一种抗静电环状嵌段共聚物组合物及其制备方法和应用与流程

本发明属于树脂组合物，具体涉及一种抗静电环状嵌段共聚物组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，随着人工智能、5g、新能源车和互联网等新应用领域的快速发展，半导体市场取得了蓬勃发展；晶圆一直呈现供不应求之态势，在强劲的需求带领之下，势必加速晶圆厂和半导体芯片企业的快速兴建。

2、晶圆载具是用于在晶圆加工制程中以及工厂之间将晶圆进行存储、传送、运输以及防护的一种工具。晶圆载具种类很多，且各有应用，如前开式晶圆传送盒foup可用于制造工厂内半导体制程中，前开式晶圆运输盒fosb可用于制造工厂之间的运输，晶片花篮可用于晶片的清洗等。随着半导体技术不断发展，对晶圆载具的要求也更高，晶圆载具行业准入门槛较高。半导体行业对晶圆载的要求如下：(1)高洁净度；(2)良好的耐磨性；(3)抗静电；(4)尺寸稳定；(4)可回收再利用。然而，为满足全球半导体客户的高阶晶圆制程能够大批量生产，必须确保其优异的防污染和防缺陷性能，以提高客户制程产品良率。因此，晶圆载具对高分子材料提出了极其苛刻的要求。

3、由于一般树脂存在较高电阻率、较高收缩率、较低耐热性、较高的残留量、较高的水蒸气透过性等问题，导致这样的树脂无法直接应用于晶圆载具类产品。

4、cbc(cyclic block copolymer)树脂是一种经由特殊的高效触媒将苯乙烯与共轭烯共聚物以全氢化技术制得的新型环状嵌段共聚高分子，其化学结构式如下：

5、这种新颖的树脂材料具有极致洁净和超高透明度的优点，还具有极佳的热氧化稳定性、优异耐化学性、低吸水率和低密度等特性，该材料应用于半导体晶圆载具领域具有天然的优势。然而，未改性的环状嵌段共聚(cbc)树脂材料仍存在明显的缺点不能直接应用于半导体晶圆载具：①抗静电性能差；②机械强度偏低；③收缩率偏高；所以，想要将cbc树脂材料要应用于半导体晶圆载具必须通过改性手段解决上述存在的缺点。

6、因此，期待开发一种抗静电性能和机械性能优异，且具有低收缩率和优异耐热性能的抗静电环状嵌段共聚物组合物。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗静电环状嵌段共聚物组合物及其制备方法和应用，所述抗静电环状嵌段共聚物组合物具有良好的抗静电性能优异的机械性能，还具有较低的收缩率，适用于作为半导体晶圆载具。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种抗静电环状嵌段共聚物组合物，所述抗静电环状嵌段共聚物组合物按照重量份包括如下组分：

4、环状嵌段共聚物树脂          100重量份

5、抗静电剂                    2～20重量份。

6、其中，所述抗静电剂可以为4重量份、8重量份、10重量份、12重量份、14重量份、16重量份或18重量份等。

7、本发明提供的抗静电环状嵌段共聚物组合物包括环状嵌段共聚物树脂(cbc树脂)和抗静电剂的组合，通过选择抗静电剂与环状嵌段共聚物树脂在特定用量范围内进行搭配，使得所述抗静电剂在所述环状嵌段共聚物树脂中均匀分布进而构成导电通路，进而使得抗静电环状嵌段共聚物组合物具有良好的抗静电性能和优异的机械性能，还具有较低的收缩率，适用于作为半导体晶圆载具。

8、优选地，所述环状嵌段共聚物树脂可以选择台聚公司的1325、0510或0510hf中的任意一种或至少两种的组合。

9、优选地，所述环状嵌段共聚物树脂的熔融指数为5～25g/min，例如7g/min、9g/min、11g/min、13g/min、15g/min、17g/min、19g/min、21g/min或23g/min等。

10、优选地，所述环状嵌段共聚物树脂的粘均分子量为10000～50000，例如15000、20000、25000、30000、35000、40000或45000等，进一步优选为15000～35000。

11、优选地，所述抗静电剂包括碳纳米管和/或碳纤维，进一步优选为碳纳米管和碳纤维的组合。

12、作为本发明的优选技术方案，在cbc树脂中加入碳纳米管和碳纤维搭配作为抗静电剂，利用所述碳纳米管的纳米尺度和碳纤维的微米尺度，与cbc树脂三相构成新型多尺度复合材料体系，在所述体系中，碳纳米管沿碳纤维径向排列，且分布较均匀，构成对cbc树脂复合材料的三维增强，纳米尺度碳纳米管对层间区域起到独特的力学和导电桥梁作用；同时，所述碳纳米管和碳纤维的耦合协同作用，可达到层内增刚和层间增韧的效果，同时可显著提升复合材料的抗静电性，降低复合材料的尺寸收缩率。

13、优选地，所述碳纤维包括长碳纤维和/或短切碳纤维。

14、优选地，所述短切碳纤维的长度为3～15mm，例如4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm或14mm等。

15、优选地，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。

16、优选地，所述抗静电环状嵌段共聚物组合物中还包括抗氧剂。

17、优选地，所述抗静电环状嵌段共聚物组合物中抗氧剂的含量为0.2～2重量份，例如0.4重量份、0.6重量份、0.8重量份、1重量份、1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份或1.8重量份等。

18、优选地，抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。

19、优选地，所述受阻酚类抗氧剂包括2,2-亚乙基-二(4,6-二-叔丁基苯酚)、三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮中的任意一种或至少两种的组合。

20、优选地，所述亚磷酸酯类抗氧剂包括亚磷酸苯酯、三(壬基酚)亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸苯酯、亚磷酸三壬酯、亚磷酸三辛酯、二(2-甲基-4,6-二(1,3-二甲基乙基)苯基)亚磷酸乙酯、亚磷酸一丁基二苯酯、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯或双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯任意一种或至少两种的组合。

21、优选地，所述抗静电环状嵌段共聚物组合物中还包括润滑剂。

22、优选地，所述抗静电环状嵌段共聚物组合物中润滑剂的含量为0～6重量份且不等于0，例如0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份或5.5重量份等。

23、优选地，所述润滑剂包括邻苯二甲酸丁二酯、芥酸酰胺或油酰胺中的任意一种或至少两种的组合。

24、优选地，所述抗静电环状嵌段共聚物组合物中还包括分散剂。

25、优选地，所述抗静电环状嵌段共聚物组合物中分散剂的含量为0～8重量份且不等于0，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份或7重量份等。

26、优选地，所述分散剂包括偶联剂和/或酸酐改性乙烯类热塑性弹性体。

27、作为本发明的优选技术方案，本发明提供的抗静电环状嵌段共聚物组合物中还包括分散剂，且限定所述分散剂包括偶联剂和/或酸酐改性乙烯类热塑性弹性体，上述分散剂的加入可以使抗静电剂能更充分地与cbc树脂结合，提高抗静电剂在cbc树脂中分散均匀性，从而更有利于增强得到的抗静电环状嵌段共聚物组合物的抗静电性、机械性能和尺寸稳定性。

28、优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂。

29、优选地，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷的任意一种或至少两种的组合；

30、优选地，所述酸酐改性乙烯类热塑性弹性体包括酸酐改性苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯嵌段共聚物和/或酸酐改性苯乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯嵌段共聚物，进一步优选为酸酐改性苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯接枝马来酸酐共聚物。

31、优选地，所述抗静电环状嵌段共聚物组合物中还包括增韧剂。

32、优选地，所述抗静电环状嵌段共聚物组合物中还包括增韧剂的含量为0～12重量份且不等于0，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份或11重量份等。

33、优选地，所述增韧剂包括苯乙烯类弹性体，例如可以选择苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯嵌段共聚物kuraray可乐丽sebs 8004，和/或苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯嵌段共聚物septon。

34、优选地，所述苯乙烯类弹性体包括苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯/乙烯/丙烯嵌段共聚物中的一种或至少两种的组合，进一步优选为苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯嵌段共聚物和/或苯乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯嵌段共聚物。

35、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述抗静电环状嵌段共聚物组合物的制备方法，所述制备方法包括：将环状嵌段共聚物树脂、抗静电剂、抗氧剂、任选地分散剂、任选地润滑剂和任选地增韧剂混合，挤出造粒，得到所述抗静电环状嵌段共聚物组合物。

36、优选地，所述挤出造粒在挤出机中进行。

37、优选地，所述挤出机各区的工作温度分别为：一区150～210℃(例如160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等)、二区210～230℃(例如215℃、220℃或225℃等)、三区230～250℃(例如232℃、234℃、236℃、238℃、240℃、242℃、246℃或248℃等)、四区240～260℃(例如242℃、246℃、248℃、250℃、252℃、254℃、256℃或258℃等)、五区250～260℃(例如252℃、254℃、256℃或258℃等)、六区250～260℃(例如252℃、254℃、256℃或258℃等)和机头250～260℃(例如252℃、254℃、256℃或258℃等)。

38、优选地，所述挤出机的螺杆转速为300～400rpm，例如310rpm、320rpm、330rpm、340rpm、350rpm、360rpm、370rpm、380rpm或390rpm等。

39、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的抗静电环状嵌段共聚物组合物半导体晶圆载具中的应用。

40、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

41、(1)本发明提供的抗静电环状嵌段共聚物组合物包括环状嵌段共聚物树脂和抗静电剂的组合，对上述两个个组分的含量进行优化处理，从而显著提高了cbc树脂的抗静电性、机械性能和降低材料的收缩率，得到了兼具优异抗静电性、机械性能和尺寸稳定的抗静电环状嵌段共聚物组合物。

42、(2)具体而言，本发明提供的抗静电环状嵌段共聚物组合物的表面电阻率为105～107ohms，收缩率为0.65～0.83％，弯曲强度为65～96mpa，弯曲模量为1980～5010mpa，冲击强度为20～59j/m，玻璃化转变温度为120～124℃。