本发明涉及电子产品制造领域，为一种生产电子产品用的治具材料，具体为一种耐高温防静电材料及其制备方法。
背景技术：
治具是一种大类工具，主要是作为协助控制位置或动作的一种工具。传统的治具都是先制造板材，再通过CNC车床加工形成最终需要的产品。这种方式加工的过程具有以下的缺点：1、边角料多、浪费材料；2、加工精度差，产生质量差异难以控制；3、效率低下，必须一对一加工，不适合大量及批量生产；4、加工产生大量粉尘，对加工人员的身体和环境造成一定程度的损耗。并且传统的治具成型材料多采用金属材料，而通过金属材料成型的治具在进行电子产品加工制造时，会因为金属的带电子属性产生静电效果。这样就会造成电子元器件受到外加电场的影响，严重时会造成电子元器件的击穿。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种耐高温防静电材料，具有耐高温和防静电的技术效果，并且能够实现通过热固化成型。使用此种材料成型后用于治具具有防静电、耐高温、成型效果好的技术效果。
本发明是这样实现的：
一种耐高温防静电材料，主要由按照重量百分比的以下组分制作而成：
氧化铁粉15～25％；石墨粉10～15％；碳纤维15～30％；玻璃纤维15～25％；粘合剂25～45％；粘合剂主要由耐高温树脂和热固化剂组成，且耐高温树脂与热固化剂的重量比例为10:1～1.5。
本发明还提供了一种上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
将混合后的氧化铁粉、石墨粉、碳纤维、玻璃纤维以及粘合剂进行热固化处理。
上述方案的有益效果：本发明提供了一种耐高温防静电材料，通过在材料组合物种添加碳纤维和玻璃纤维实现了材料的防静电效果，通过添加氧化铁粉实现了材料的耐高温效果，解决了传统治具材料因为静电而造成的击穿电器元件的技术问题，实现了耐高温和防静电的技术效果。通过高温树脂和热固化剂实现了材料通过热固化就可以成型的技术效果。并且通过多种物质的组合，在保证了耐高温防静电材料能实现耐高温和防静电的技术效果的同时，还增强了材料的力学性能，与传统的材料相比具有较高的抗弯强度和力学支撑性能。
本发明还提供了一种耐高温防静电材料的制备方法，通过热固化成型使耐高温防静电材料的成型过程较为简单。只需将材料放置于模具中固化成型不需要再做其他的处理即可得到成型的治具。具有精度高，效果高的技术效果，并且降低了材料的浪费和降低了环境的污染。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本发明实施例的耐高温防静电材料及其制备方法进行具体说明：
一种耐高温防静电材料，主要由按照重量百分比的以下组分制作而成：
氧化铁粉15～25％；石墨粉10～15％；碳纤维15～30％；玻璃纤维15～25％；粘合剂25～45％。
本实施例中的粘合剂主要由耐高温树脂和热固化剂组成，且耐高温树脂与热固化剂的重量比例为10:1～1.5。
氧化铁粉是氧化铁的粉末化物质，普遍使用于各种工业领域，为粉末冶金的主要基料，用来冶炼各种磁性合金和其他高级合金钢。由硫酸亚铁或氧化铁黄或下脚铁混经高温煅烧而得，或直接从液体介质中制成。本实施例中的氧化铁粉的目数为60～80目，氧化铁粉占总质量的15～25％，进一步优选为17～22％。氧化铁粉的粗细程度不宜过大也不宜过小，当时墨粉直径过大时，容易造成分散不均匀的技术缺陷，使最终成型的耐高温防静电材料的个别表面含有氧化铁粉较少，容易造成局部效果差的技术缺陷。
石墨粉又称石墨碳素，质软呈黑灰色。石墨粉是化学反应很灵敏的物质，在不同的环境里面他的电阻率都会变，电阻值会变。但石墨粉是很好的非金属导电物质，在绝缘的物体内保持石墨粉不间断，呈细线状的情况下也会通电。并且石墨粉具有耐高温性，石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨粉还具有导电和导热性，石墨粉的导热性超过钢、铁、铅等金属材料。且石墨粉的导热系数随温度升高而降低，在极高的温度下，石墨成绝热体。本实施例中的石墨粉的目数为100～200目，石墨粉占材料总质量的10～15％，进一步优选为11～14％。石墨粉的粗细程度不宜过大也不宜过小，当石墨粉直径过大时，容易造成分散不均的技术缺陷，使最终成型的耐高温防静电材料的个别表面不含有石墨，容易造成局部防静电效果差。
碳纤维，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维具有耐腐蚀、高模量的特性。碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。具有良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。碳纤维在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。本实施例中，碳纤维占材料总质量的15～30％，进一步优选为20～25％。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高的优先。主要用于用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等领域。本实施例中玻璃纤维的含量占材料总质量的15～25％，进一步优选为16～23％。
本实施例中的玻璃纤维和碳纤维进行搭配使用，在保证了耐高温防静电材料的电学性能和力学性能的同时降低了成本。可根据不同的情况来调节玻璃纤维和碳纤维之间的含量组合。
粘合剂用于材料中各组分之间的粘合和固定成型，本实施例中粘合剂主要由耐高温树脂和热固化剂组成，且耐高温树脂与热固化剂的重量比例为10:1～1.5。当热固化剂的含量过高时，会产生固化过剩的效果，会造成成型后的耐高温防静电材料的力学性能的降低。当热固化剂的含量过低时，会造成耐高温防静电材料的固化程度低，甚至出现材料无法成型的技术缺陷。
耐高温树脂广泛应用于航空、航天、电子、机械等领域，在人类的生产生活中起着重要的作用。目前，常用的耐高温树脂有环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚芳炔树脂。本实施例中的耐高温树脂为双马来酰亚胺树脂。
固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化(交联)剂来完成的。本实施例中的热固化剂包括热固化剂包括乙二胺、三胺、多乙烯、多胺中的任意一种或多种，进一步优选为乙二胺。
上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
将混合后的氧化铁粉、石墨粉、碳纤维、玻璃纤维以及粘合剂进行热固化处理。
混合氧化铁粉、石墨粉、碳纤维、玻璃纤维以及粘合剂的方法包括：
将氧化铁粉、石墨粉、粘合剂分散于溶剂中得到浆料，将浆料分散于由碳纤维、玻璃纤维组成的纤维毡上。
进一步的，将氧化铁粉、石墨粉以及粘合剂分散于溶剂中的方法包括：
先将耐高温树脂溶于溶剂中，再加入固化剂、石墨粉、氧化铁粉进行搅拌使其分散，得到浆料。
进一步的，将浆料分散于由碳纤维、玻璃纤维组成的纤维毡的方法包括：
将浆料均匀的涂敷于纤维毡。
进一步的，热固化处理涂敷有浆料的纤维毡的方法包括：纤维毡于130～150℃、5～8MPa的条件下固化2分钟，再升温至230℃、7～9MPa固化1分钟，保压冷却至100℃以下。本实施例中采用分段式加热固化方法，通过两种温度的选择，使纤维毡的固化效果更优，成型效果更好，保证了成型后的耐高温防静电材料具有较高的力学性能。
较佳地，本实施例中溶剂包括甲苯、丙酮、乙酸乙酯中的任意一种或几种。进一步的，在本实施例中溶剂选用丙酮。本实施例中的溶剂的用量选择可根据具体情况，溶剂的量能达到将耐高温树脂、固化剂、石墨粉、氧化铁粉完全溶于其中即可。
本实施例中的纤维毡的组成方法可为碳纤维与玻璃纤维进行叠加组合还可以为碳纤维与玻璃纤维进行拼接组合。优选为叠加组合，即外层为碳纤维内层为玻璃纤维。
在热固化处理涂敷有浆料的纤维毡之前还可选择的进行预固化处理，即将涂敷有浆料的纤维毡置于真空烘箱内，抽真空让溶剂充分挥发，降低溶剂对热固化处理的影响。预固化用于将浆料中的溶剂排出，降低了溶剂对于耐高温防静电材料成型过程中的影响。但因为在固化过程中通过加热的效果也可将溶剂排出，并且溶剂实际并不参与固化成型的过程。所以，预固化可作为选择方案进行添加。对最终成型后的耐高温防静电材料的耐高温性能和防静电性能布不具有实质性的影响。
以下结合是实施例对本发明的耐高温防静电材料及其制备方法作进一步的详细描述。
实施例1
一种耐高温防静电材料由按重量百分比的以下组分组成：氧化铁粉20％、石墨粉10％、碳纤维20％、玻璃纤维20％、粘合剂30％，其中粘合剂由耐高温树脂和热固化剂组成，其中耐高温树脂占总质量的27.2％，热固化剂占总质量的2.8％。
本实施例中，耐高温防静电材料的总质量为100kg，则氧化铁粉质量为20kg，石墨粉质量为10kg，碳纤维质量为20kg，玻璃纤维质量为20kg，耐高温树脂质量为27.2kg，热固化剂质量为2.8kg。
上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
先将耐高温树脂27.2kg溶于溶剂中，再在溶剂中加入热固化剂2.8kg、石墨粉10kg、氧化铁粉20kg并进行搅拌使其分散，得到浆料。将浆料涂敷于由碳纤维20kg、玻璃纤维20kg组成的纤维毡上。将纤维毡置于模具中进行热固化处理，于130℃、5MPa的条件下固化2min，再将模具升温至230℃、7MPa条件下固化1min，保持模具内压力不变降低温度至100℃以下，卸模得到耐高温防静电材料。
实施例2
一种耐高温防静电材料由按重量百分比的以下组分组成：氧化铁粉15％、石墨粉15％、碳纤维20％、玻璃纤维20％、粘合剂30％，其中粘合剂由耐高温树脂和热固化剂组成，其中耐高温树脂占总质量的26.1％，热固化剂占总质量的3.9％。
本实施例中，耐高温防静电材料的总质量为100kg，则氧化铁粉质量为15kg，石墨粉质量为15kg，碳纤维质量为20kg，玻璃纤维质量为20kg，耐高温树脂质量为26.1kg，热固化剂质量为3.9kg。
上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
先将耐高温树脂26.1kg溶于溶剂中，再在溶剂中加入热固化剂3.9kg、石墨粉15kg、氧化铁粉15kg并进行搅拌使其分散，得到浆料。将浆料涂敷于由碳纤维20kg、玻璃纤维20kg组成的纤维毡上。将纤维毡置于模具中进行热固化处理，于130℃、5MPa的条件下固化2min，再将模具升温至230℃、7MPa条件下固化1min，保持模具内压力不变降低温度至100℃以下，卸模得到耐高温防静电材料。
实施例3
一种耐高温防静电材料由按重量百分比的以下组分组成：氧化铁粉25％、石墨粉10％、碳纤维15％、玻璃纤维25％、粘合剂30％，其中粘合剂由耐高温树脂和热固化剂组成，其中耐高温树脂占总质量的27.2％，热固化剂占总质量的2.8％。
本实施例中，耐高温防静电材料的总质量为100kg，则氧化铁粉质量为25kg，石墨粉质量为10kg，碳纤维质量为15kg，玻璃纤维质量为25kg，耐高温树脂质量为27.2kg，热固化剂质量为2.8kg。
上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
先将耐高温树脂27.2kg溶于溶剂中，再在溶剂中加入热固化剂2.8kg、石墨粉10kg、氧化铁粉25kg并进行搅拌使其分散，得到浆料。将浆料涂敷于由碳纤维15kg、玻璃纤维25kg组成的纤维毡上。将纤维毡置于模具中进行热固化处理，于140℃、7MPa的条件下固化2min，再将模具升温至230℃、9MPa条件下固化1min，保持模具内压力不变降低温度至100℃以下，卸模得到耐高温防静电材料。
实施例4
一种耐高温防静电材料由按重量百分比的以下组分组成：氧化铁粉18％、石墨粉12％、碳纤维30％、玻璃纤维15％、粘合剂25％，其中粘合剂由耐高温树脂和热固化剂组成，其中耐高温树脂占总质量的22.8％，热固化剂占总质量的2.2％。
本实施例中，耐高温防静电材料的总质量为100kg，则氧化铁粉质量为18kg，石墨粉质量为12kg，碳纤维质量为30kg，玻璃纤维质量为15kg，耐高温树脂质量为22.8kg，热固化剂质量为2.2kg。
上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
先将耐高温树脂22.8kg溶于溶剂中，再在溶剂中加入热固化剂2.2kg、石墨粉12kg、氧化铁粉18kg并进行搅拌使其分散，得到浆料。将浆料涂敷于由碳纤维30kg、玻璃纤维15kg组成的纤维毡上。将纤维毡置于模具中进行热固化处理，于150℃、5MPa的条件下固化2min，再将模具升温至230℃、7MPa条件下固化1min，保持模具内压力不变降低温度至100℃以下，卸模得到耐高温防静电材料。
实施例5
一种耐高温防静电材料由按重量百分比的以下组分组成：氧化铁粉15％、石墨粉10％、碳纤维15％、玻璃纤维15％、粘合剂45％，其中粘合剂由耐高温树脂和热固化剂组成，其中耐高温树脂占总质量的40.9％，热固化剂占总质量的4.1％。
本实施例中，耐高温防静电材料的总质量为100kg，则氧化铁粉质量为15kg，石墨粉质量为10kg，碳纤维质量为15kg，玻璃纤维质量为15kg，耐高温树脂质量为40.9kg，热固化剂质量为4.1kg。
上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
先将耐高温树脂40.9kg溶于溶剂中，再在溶剂中加入热固化剂4.1kg、石墨粉10kg、氧化铁粉15kg并进行搅拌使其分散，得到浆料。将浆料涂敷于由碳纤维15kg、玻璃纤维15kg组成的纤维毡上。将纤维毡置于模具中进行热固化处理，于140℃、6MPa的条件下固化2min，再将模具升温至230℃、8MPa条件下固化1min，保持模具内压力不变降低温度至100℃以下，卸模得到耐高温防静电材料。
实施例6
一种耐高温防静电材料由按重量百分比的以下组分组成：氧化铁粉15％、石墨粉10％、碳纤维15％、玻璃纤维15％、粘合剂45％，其中粘合剂由耐高温树脂和热固化剂组成，其中耐高温树脂占总质量的40.9％，热固化剂占总质量的4.1％。
本实施例中，耐高温防静电材料的总质量为100kg，则氧化铁粉质量为15kg，石墨粉质量为10kg，碳纤维质量为15kg，玻璃纤维质量为15kg，耐高温树脂质量为39.2kg，热固化剂质量为5.8kg。
上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
先将耐高温树脂39.2kg溶于溶剂中，再在溶剂中加入热固化剂5.8kg、石墨粉10kg、氧化铁粉15kg并进行搅拌使其分散，得到浆料。将浆料涂敷于由碳纤维15kg、玻璃纤维15kg组成的纤维毡上。将纤维毡置于模具中进行热固化处理，于150℃、8MPa的条件下固化2min，再将模具升温至230℃、9MPa条件下固化1min，保持模具内压力不变降低温度至100℃以下，卸模得到耐高温防静电材料。
实施例7
一种耐高温防静电材料由按重量百分比的以下组分组成：氧化铁粉20％、石墨粉10％、碳纤维20％、玻璃纤维20％、粘合剂30％，其中粘合剂由耐高温树脂和热固化剂组成，其中耐高温树脂占总质量的27.2％，热固化剂占总质量的2.8％。
本实施例中，耐高温防静电材料的总质量为100kg，则氧化铁粉质量为20kg，石墨粉质量为10kg，碳纤维质量为20kg，玻璃纤维质量为20kg，耐高温树脂质量为27.2kg，热固化剂质量为2.8kg。
上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
先将耐高温树脂27.2kg溶于溶剂中，再在溶剂中加入热固化剂2.8kg、石墨粉10kg、氧化铁粉20kg并进行搅拌使其分散，得到浆料。将浆料涂敷于由碳纤维20kg、玻璃纤维20kg组成的纤维毡上。将纤维毡置于真空烘箱内抽真空20min，再将纤维毡置于模具中进行热固化处理，于130℃、5MPa的条件下固化2min，再将模具升温至230℃、7MPa条件下固化1min，保持模具内压力不变降低温度至100℃以下，卸模得到耐高温防静电材料。
实施例8
一种耐高温防静电材料由按重量百分比的以下组分组成：氧化铁粉18％、石墨粉12％、碳纤维30％、玻璃纤维15％、粘合剂25％，其中粘合剂由耐高温树脂和热固化剂组成，其中耐高温树脂占总质量的22.8％，热固化剂占总质量的2.2％。
本实施例中，耐高温防静电材料的总质量为100kg，则氧化铁粉质量为18kg，石墨粉质量为12kg，碳纤维质量为30kg，玻璃纤维质量为15kg，耐高温树脂质量为22.8kg，热固化剂质量为2.2kg。
上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
先将耐高温树脂22.8kg溶于溶剂中，再在溶剂中加入热固化剂2.2kg、石墨粉12kg、氧化铁粉18kg并进行搅拌使其分散，得到浆料。将浆料涂敷于由碳纤维30kg、玻璃纤维15kg组成的纤维毡上。将纤维毡置于真空烘箱内抽真空25min，再将纤维毡置于模具中进行热固化处理，再将纤维毡置于模具中进行热固化处理，于150℃、5MPa的条件下固化2min，再将模具升温至230℃、7MPa条件下固化1min，保持模具内压力不变降低温度至100℃以下，卸模得到耐高温防静电材料。
实施例9
一种耐高温防静电材料由按重量百分比的以下组分组成：氧化铁粉15％、石墨粉10％、碳纤维15％、玻璃纤维15％、粘合剂45％，其中粘合剂由耐高温树脂和热固化剂组成，其中耐高温树脂占总质量的40.9％，热固化剂占总质量的4.1％。
本实施例中，耐高温防静电材料的总质量为100kg，则氧化铁粉质量为15kg，石墨粉质量为10kg，碳纤维质量为15kg，玻璃纤维质量为15kg，耐高温树脂质量为39.2kg，热固化剂质量为5.8kg。
上述耐高温防静电材料的制备方法，包括以下步骤：
先将耐高温树脂39.2kg溶于溶剂中，再在溶剂中加入热固化剂5.8kg、石墨粉10kg、氧化铁粉15kg并进行搅拌使其分散，得到浆料。将浆料涂敷于由碳纤维15kg、玻璃纤维15kg组成的纤维毡上。将纤维毡置于真空烘箱内抽真空30min，再将纤维毡置于模具中进行热固化处理，于150℃、8MPa的条件下固化2min，再将模具升温至230℃、9MPa条件下固化1min，保持模具内压力不变降低温度至100℃以下，卸模得到耐高温防静电材料。
试验例1
实施例1～9的耐高温防静电材料的表面电阻通过MCP-HT260型电阻率测试仪测得；实施例1～9中的耐高温防静电材料的抗弯强度通过PT-307三点四点抗弯强度测试仪测得。测试结果如表1所示，表1中列了实施例1～9中制得的耐高温防静电材料的主要性能指标。
表1
根据防静电产品标准要求，静电耗散型材料的表面电阻为106Ω～109Ω。本发明实施例1～9中的耐高温防静电材料的表面电阻为106Ω～108Ω，则实施例1～9提供的耐高温防静电材料具有防静电效果。
本实施例1～9的抗弯强度在362～410之间，表明实施例1～9提供的耐高温防静电材料具有良好的力学性能。
实施例1～9中的吸水率均小于0.2％，说明实施例1～9具有良好的抗水性，不易受到水分的腐蚀。
此外，对实施例1～9提供的耐高温防静电材料进行高温测试，经测试实施例1～9中的耐高温防静电材料在350℃短期使用20秒，在260℃可长期使用，说明实施例1～9中的耐高温防静电材料具有良好的耐高温的技术效果。
根据以上的技术效果，本发明提供的耐高温防静电材料可适用于SMT装具中的各项过程，可主要用于制作SMT托盘治具，并具有以下功用：
支持薄型基板或软性电路板；可用于不规则外型的基板；可承载多连板以提高生产率。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有技术方案。