酯的树脂共混物。因而，在一个实施方式中，聚碳酸酯可 以用作组合物中的基体树脂。包括芳香族碳酸酯链单元的聚碳酸酯包括具有式（I)的结构 单元的成分：
[0021] 其中R1基团是芳香族、脂肪族或脂环族基团。有利地，R1是芳香族有机基团，并且， 在可替换的实施方式中，式(II)的基团：
[0022] -A1-Y1-A2- (II)
[0023] 其中，每个A1和A2是单环二价芳基基团，且Y1是具有零个、一个或两个原子的将A 1 与A2分开的桥连基。在一个示例性实施方式中，一个原子将A1与A2分开。这类基团的示例性 实例为-0-、-3-、-3(0)-、-3(0 2)-、-(：(0)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2,2，1]-双环庚叉 基、乙叉基、异丙叉基、新戊叉基、环己叉基、环十五烷叉基、环十二烷叉基、金刚烷叉基等。 在另一个实施方式中，零个原子将A 1与A2分开，示例性实例是双酚。桥连基Y1可以是烃基或 饱和烃基，诸如亚甲基、环己叉基、或异丙叉基。
[0024] 可以通过碳酸酯前体与二羟基化合物的Schotten-Bauman界面反应生产聚碳酸 酯。通常，将水系碱(水性碱，aqueous base)如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化妈等与含有二轻 基化合物的不溶于水的有机溶剂如苯、甲苯、二硫化碳或二氯甲烷混合。通常使用相转移剂 促进反应。可以单独地或以混合料向反应混合物中加入分子量调节剂。也可以单独地或以 混合料添加随即描述的支化剂。
[0025]可以通过其中仅有一个原子将A1与A2分开的界面反应聚合物前体，诸如二羟基化 合物产生聚碳酸酯。如在本文中使用的，术语"二羟基化合物"包括，例如，具有如下通式 (III)的双酚化合物：
[0027]其中R^Rb各自独立地代表氢、卤素原子或单价烃基;!)和(1各自独立地是0至4的整 数;并且Xa表示式(IV)的基团中的一个：
[0029] 其中R。和￥各自独立地表示氢原子或一价线性或环烃基，并且Re是二价烃基。
[0030] 可以由式（IV)表示的双酚化合物的类型的实例包括双(羟基芳基)烷系列，诸如1， 1 -双(4-羟基苯基）甲烷、I，1 -双(4-羟基苯基)乙烷、2，2-双(4-羟基苯基)丙烷(或双酚-A)