紧凑型相机模块的制作方法
【专利摘要】提供了用于紧凑型相机模块的热塑性组合物。该热塑性组合物含有液晶聚合物和多根纤维。根据本发明选择性控制该热塑性组合物中纤维的体积平均长度以使其在特定范围内，如大约80至大约250微米。该纤维还具有狭窄的长度分布。也就是说，至少大约70体积％的该纤维具有在特定范围内的长度。通过使用液晶聚合物和具有特定重均长度和狭窄的长度分布的纤维，本发明人已经发现所得热塑性组合物能够实现强度与表面光滑度的所需组合，使其能够独特地适于紧凑型相机模块。
【专利说明】紧凑型相机模块
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2011年11月15日提交的美国临时申请系列号61/559，828和2012年2月15日提交的61/599,077的优先权，其内容经此引用均全文并入本文。
[0003]发明背景
[0004]紧凑型相机模块(“CCM”)通常用于移动电话、膝上型电脑、数码相机、数码摄像机等等，其包含布置在基座上的塑料镜筒。因为传统的塑料镜头不能承受焊料回流，相机模块通常不是表面安装的。但是，近来已经试图使用具有高耐热性的液晶聚合物用于紧凑型相机模块的模塑部件，如镜筒或该镜筒安装于其上的基座。为了改善此类聚合物的机械性质，已知添加板状物质(例如滑石)和磨碎的玻璃。尽管以这种方式可以改善强度和弹性模量，当试图在紧凑型相机模块中使用此类材料时，由于它们小的尺寸公差，仍然会遇到问题。例如，机械性质通常低劣或不均匀，这导致不佳的填充和模塑部件中缺乏尺寸稳定性。此外，提高磨碎玻璃量以改善机械性质会造成太过粗糙的表面，这使得难以粘附该模块的组件。
[0005]因此，仍然 需要可以容易地用于紧凑型相机模块的模塑制品并仍实现良好的机械性质的热塑性组合物。
[0006]发明概述
[0007]根据本发明的一个实施方案，公开了一种紧凑型相机模块，其包含大体平面的基座，在其上安装镜筒。该基座、镜筒或两者具有大约500微米或更小的厚度并由包含热致液晶聚合物与多根纤维的热塑性组合物形成。该纤维具有大约80至大约250微米的体积平均长度并且其中至少大约70体积％的该纤维具有大约80至大约250微米的长度。
[0008]下面更详细地列举本发明的其它特征与方面。
[0009]附图概述
[0010]本发明的完整和能够实现的公开，包括其对本领域技术人员的最佳方式，在本说明书的剩余部分中更特别描述，包括参照附图，其中:
[0011]图1-2是可以根据本发明的一个实施方案形成的紧凑型相机模块(“CCM”)的透视图和如视图；
[0012]图3是用于形成本发明的热塑性组合物的挤出机螺杆的一个实施方案的示意图；
[0013]图4-6是实施例1的样品1-3的纤维长度分布的图；
[0014]图7-12是实施例2的样品4-9的纤维长度分布的图；
[0015]图13-20是实施例3的样品10-17的纤维长度分布的图；和
[0016]图21是实施例4的样品18的SEM显微照片。
[0017]图22A、22B和22C分别显示了在胶带剥离试验后实施例5的样品19、20和21。
[0018]发明详述
[0019]本领域普通技术人员要理解的是本讨论仅仅是示例性实施方案的描述，并非旨在限制本发明的更广泛方面。
[0020]一般来说，本发明涉及一种紧凑型相机模块(“CCM”)，如通常用于无线通信设备(例如移动电话)中的那些。该相机模块包含通常平面的基底，在基底上安装镜筒。该基底和/或筒由含有液晶聚合物和多根纤维的热塑性组合物形成。根据本发明选择性控制该热塑性组合物中纤维的体积平均长度，以使得其为大约80至大约250微米，在一些实施方案中为大约100至大约200微米，并且在一些实施方案中为大约110至大约180微米。该纤维还具有狭窄的长度分布。也就是说，至少大约70体积％的该纤维，在一些实施方案中至少大约80体积％的该纤维和在一些实施方案中至少大约90体积％的该纤维具有大约80至大约250微米，在一些实施方案中大约100至大约200微米，和在一些实施方案中大约110至大约180微米的长度。
[0021]通过使用液晶聚合物和具有狭窄的长度分布的纤维，本发明人已经发现，所得热塑性组合物能够实现良好的强度和光滑表面，这使得其特别适于紧凑型相机模块的小模塑部件。例如，该基座可以具有大约500微米或更小，在一些实施方案中大约100至大约450微米，并在一些实施方案中大约200至大约400微米的厚度。同样，该镜筒可以具有大约500微米或更小，在一些实施方案中大约100至大约450微米，并在一些实施方案中大约200至大约400微米的壁厚度。当由本发明的热塑性组合物形成时，该基座和/或镜筒的厚度与该纤维的体积平均长度的比可以为大约0.8至大约3.2，在一些实施方案中为大约1.0至大约3.0,并在一些实施方案中为大约1.2至大约2.9。
[0022]用于该热塑性组合物的纤维通常相对于其质量具有高程度的拉伸强度。例如，该纤维的极限拉伸强度(根据ASTM D2101测定)通常为大约1，000至大约15，000兆帕(“MPa”)，在一些实施方案中为大约2，OOOMPa至大约10，OOOMPa并在一些实施方案中为大约3，OOOMPa至大约6，OOOMPa。为了帮助保持绝缘性质(其在用于紧凑型相机模块时通常是合意的)，该高强度纤维由通常为绝缘性质的材料形成，如玻璃、陶瓷(例如氧化铝或二氧化桂)、芳轮:(例如 E.1.DuPont de Nemours, Wilmington, Delaware 出售的 Kevlai*⑩
)、聚烯烃、聚酯等等，以及其混合物。玻璃纤维是特别合适的，如E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃、D-玻璃、AR-玻璃、R-玻璃、S1-玻璃、S2-玻璃等等，及其混合物。除了具有上述长度特性外，该纤维还可以具有相对高的长径比(平均长度除以标称直径)以帮助改善所得热塑性组合物的机械性质。例如，该纤维可以具有大约2至大约50，在一些实施方案中为大约4至大约40的长径比，并且在一些实施方案中大约5至大约20的长径比是特别有益的。该纤维例如可以具有大约10至大约35微米的标称直径，并在一些实施方案中为大约15至大约30微米。已经发现这样的直径在实现该热塑性组合物的所需性质中是特别有用的。
[0023]还可以选择性控制该热塑性组合物中纤维的相对量以帮助实现所需机械性质而不会不利地影响该组合物的其它性质，如成形为模塑部件时其光滑度。例如，该纤维通常构成该热塑性组合物的大约2重量％至大约40重量％，在一些实施方案中大约5重量％至大约35重量％并在一些实施方案中大约6重量％至大约30重量％。尽管该纤维可以在上述范围内使用，本发明的一个特别有益和令人惊讶的方面在于可以使用小的纤维含量而仍然实现所需机械性质。不欲被理论限制，据信该纤维的狭窄的长度分布可以帮助实现优异的机械性质，由此允许使用较少量的纤维。例如，该纤维可以以少量，如大约2重量％至大约20重量％，在一些实施方案中大约5重量％至大约16重量％并在一些实施方案中大约6重量％至大约12重量％使用。
[0024]除 纤维之外，本发明的热塑性组合物使用至少一种热致液晶聚合物，其具有高结晶度，所述高结晶度使其能够有效填充用于形成紧凑型相机模块的基座和/或镜筒的模具的小空间。此类液晶聚合物的量通常为该热塑性组合物的大约20重量％至大约90重量％，在一些实施方案中为大约30重量％至大约80重量％，并在一些实施方案中为大约40重量％至大约75重量％。合适的热致液晶聚合物可以包括芳族聚酯、芳族聚(酯酰胺)、芳族聚(酯碳酸酯)，芳族聚酰胺等等，并可同样地含有由一种或多种芳族羟基羧酸、芳族二羧酸、芳族二醇、芳族氨基羧酸、芳族胺、芳族二胺等等以及其组合形成的重复单元。
[0025]芳族聚酯，例如可以通过聚合以下成分获得:(I)两种或更多种芳族羟基羧酸；
(2)至少一种芳族羟基羧酸、至少一种芳族二羧酸和至少一种芳族二醇；和/或(3)至少一种芳族二羧酸和至少一种芳族二醇。合适的芳族羟基羧酸的实例包括4-羟基苯甲酸；4-羟基-4’ -联苯羧酸；2_羟基-6-萘甲酸；2-羟基-5-萘甲酸；3-羟基-2-萘甲酸；2-羟基-3-萘甲酸；4’ -羟基苯基-4-苯甲酸；3’ -羟基苯基-4-苯甲酸；4’ -羟基苯基-3-苯甲酸等等，以及其烷基、烷氧基、芳基和卤素取代物。合适的芳族二羧酸的实例包括对苯二甲酸；间苯二甲酸；2，6-萘二羧酸；二苯基醚_4，4’ - 二羧酸；1，6-萘二羧酸；2，7-萘二羧酸；4，4’ - 二羧基联苯；双(4-羧基苯基)醚；双(4-羧基苯基)丁烷；双(4-羧基苯基)乙烷；双(3-羧基苯基)醚；双(3-羧基苯基)乙烷等等，以及其烷基、烷氧基、芳基和卤素取代物。合适的芳族二醇的实例包括对苯二酚；间苯二酚；2，6- 二羟基萘；2，7- 二羟基萘；1，6- 二羟基萘；4，4’ - 二羟基联苯；3，3’ - 二羟基联苯；3，4’ - 二羟基联苯；4，4’ - 二羟基联苯酿；双(4_羟基苯基)乙烧等等，以及其烷基、烷氧基、芳基和卤素取代物。
[0026]在一个特定实施方案中，该芳族聚酯含有衍生自4-羟基苯甲酸(“HBA”)和2，6-羟基萘甲酸(“HNA”)和/或2，6-萘二羧酸(“NDA”)的单体重复单元以及其它任选重复单元，如对苯二甲酸(“TA”)和/或间苯二甲酸(“IA”)；对苯二酚(“HQ”)、4，4-联苯酚(“BP”)和/或对乙酰氨基酚(“APAP”)等等，以及其组合。衍生自HBA的单体单元按摩尔计可以构成该聚合物的大约40 %至大约75 %，衍生自HNA和/或NDA的单体单元按摩尔计可以构成该聚合物的大约1%至大约25%。衍生自TA和/或IA的单体单元按摩尔计可以构成该聚合物的大约2%至大约25%。同样，衍生自HQ、BP和/或APAP的单体单元按摩尔计可以构成该聚合物的大约10%至大约35%。合适的芳族聚酯以商品名VECTRA? A购自Ticona，LLC0这些和其它芳族聚酯的合成与结构更详细地描述在美国专利号 4，161,470 ;4，473,682 ;4，522,974 ;4，375，530 ;4，318，841 ;4，256,624 ；4，219，461 ;4，083，829 ;4，184，996 ;4，279，803 ;4，337，190 ;4，355，134 ;4，429，105 ；4，393，191 ;4，421，908 ;4，434，262 ;和 5，541，240 中。
[0027]液晶聚酯酰胺同样可以通过聚合以下成分获得:(I)至少一种芳族羟基羧酸和至少一种芳族氨基羧酸；(2)至少一种芳族羟基羧酸、至少一种芳族二羧酸和任选具有酚羟基的至少一种芳族胺和/或二胺；和(3)至少一种芳族二羧酸和任选具有酚羟基的至少一种芳族胺和/或二胺。合适的芳族胺和二胺可以包括例如3-氨基酚；4_氨基酚；1，4-苯二胺；1，3-苯二胺等等，以及其烷基、烷氧基、芳基和卤素取代物。在一个特定实施方案中，该芳族聚酯酰胺含有衍生自2，6-羟基萘甲酸、对苯二甲酸和4-氨基酚的单体单元。衍生自2，6-羟基萘甲酸的单体单元按摩尔计可以构成该聚合物的大约35%至大约85% (例如60% )，衍生自对苯二甲酸的单体单元按摩尔计可以构成该聚合物的大约5%至大约50%(例如20% )，并且衍生自4-氨基酚的单体单元按摩尔计可以构成该聚合物的大约5%至大约50% (例如20% )。此类芳族聚酯可以以商品名VECTRA? B购自Ticona, LLC。在
另一实施方案中，该芳族聚酯酰胺含有衍生自2，6-羟基萘甲酸和4-羟基苯甲酸和4-氨基酚以及其他任选单体(例如4，4’-二羟基联苯和/或对苯二甲酸)的单体单元。这些和其它芳族聚(酯酰胺)的合成与结构可以更详细地描述在美国专利号4，339，375 ;4，355，132 ；4，351，917 ;4，330，457 ;4，351，918 ;和 5，204，443 中。
[0028]该液晶聚合物可以通过向反应容器中引入适当的(一种或多种)单体(例如芳族羟基羧酸、芳族二羧酸、芳族二醇、芳族胺、芳族二胺等等)以引发缩聚反应来制备。此类反应中使用的特定条件与步骤是公知的，并更详细地描述在Calundann的美国专利号4，161,470 ；Linstid, III等人的美国专利号5，616，680 ；Linstid, III等人的美国专利号6，114，492 ;Sh印herd 等人的美国专利号 6，514，611 JPWaggoner 的 TO2004/058851，其均为全部相关目的经此引用全文并入本文。用于该反应的容器没有特殊限制，尽管通常需要使用常用于高粘度流体反应的容器。此类反应容器的实例可以包括具有搅拌器的搅拌釜型设备，该搅拌器具有各种形状的搅拌叶片，如锚型、多级型、螺旋带型、螺旋轴型等等，或其修改形状。此类反应容器的其它实例包括通常用于树脂捏合的混合设备，如捏合机、辊磨机、Banbury混合器等等。
[0029]如果需要的话，该反应可以通过如上所述和本领域已知的单体的乙酰化进行。这可以通过向单体中添加乙酰化剂(例如乙酸酐)来实现。乙酰化通常在大约90°C的温度下引发。在乙酰化的初始阶段过程中，可以使用回流以保持蒸气相温度在乙酸副产物和酸酐开始蒸馏的温度以下 。乙酰化过程中的温度通常为90°C至150°C，在一些实施方案中为大约110°C至大约150°C。如果使用回流，蒸气相温度通常超过乙酸的沸点，但是保持低到足以保留残留乙酸酐。例如，乙酸酐在大约140°C的温度下蒸发。由此，提供在大约110°C至大约130°C温度下的蒸气相回流的反应器是特别合意的。为了确保基本完全的反应，可以使用过量的乙酸酐。过量酸酐的量将根据采用的特定乙酰化条件而不同，所述特定乙酰化条件包括存在或不存在回流。基于存在的反应物羟基总摩尔数，采用过量大约I至大约10摩尔％的乙酸酐并非不常见。
[0030]乙酰化可以在单独的反应容器中发生，或其可以在聚合反应容器中原位发生。当使用单独的反应容器时，可以将一种或多种单体引入到乙酰化反应器中并随后转移到聚合反应器。同样，一种或多种单体也可以直接引入到反应容器中而无需进行预乙酰化。
[0031]除了单体和任选的乙酰化剂之外，其它组分也可以包含在该反应混合物中以帮助促进聚合。例如，可以任选使用催化剂，如金属盐催化剂(例如乙酸镁、乙酸锡(I)、钛酸四丁酯、乙酸铅、乙酸钠、乙酸钾等等)和有机化合物催化剂(N-甲基咪唑)。此类催化剂通常以重复单元前体总重量的大约50至大约500ppm的量使用。当使用单独的反应器时，通常合意的是将该催化剂应用于乙酰化反应器而不是聚合反应器，尽管这并非必须。
[0032]通常在聚合反应器中将反应混合物加热至提高的温度以引发反应物的熔体缩聚。缩聚可以发生在例如大约210°C至大约400°C下，并在一些实施方案中大约250°C至大约350°C。例如，形成芳族聚酯的一种合适的技术可以包括向反应器中装入前体单体(例如4-羟基苯甲酸和2，6-羟基萘甲酸)和乙酸酐，将混合物加热至大约90°C至大约150°C的温度以乙酰化该单体的羟基(例如形成乙酰氧基)，并随后将温度提高至大约210°C至大约400°C以进行熔体缩聚。当接近最终聚合温度时，还除去该反应的挥发性副产物(例如乙酸)以便可以容易地达到所需分子量。在聚合过程中对反应混合物施以搅拌以确保良好的传热和传质，进而确保了良好的材料均一性。搅拌器的旋转速度在反应过程中可以不同，但通常为每分钟大约10至大约100转(“rpm”)并在一些实施方案中为大约20至大约SOrpm0为了在熔体中累积分子量，聚合反应还可以在真空下进行，其施加促进了除去在缩聚的最后阶段过程中形成的挥发物。该真空可以通过施加抽吸压力来产生，如大约5至大约30磅/平方英寸(“psi”)并在一些实施方案中大约10至大约20psi的抽吸压力。
[0033]在熔体聚合后，可以将熔融的聚合物从反应器中排出(通常通过装有所需构造的模头的挤出孔)，冷却，并收集。通常，熔体经穿孔模头排出以形成浸(take up)在水浴中的股条，造粒并干燥。该树脂也可以为股条、颗粒或粉末形式。虽然并非必要，还应理解的是，可以进行随后的固相聚合以进一步提高分子量。当对通过熔体聚合获得的聚合物进行固相聚合时，通常需要选择一种方法，在该方法中，通过熔体聚合获得的聚合物固化并随后粉碎以形成粉末状或薄片状聚合物，接着进行固相聚合方法，如在惰性气氛(例如氮气)下在200°C至350°C温度范围内的加热处理。
[0034]与采用的特定方法无关，所得液晶聚合物通常具有大约2，000克/摩尔或更高、在一些实施方案中大约4，000克/摩尔或更高和在一些实施方案中大约5，000至大约30，000克/摩尔的高数均分子量(Mn)。当然，使用本发明的方法也有可能形成具有较低分子量的聚合物，如小于大约2，000克/摩尔的聚合物。该聚合物的特性粘度，其通常与分子量成正t匕，也可以相对高。例如，该特性粘度可以为大约4分升/克(“dL/g”)或更高，在一些实施方案中为大约5dL/g或更高，在一些实施方案中为大约6至大约20dL/g，并在一些实施方案中为大约7至大约15dL/g。特性粘度可以根据IS0-1628-5使用五氟苯酚和六氟异丙醇的50/50(v/v)混合物测定。
[0035]除了上述组分外，可以包含在该组合物中的其它添加剂包括例如抗微生物剂、填料、颜料、抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂、蜡、流动促进剂、固体溶剂和添加以提高性能和可加工性的其它材料。例如，在该热塑性组合物中可以使用矿物填料以帮助实现光滑表面外观。当使用时，此类矿物填料通常构成该热塑性组合物的大约I重量％至大约40重量％，在一些实施方案中大约2重量％至大约35重量％并且在一些实施方案中大约5重量％至大约30重量％。粘土材料特别适用于本发明。此类粘土材料的实例包括例如滑石(Mg3Si4Oltl(OH)2)、埃洛石(Al2Si2O5(OH)4)、闻岭石(Al2Si2O5(OH)4)、伊利石((K, H3O)(Al,Mg, Fe)2(Si, AD4O10[(OH)2, (H2O)])、蒙脱石((Na, Ca)0.33(Al, Mg)2Si4010(OH)2.ηΗ20),蛭石((MgFe, Al) 3 (Al, Si) 4010 (OH) 2.4H20)、坡缕石((Mg, Al) 2Si4010 (OH).4 (H2O))、叶腊石(Al2Si4Oltl(OH)2)等等，以及其组合。代替粘土矿物，或除粘土矿物之外，还可以使用其它矿物填料。例如，其它合适的硅酸盐填料也可使用，如硅酸钙、硅酸铝、云母、硅藻土、硅灰石等等。例如云母是特别合适的。存在几种地质产状方面相去甚远的化学上不同的云母物质，但是均具有基本相同的晶体结构。本文中所用术语“云母”理解为通常包括任意这些物质，如白云母(KAl2 (AlSi3) O10 (OH) 2)、黑云母(K (Mg, Fe) 3 (AlSi3) O10 (OH) 2)、金云母(KMg3 (AlSi3) O10 (OH) 2)、锂云母(K (Li, Al) 2_3 (AlSi3) O10 (OH) 2)、海绿石((K, Na)(Al, Mg, Fe) 2 (Si, Al) 4010 (OH) 2)等等，以及其组合。
[0036] 能经受该液晶聚合物的加工条件而基本不分解的润滑剂也可用于该热塑性组合物。此类润滑剂的实例包括脂肪酸酯、其盐、酯、脂肪酸酰胺、有机磷酸酯和通常在工程塑料材料的加工中用作润滑剂的类型的烃蜡，包括其混合物。合适的脂肪酸通常具有大约12至大约60个碳原子的骨架碳链，如肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、褐煤酸、十八烷酸、十八烷四烯酸等等。合适的酯包括脂肪酸酯、脂肪醇酯、蜡酯、甘油酯、二醇酯及复合酯。月旨肪酸酰胺包括脂肪伯酰胺、脂肪仲酰胺、亚甲基或亚乙基双酰胺和链烷醇酰胺，如棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、N, N’ -亚乙基双硬脂酰胺等等。同样合适的是脂肪酸的金属盐，如硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁等等；烃蜡，包括石蜡、聚烯烃和氧化聚烯烃蜡、以及微晶蜡。特别合适的润滑剂是硬脂酸的酸、盐或酰胺，如四硬脂酸季戊四醇酯、硬脂酸钙或N, N’ -亚乙基双硬脂酰胺。当使用时，(一种或多种)润滑剂通常构成该热塑性组合物的大约0.05重量％至大约1.5重量％，并在一些实施方案中大约0.1重量％至大约0.5重量％(按重量计)。
[0037]该液晶聚合物、纤维及其它任选添加剂可以在大约200°C至大约450°C，在一些实施方案中大约220°C至大约400°C，并在一些实施方案中大约250°C至大约350°C的温度范围内熔体共混在一起以形成该热塑性组合物。各种熔体共混技术的任一种通常可用于本发明。例如，该组分(例如液晶聚合物、纤维等等)可以单独或组合供给到挤出机中，其包括至少一个可旋转安装并接纳在机筒(例如圆筒形机筒)内的螺杆，并可以沿螺杆长度限定进料段和位于进料段下游的熔融段。
[0038]该挤出机可以是单螺杆或双螺杆挤出机。参照图3，例如，显示了单螺杆挤出机80的一个实例，其含有壳体或机筒114，和在一端由合适的驱动器124(通常包括马达与齿轮箱)可旋转地驱动的螺杆120。如果需要的话，可以使用包含两个单独的螺杆的双螺杆挤出机。螺杆的构造对本发明而言并非特别关键，并如本领域已知的那样可以含有任何数量和/或取向的螺纹和沟道(channel)。如图3所示，例如，螺杆120含有形成围绕螺杆120的芯径向延伸的通常螺旋形的沟道的螺纹。料斗40相邻于驱动器124放置以便将该液晶聚合物和/或其它材料经机筒114中的开口供给到进料段132中。与驱动器124相对的是挤出机80的输出端144，在这里输出挤出的塑料以进一步加工。
[0039]沿着螺杆120的长度限定进料段132和熔融段134。进料段132是在其添加该液晶聚合物的机筒114的输入部分。该熔融段134是其中液晶聚合物由固体变为液体的相变段。虽然当制造该挤出机时并未明确限定这些段的轮廓，可靠识别进料段132和其中发生由固体向液体的相变的熔融段134完全在本领域技术人员的常规技术范围内。尽管未必需要，挤出机80还可以具有临接机筒114输出端放置并在熔融段124下游的混合段136。如果需要的话，一个或多个分布式和/或分散式混合元件可以在该挤出机的混合和/或熔融段中使用。适用于单螺杆挤出机的分布式混合机可以包括例如Saxon、Dulmage> CavityTransfer混合机等等。同样，合适的分散式混合机可以包括Blister环、Leroy/Maddock、CRD混合机等等。如本领域中公知的那样，可以通过使用在机筒中的销进一步改善混合，所述销产生聚合物熔体的折叠和再取向，如用于Buss Kneader捏合机、Cavity Transfer混合机和涡旋啮合销混合机中的那些。
[0040]该热塑性组合物的纤维通常可以在挤出机的任何位置处添加，如添加至料斗40或其下游的位置。在一个特定实施方案中，该纤维可以在供应液晶聚合物的点的下游但是仍在熔融段之前的位置处添加。在图3中，例如，显示了位于挤出机80的进料段132区域内的料斗42。供应到料斗42的纤维可以初始相对较长，如具有大约1，000至大约5，000微米，在一些实施方案中大约2，OOO至大约4，500微米，并在一些实施方案中大约3，000至大约4，000微米的体积平均长度。尽管如此，通过在其中液晶聚合物仍为固态的位置处供给这些长纤维，本发明人已经发现聚合物可以充当用于将该纤维的体积平均长度降低至上述范围的研磨剂。本发明人已经发现，长度降低在整个组合物中是一致的，这可以导致狭窄的长度分布。
[0041]为了帮助控制挤出过程中该纤维长度降低的程度，还可以选择性控制多个不同参数。例如，可以选择螺杆的长度(“L”)与直径(“D”)的比以实现吞吐量与纤维长度降低之间的最佳平衡。该L/D值例如可以为大约15至大约50，在一些实施方案中为大约20至大约45，并在一些实施方案中为大约25至大约40。螺杆的长度例如可以为大约0.1至大约5米，在一些实施方案中为大约0.4至大约4米，并在一些实施方案中为大约0.5至大约2米。螺杆的直径同样地可以为大约5至大约150毫米，在一些实施方案中为大约10至大约120毫米，并在一些实施方案中为大约20至大约80毫米。可能甚至比该螺杆的总L/D比更重要的是供给该纤维的点之后的螺杆L/D比。更特别地，该螺杆具有共混长度(“Lb”)，其限定为从向挤出机供给该纤维的点至螺杆末端，该共混长度小于螺杆的总长度。如上所述，合意的是在该液晶聚合物熔融之前添加纤维，这意味着U/D比将相对高。但是，Lb/D比过高会导致聚合物劣化(degradation)。因此，在供给该纤维的点之后该螺杆的LB/D比通常为大约4至大约20，在一些实施方案中为大约5至大约15，并在一些实施方案中为大约6至大约10。
[0042]除了长度和直径之外，也可以选择挤出机的其它方面以实现所需纤维长度。例如，可以选择螺杆的速度以实现所需停留时间、剪切速率、熔体加工温度等等。通常，摩擦能的提高是由于在挤出机中的材料上转动螺杆所产生的剪切，并且这导致该纤维断裂。断裂程度可以至少部分取决于螺杆速度。例如，该螺杆速度可以为每分钟大约50至大约200转(“rpm”)，在一些实施方案中为大约70至大约150rpm，并在一些实施方案中为大约80至大约120rpm。在熔体共混过程中的表观剪切速率可以为大约100秒―1至大约10，000秒―1，在一些实施方案中为大约500秒―1至大约5000秒并在一些实施方案中为大约800秒―1至大约1200秒 ' 该表观剪切速率等于4Q/ R3，其中Q是聚合物熔体的体积流速(“m3/s”)，R是熔融聚合物流动通过的毛细管(例如挤出机模头)的半径(“m”)。
[0043]在上述实施方案中，该纤维的长度在挤出机中降低。但是应理解的是，这绝非本发明的必要条件。例如，该纤维可以以所需长度简单地供给到挤出机中。在此类实施方案中，该纤维例如可以在挤出机的混合和/或熔融段供给，或甚至在进料段与液晶聚合物一起供给。[0044]无论其形成方式如何，所得热塑性组合物的熔体粘度通常低到足以使其可以容易地流入模具的模腔中以形成紧凑型相机模块的部件。例如，在一个特定实施方案中，该热塑性组合物可以具有大约0.5至大约IOOPa.S，在一些实施方案中大约I至大约80Pa.s，并在一些实施方案中大约5至大约50Pa.s的1000秒―1的剪切速率下测定的熔体粘度。熔体粘度可以根据ASTM Test N0.1238-70在350°C的温度下测定。
[0045]为了帮助实现所需熔体粘度，一种或多种官能化合物可以用作与液晶聚合物相互作用以降低其熔体粘度的流动改性剂。本文中所用的官能化合物可以是单官能、双官能、三官能等等，并可以含有一个或多个反应性官能团，如羟基、羧基、羧酸酯、酯、和伯胺或仲胺。羟基官能化合物是特别合适的流动改性剂，因为它们含有可以与聚合物链反应以缩短其长度并由此降低熔体粘度的羟基官能团。当使用时，此类羟基官能化合物通常构成该热塑性组合物的大约0.05重量％至大约4重量％。此类羟基官能化合物的一个实例是芳族二醇，如对苯二酚、间苯二酚、4，4’-联苯酚等等，以及其组合。此类芳族二醇可以构成该热塑性组合物的大约0.01重量％至大约I重量％,并在一些实施方案中大约0.05重量％至大约
0.4重量％。水也是合适的羟基官能化合物，并可以单独或与其它羟基官能化合物结合使用。如果需要的话，水可以以在工艺条件下生成水的形式加入。例如，水可以作为在工艺条件(例如高温)下有效“失去”水的水合物加入。此类水合物包括三水合氧化铝、五水合硫酸铜、二水合氯化钡、二水合硫酸钙(calcium sulfate dehydrate)等等，以及其组合。当使用时，该水合物可以构成该热塑性组合物的大约0.02重量％至大约2重量％，并在一些实施方案中大约0.05重量％至大约I重量％。
[0046]除了上述这些之外，其它官能化合物也可以用作热塑性组合物中的流动改性剂。例如，可以使用芳族二羧酸，其通常用于在聚合物的链被其它类型官能化合物切割后用于将该聚合物的较短链结合在一起。这保持了该组合物的机械性质，即使在其粘度已降低之后。适于此目的的芳族二羧酸可以包括例如对苯二甲酸、2，6-萘二羧酸、间苯二甲酸、4，4’-联苯甲酸、2-甲基对苯二甲酸等等，以及其组合。当使用时，此类二羧酸通常构成该热塑性组合物的大约0.001重量％至大约0.5重量％，并在一些实施方案中大约0.005重量％至大约0.1重量％。在一个特定实施方案中，本发明的热塑性组合物使用含有芳族二醇、水合物和芳族二羧酸的组合的混合物。本发明人已经发现这种特定的成分组合可以降低熔体粘度并且改善流动，但是不会对机械性质造成不利影响。通常，在热塑性组合物中使用的流动改性剂中，芳族二醇占大约15重量％至大约45重量％，水合物占大约45重量％至大约75重量％，并且芳族二羧酸占大约I重量％至大约15重量％。
[0047]一旦成形为所需形状，所得部件具有相对光滑的表面，这可以通过其表面光泽度来表示。例如，使用光泽度计在大约80°至大约85°的角度下测定的表面光泽度可以为大约35%或更大，在一些实施方案中为大约38%或更大，并在一些实施方案中为大约40%至大约60%。常规上，据信具有此类光滑表面的热塑性组合物还将不具有足够好的机械性质。但是，与传统想法不同，本发明的热塑性组合物已经发现具有优异的机械性质。例如，该组合物可以具有高焊接强度，这在形成紧凑型相机模块的薄部件时是有用的。例如，该热塑性组合物可以表现出大约10千帕(“kPa”)至大约IOOkPa,在一些实施方案中大约20kPa至大约80kPa，并在一些实施方案中大约40kPa至大约70kPa的焊接强度，焊接强度是根据ISOTest N0.527(技术上等价于ASTM D638)在23°C下测定的峰值应力。
[0048]该组合物还可以例如具有大于大约3kJ/m2，大于大约4kJ/m2，在一些实施方案中大约5至大约40kJ/m2并在一些实施方案中大约6至大约30kJ/m2的夏比缺口冲击强度，所述夏比缺口冲击强度是在23°C下根据ISO Test N0.179-1 (技术上等价于ASTM D256，Method B)测定的。该组合物的拉伸和挠曲机械性质也很好。例如，该热塑性组合物可以表现出大约20至大约500MPa，在一些实施方案中大约50至大约400MPa并在一些实施方案中大约100至大约350MPa的拉伸强度；大约0.5%或更大，在一些实施方案中大约0.6%至大约10%并在一些实施方案中大约0.8%至大约3.5%的拉伸断裂应变；和/或大约5，OOOMPa至大约20，OOOMPa,在一些实施方案中大约8，OOOMPa至大约20，OOOMPa并在一些实施方案中大约10，OOOMPa至大约15，OOOMPa的拉伸模量。该拉伸性质可以根据ISO TestN0.527(技术上等价于ASTM D638)在23°C下测定。该热塑性组合物还可以表现出大约20至大约500MPa，在一些实施方案中大约50至大约400MPa并在一些实施方案中大约100至大约350MPa的挠曲强度；大约0.5%或更大，在一些实施方案中大约0.6%至大约10%并在一些实施方案中大约0.8%至大约3.5%的挠曲断裂应变；和/或大约5，OOOMPa至大约20，OOOMPa,在一些实施方案中大约8，OOOMPa至大约20，OOOMPa,并且在一些实施方案中大约10，OOOMPa至大约15，OOOMPa的挠曲模量。该挠曲性质可以根据ISO Test N0.178(技术上等价于ASTM D790)在23°C下测定。
[0049]该组合物的熔融温度可同样地为大约250°C至大约400°C，在一些实施方案中为大约270°C至大约380°C并在一些实施方案中为大约300°C至大约360°C。该熔融温度可以如本领域公知的那样使用差示扫描量热法(“DSC”)测定，如通过ISO Test N0.11357测定。即使在此熔融温度下，载荷下挠曲温度(“DTUL”，短期耐热性的量度)与熔融温度的比仍保持相对较高。例如，该比可以为大约0.65至大约1.00，在一些实施方案中为大约0.66至大约0.95并在一些实施方案中为大约0.67至大约0.85。该具体DTUL值可以例如为大约200°C至大约300°C，在一些实施方案中为大约210°C至大约280°C并在一些实施方案中为大约215°C至大约260°C。除其它之外，此类高DTUL值可以允许使用通常在制造相机模块的过程中采用的高速方法。
[0050] 该热塑性组合物可以使用本领域已知的技术模塑为所需形状。通常，成型部件使用其中将干燥和预热的塑料颗粒注入该模具的一组分(one-component)注塑成型法模塑。
[0051]所得紧凑型相机模块可以具有多种不同构造的任一种。图1-2中显示了一种特别合适的紧凑型相机模块。如所述那样，紧凑型相机模块500包含置于基座506上的镜头组合件(lens assembly) 504。该基座506进而置于任选的主板508上。由于它们相对薄的性质，如上所述，该基座506和/或主板508特别适于由本发明的热塑性组合物形成。该镜头组合件504可以具有本领域已知的多种构造的任意一种，并可以包括定焦型镜头和/或自动对焦型镜头。在一个实施方案中，例如，该镜头组合件504是容纳镜头604的中空筒形式，其与安置在主板508上并受电路601控制的图像传感器602相连通。该筒可以具有多种形状的任一种，如长方形、圆柱形等等。在某些实施方案中，该筒也可以由本发明的热塑性组合物形成，并具有在上述范围内的壁厚度。应理解的是，该相机模块的其它部件也可以由本发明的热塑性组合物形成。例如，如所示，聚合物膜510(例如聚酯膜)和/或绝热盖502可以覆盖该镜头组合件504。在一些实施方案中，膜510和/或盖502也可以由本发明的热塑性组合物形成。
[0052]参照下列实施例将更好地理解本发明。
[0053]测试方法
[0054]熔体粘度:该熔体粘度(Pa.s)根据ISO Test N0.11443在350°C下和在1000s-1的剪切速率下使用Dynisco LCR7001毛细管流变仪测定。该流变仪孔口(模头)具有Imm的直径，20_的长度，20.1的L/D比和180°的进入角。机筒的直径为9.55_±0.005mm,杆长度为233.4mm。
[0055]熔融温度:熔融温度(“Tm”)通过本领域已知的差示扫描量热法(“DSC”)测定。熔融温度是通过ISO Test N0.11357测定的差示扫描量热法(DSC)峰值熔融温度。在DSC流程下，样品如iso Standardl0350所述以每分钟20°C加热和冷却，其在TA Q2000仪器上使用DSC测量。
[0056]载荷下挠曲温度(“DTUL”):载荷下挠曲温度根据ISO Test N0.75_2 (技术上等价于ASTM D648-07)测定。更特别地，对具有80mm的长度、IOmm的厚度和4mm的宽度的试带样品施以逐边三点弯曲试验,其中规定载荷(最大外纤维应力)为1.8兆帕。该试样放入硅油浴中，温度以2°C /分钟升高直到其变形0.25mm(对ISO Test N0.75-2为0.32mm)。
[0057]拉伸模量、拉伸应力和拉伸伸长率:根据ISO Test N0.527 (技术上等价于ASTMD638)测试拉伸性质。在具有80mm的长度、IOmm的厚度和4mm的宽度的同一试带样品上进行模量和强度测量。测试温度为23°C，并且测试速度为I或5mm/min。
[0058]挠曲模量、挠曲应力和挠曲应变:根据ISO Test N0.178 (技术上等价于ASTMD790)测试挠曲性质。在64mm的支撑跨度上进行该测试。测试在未切割的IS03167多功能棒的中心部分上进行。测试温度为23°C，并且测试速度为2mm/min。
[0059]夏比缺口冲击强度:根据ISO Test N0.179-1 (技术上等价于ASTM D256, MethodB)测试夏比缺口性质。该测试使用Type A缺口(0.25mm基圆半径)和Typel试样尺寸(长度80mm,宽度IOmm,厚度4mm)运行。使用单齿研磨机从多功能棒中心切取试样。测试温度为 23。。。
[0060]纤维长度:体积平均纤维长度通过初始将几个丸粒样品(例如7或8个)在420°C下的马弗炉中放置整夜来测定。所得灰分浸没在含有甘油表面活性剂的水溶液中以分散玻璃纤维。水溶液随后放置在载玻片上并经由图像分析系统收集图像。通过ImagePro?软件从图像中选择性挑选玻璃纤，并且该软件基于校准长度自动测量选择的玻璃纤维的长度。测量持续进行，直到计数至少500根玻璃纤维。随后，计算体积平均纤维长度和分布。
[0061]熔接线强度:熔接线强度通过首先如本领域公知的那样由热塑性组合物形成注塑成型线栅阵列(“LGA”)连接器(尺寸为49mmX39mmXlmm)而测定。一旦形成，将该LGA连接器放置在样品夹上。随后通过以5.08毫米/分钟的速度移动的杆对连接器中心施以拉伸力。记录峰值应力作为熔接线强度的评估。
[0062]表面光泽度:光泽度计用于测量表面光泽度。在相对于部件表面85°的入射光角度下在表面的两个不同位置处取光泽度读数，在各位置处进行三次重复测量。取读数的平均值计算该光泽度。任何合适的光泽度计可用于测量光泽度，如来自BYK Gardner GmbH的Micro-TR1-Glossο
[0063]表皮强度(skinstrength):根据 ASTM Test N0.D3359, Method B 进行胶带剥离试验测定不存在任何涂层(例如涂料)的情况下该组合物表面的强度。使用具有PA-2054碳化物尖端1.5毫米X 11齿刀片的Gardco PA-2000套件。所用胶带是PA-280630胶带卷(聚酯绳纤维层压板)。使用来自套件的网格状(crosshatch)切割器在测试表面上彼此垂直地进行切割。随后用来自套件的刷子从测试表面上除去碎片。切割三英寸的一段压敏胶带并将其施加到测试表面上，确保网格状区域被完全覆盖。使用铅笔橡皮擦施加压力并确保胶带完全粘合到测试表面上。在该胶带已经粘合到测试表面上90+/-30秒后，随即使用始终如一的移动以180°角度剥离该胶带。
[0064]实施例1
[0065]由67.375重量％的液晶聚合物、10重量％的玻璃纤维、22重量％的滑石、0.3重量％的Glycolube?P、0.2重量％的三水合氧化铝、0.1重量％的4-联苯酚和0.025重量％的2，6-萘二羧酸(“NDA”)形成热塑性组合物的三(3)个样品。该液晶聚合物由以下物质形成:4_羟基苯甲酸(“HBA”)、2，6-羟基萘甲酸(“HNA”)、对苯二甲酸(“TA”)、4，4’_联苯酚(“BP”)和对乙酰氨基酚(“APAP”)，例如Lee等人的美国专利号5，508，374中所述的。该玻璃纤维获自Owens Corning并具有4毫米的初始长度。
[0066]为了形成该热塑性组合物，将液晶聚合物丸粒在150°C下干燥整夜。随后，将聚合物和Glycolube?P供应到ZSK-25WLE共旋转全啮合双螺杆挤出机的进料喉中，其中螺杆长度为750毫米，螺杆直径为25毫米，L/D比为30。挤出机具有温度区I至9，其分别设定为下列温度:330°c，330°c，310°c，31(rc，31(rc，31(rc，32(rc，32(rc^p32(rc。对于样品 1-2，选择螺杆设计以使得熔融在区4后发生。对样品3，选择螺杆设计以使得熔融在区4之前开始。聚合物通过定容进料器的方式供给至进料喉。该玻璃纤维和滑石如下表所示进料至区4和/或6。一旦熔体共混，样品经单孔股条模头挤出，经水浴冷却，并造粒。
[0067]样品随后以上述方式就纤维长度测试。结果列举在下表1中。
[0068]表1
【权利要求】
1.一种紧凑型相机模块，其包括大体平面的基座，在所述基座上安装镜筒，其中该基座、镜筒或两者具有大约500微米或更小的厚度并由包含热致液晶聚合物与多根纤维的热塑性组合物形成，其中该纤维具有大约80至大约250微米的体积平均长度并且其中至少大约70体积％的该纤维具有大约80至大约250微米的长度。
2.权利要求1的紧凑型相机模块，其中该厚度为大约200至大约400微米。
3.权利要求1或2的紧凑型相机模块，其中该纤维具有大约110至大约180微米的体积平均长度。
4.权利要求3的紧凑型相机模块，其中至少大约70体积％的该纤维具有大约110至大约180微米的长度。
5.前述权利要求任一项的紧凑型相机模块，其中至少大约90体积％的该纤维具有大约80至大约250微米的长度。
6.前述权利要求任一项的紧凑型相机模块，其中该纤维具有大约10至大约35微米的标称直径。
7.前述权利要求任一项的紧凑型相机模块，其中该纤维是玻璃纤维。
8.前述权利要求 任一项的紧凑型相机模块，其中该热致晶体聚合物是含有衍生自4-羟基苯甲酸和/或2，6-羟基萘甲酸的重复单元的芳族聚酯。
9.权利要求8的紧凑型相机模块，其中该芳族聚酯进一步含有衍生自对苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二酚、4，4-联苯酚或其组合的重复单元。
10.前述权利要求任一项的紧凑型相机模块，其中该热塑性组合物进一步包含至少一种矿物填料。
11.权利要求10的紧凑型相机模块，其中该矿物填料是滑石。
12.前述权利要求任一项的紧凑型相机模块，其中该热塑性组合物具有大约0.5至大约IOOPa-S的熔体粘度，所述熔体粘度是根据ASTM Test N0.1238-70在1000秒―1的剪切速率和350°C的温度下测定的。
13.前述权利要求任一项的紧凑型相机模块，其中该热塑性组合物进一步包含官能化合物作为流动改性剂。
14.前述权利要求任一项的紧凑型相机模块，其中热致液晶聚合物构成该组合物的大约30重量％至大约80重量％，并且纤维构成该组合物的大约5重量％至大约16重量％。
15.前述权利要求任一项的紧凑型相机模块，其中该热塑性组合物在85°的入射光角度下具有大约35%或更大的表面光泽度。
16.一种紧凑型相机模块，其包括大体平面的基座，在所述基座上安装镜筒，其中该基座、镜筒或两者具有大约500微米或更小的厚度并由热塑性组合物形成，该热塑性组合物包含大约30重量％至大约80重量％的至少一种热致液晶聚合物和大约5重量％至大约16重量％的多根玻璃纤维，其中该玻璃纤维具有大约100至大约200微米的体积平均长度，并且其中至少大约70体积％的该玻璃纤维具有大约100至大约200微米的长度，并且其中该玻璃纤维具有大约10至大约35微米的标称直径。
17.权利要求16的紧凑型相机模块，其中该厚度为大约200至大约400微米。
18.权利要求16的紧凑型相机模块，其中该玻璃纤维具有大约110至大约180微米的体积平均长度。
19.权利要求18的紧凑型相机模块，其中至少大约70体积％的该玻璃纤维具有大约110至大约180微米的长度。
20.权利要求16的紧凑型相机模块，其中至少大约90体积％的该玻璃纤维具有大约100至大约200微米的长度。
21.权利要求16的紧凑型相机模块，其中该热塑性组合物具有大约0.5至大约IOOPa.s的熔体粘度，所述熔体粘度是根据ASTM TestN0.1238-70在1000秒―1的剪切速率和350°C的温度下测定的。
22.权利要求16的紧凑型相机模块，其中该热塑性组合物在85°的入射光角度下具有大约35%或更大的表 面光泽度。
【文档编号】C08G63/60GK103930464SQ201280056040
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2011年11月15日
【发明者】金荣申, 赵新宇 申请人:提克纳有限责任公司