专利名称：超洁净永久防静电屏蔽包装袋及组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包装袋，更具体地，涉及一种采用了永久性抗静电剂IDP(Intrinsic Dissipative Polymer)的超洁净永久防静电屏蔽的包装袋。
背景技术：
随着半导体和晶元片设计的快速更新以及其制造业的蓬勃发展，静电敏感电子元器件的生产工序及运输对该领域使用的包装袋的要求也越来越高，主要体现在对包装袋防静电性能和洁净性能的要求越来越严格。然而目前正在使用的包装袋，例如通用塑料聚乙烯(PE)包装袋和工程塑料聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合包装袋，很难兼顾防静电性能和洁净性能。
通用塑料PE包装袋和工程塑料PET复合包装袋(如图1所示)通常以添加或涂敷抗静电剂的技术来解决材料的防静电性能。抗静电剂是一种能够减少或消除静电产生的添加剂，其通过降低表面电阻达到减少或消除静电。由于普通的抗静电剂是低分子材料，添加到塑料中容易迁移到材料表面，或直接涂敷于材料表面，容易产生有机挥发性物质的污染，而达不到洁净性能要求，并且随着表面活性剂不断迁移到表面，而逐渐丧失抗静电效果，特别是在摩擦工况下，其抗静电性能的下降更为明显。
因此，需要一种同时具有优良的防静电性能和洁净性能的材料来制备静电敏感电子元器件领域所需的包装袋。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的主要目的在于通过永久性抗静电剂IDP与塑料基材的共混改性而提供一种超洁净永久防静电屏蔽的包装袋。
根据本发明的一种用于制作永久性抗静电包装袋的组合物，包括塑料基材51-92％(重量)、永久性抗静电剂5-40％(重量)、增容剂1-5％(重量)、分散剂1-3％(重量)、抗氧化剂约1％(重量)的共混物。
根据本发明的组合物，其中，所述塑料基材为聚乙烯或PET。
根据本发明的组合物，其中，所述永久性抗静电剂为基于聚酰胺/聚醚嵌段材料的聚合材料。
根据本发明的组合物，其中，所述增容剂为丙烯酸酯与乙烯、丙烯类烯烃的聚合物。
根据本发明的组合物，其中，所述分散剂为磺酸酯类聚合物。
根据本发明的组合物，其中，所述抗氧化剂为有机亚磷酸酯和受阻酚为主体的抗氧化体系稳定剂。
根据本发明的组合物，其中，所述永久性抗静电剂为己二酸-己内酰胺-聚乙二醇聚合物。
根据本发明的一种永久性抗静电包装袋，由永久性抗静电材料的塑料膜和金属薄膜复合而成，其特征在于所述永久性抗静电材料是组成为塑料基材51-92％(重量)、永久性抗静电剂5-40％(重量)、增容剂1-5％(重量)、分散剂1-3％(重量)、抗氧化剂约1％(重量)的共混物。
根据本发明的包装袋，其中，所述金属薄膜为铝箔薄膜或镀铝箔薄膜。
根据本发明的包装袋，其中，所述永久性抗静电剂为己二酸-己内酰胺-聚乙二醇聚合物。
根据本发明提供的包装袋具有优良的洁净性和抗静电性能。
图1是传统技术的通用塑料PE表面活性型抗静电材料的微观结构示意图。
图2是本发明永久性抗静电材料的微观结构示意图。
具体实施例方式
本发明通过永久性抗静电剂IDP与塑料基材的共混改性而提供一种超洁净永久防静电屏蔽的包装袋。
组合物本发明提供一种用于制作永久性抗静电包装袋的组合物，包括塑料基材51-92％(重量)、永久性抗静电剂5-40％(重量)、增容剂1-5％(重量)、分散剂1-3％(重量)、抗氧化剂约1％(重量)。
塑料基材为适于成膜的树脂，优选聚乙烯(PE)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。对于PE树脂，当薄膜的强度要求不高时，可以采用低密度聚乙烯，当需要高强度超薄薄膜时，可采用高密度聚乙烯。当薄膜的拉伸强度要求较高时，优选使用PET树脂。
IDP即固有静电消散聚合物，是一种已经商品化的(主要由国外厂家供应)高分子型抗静电剂，也称为永久抗静电剂。由于其在基材中不易迁移而丧失抗静电效果，因此具有永久的抗静电性能。请参见宜兆龙等的“抗静电剂的研究进展”，《塑料工业》第27卷第5期，1999年9月。现有的高分子型抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型和非离子型或者分为聚醚类、季铵盐类和其它类，例如聚苯乙烯磺酸钠、季铵羧酸内盐共聚物和电荷传递型高分子偶合物等。对于不同种类的高分子型抗静电剂，所适用的树脂的种类并不相同，而且，对于不同加工工艺的产品，对高分子型抗静电剂的要求也不相同，例如，用于进行注射成型的配方可能并不适用于吹塑。
本申请的发明人发现基于聚酰胺/聚醚嵌段材料作为永久性抗静电剂IDP可理想地用于静电敏感电子元器件领域，以制备同时具有优良的防静电性能和洁净性能的薄膜材料，进而制作超洁净永久防静电屏蔽的包装袋。通过实验，本申请的发明人发现在用于本发明所属的技术领域时，基于聚酰胺/聚醚嵌段材料的永久性抗静电剂与PE或PET(添加其它合适的助剂)共混得到的组合物在成膜性和抗静电性方面更好。并且发现，己二酸-己内酰胺-聚乙二醇聚合物(Adipic acid-caprolactam-polyethylene glycol polymer)除了在保持膜的机械性能方面优良外，其抗静电效果更好。因此，优选使用己二酸-己内酰胺-聚乙二醇聚合物。
永久性抗静电剂如前所述，其用量在用于制作永久性抗静电包装袋的组合物中为总重量的5-40％(重量比)，优选15-30％。
分散剂用于改变抗静电剂在塑料基材中的分散效果以提高抗静电性能。虽然现有技术中存在多种分散剂，例如烃类(石蜡油、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡等)、脂肪酸皂类、脂肪酸酯类和脂肪酰胺类、酯类等。本发明优选使用磺酸酯类聚合物作为分散剂。当使用磺酸酯类聚合物作为分散剂时，其可以有效促进抗静电剂在基材中的分散效果。通过实验证明，在选用磺酸酯类聚合物作为分散剂、用己二酸-己内酰胺-聚乙二醇聚合物作为永久抗静电剂的情况下，永久抗静电剂在基材树脂中分散地很好。如果基材树脂、抗静电剂和分散剂选择不当，抗静电剂将难以均匀连续地分布于基材内部，影响抗静电效果。在本发明中，分散剂的使用量为组合物总重量的1-3％。
抗氧化剂是用于提高共混物的抗老化性能的助剂，任何合适的抗氧化剂都可以用于本发明，除了具有优良的抗氧化性外，用于本发明的抗氧化剂还必须在成膜后具有良好的耐抽出性，否则难以满足洁净性的要求。本发明优选使用有机亚磷酸酯和受阻酚为主体的抗氧化体系稳定剂作为抗氧化剂，当用于本发明的组合物时，其具有良好的抗氧化性和耐抽出性。在本发明中，抗氧化剂的使用量为组合物总重量的约1％。本领域技术人员可以根据具体的工艺条件适当改变抗氧化剂的用量，例如0.5-1.5％。
增容剂是用于使两种聚合物处于稳定混溶状态的聚合物助剂。根据本发明的方案使用的增容剂优选为丙烯酸酯与乙烯、丙烯类聚烯烃类的聚合体。在基材树脂为乙烯、永久抗静电剂为己二酸-己内酰胺-聚乙二醇聚合物、分散剂为磺酸酯类聚合物的情况下，采用丙烯酸酯与乙烯的聚合物作为增容剂，可以使永久抗静电剂在基材树脂中均匀、连续地分散。如图2所示，抗静电剂呈连续的网络结构均匀地分布于基材内部。在本发明中，增容剂的使用量为组合物总重量的1-5％。
可选地，本发明的用于制作永久性抗静电包装袋的组合物中还可以根据需要在保持良好的洁净性和永久抗静电性的前提下添加其它助剂，例如增塑剂、热稳定剂、抗冲击改性剂、阻燃剂，颜料等。当制备聚氯乙烯膜时，需要添加增塑剂，例如邻苯二甲酸酯、脂肪二羧酸酯、偏苯三酸酯、聚酯、环氧酯、烷基磺酸苯酯、磷酸酯和氯化石蜡等，尤以邻苯二甲酸酯类最为重要。通常热稳定剂主要用于聚氯乙烯及氯乙烯共聚物作为基材树脂，热稳定剂品种大致包括盐基性铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类等主稳定剂和环氧化合物类、亚磷酸酯类、多元醇类、二酮类等有机辅助稳定剂。由主稳定剂、辅助稳定剂与其他助剂配合而成的复合稳定剂品种，在热稳定剂市场具有举足轻重的地位。但是，由于考虑到洁净性的要求，优选不使用聚氯乙烯等材料作为基材树脂。添加其它助剂的原则是必须保证洁净性和永久抗静电性的要求。
共混根据本发明的组合物的各个成分通过共混得到共混物。聚合物共混物是指通过两种或两种以上均聚物或共聚物的共混而获得的混合物。聚合物共混物中各聚合物组分之间主要是物理结合，但是，在共混改性过程中，也会使得其中不同聚合物大分子之间存在少量化学键，例如在强剪切力作用下的熔融混炼过程中，可能由于剪切作用使得大分子断裂，产生大量自由基，从而形成少量嵌段或接枝共聚物。因此，聚合物共混物不同于一般的共聚高分子化合物，也不同于一般意义上的聚合物掺混物。
聚合物共混物主要采用机械共混法制备，即将各个聚合物组分在混合设备(如高速混合机、双辊混炼机、挤出机)中均匀混炼混合。
在聚合物共混物中，共混物的形态结构对其性能有着至关重要的影响，而其形态结构又首先受到参与共混的聚合物组分之间的热力学相容性的制约，可借助聚合物增容剂促进共混组分之间的相容性，使得各共混组分处于稳定的混容状态。本发明优选使用丙烯酸酯与乙丙烯类聚合物作为增容剂。
本发明的优点在于通过采用永久性抗静电剂IDP、增溶剂等与塑料基材共混改性，使得IDP与塑料基材形成共混物，并且IDP呈连续的网络结构均匀分布于基材内部(如图2所示)，形成导走静电通路，同时IDP与塑料基材共混后分散均匀而不易脱落，也不向外层迁移。从而彻底解决了抗静电剂在塑料基材中的分散问题以及其与基材的结合力问题，首次实现了包装材料在防静电性能和洁净性能方面的均衡，即同时具备优良的防静电性能和洁净性能。
任何现有技术中合适的共混设备均可用于本发明，例如高速混合机、双辊混炼机、挤出机等。本发明采用常规的共混过程实现永久性抗静电剂IDP与塑料基材的共混，例如，由普通的塑料造粒机完成共混过程。共混物的组成为塑料基材51-92％(重量)、永久性抗静电剂IDP5-40％(重量)、增容剂1-5％(重量)、分散剂1-3％(重量)、抗氧化剂约1％(重量)。其中，抗氧化剂的量可以在0.3-1.5％的范围内调整。
塑料膜的制备在共混后，可通过常规的成膜方法制备塑料薄膜。例如，可以采用挤塑吹塑法、T型膜挤塑法、压延成型法等。本发明的实施例中采用挤塑吹塑法成膜。
复合膜的制备本发明优选地通过干式复合方法，采用常规的复合设备(例如，通用的干式复合机)，将上述利用共混制得的永久防静电材料的塑料膜与金属(例如铝箔或镀铝箔)薄膜复合，制成可特别用于敏感电子元器件的包装袋，并且由于金属本身的性能而使得本发明的包装袋兼备电磁屏蔽功能，以及防潮功能。可以采用现有技术中常用的粘合剂(复合胶水)将塑料膜与金属薄膜进行复合。
可选的，金属薄膜与塑料膜的复合可以在制备薄膜的同时进行。
实施例比较例利用现有市售的普通包装袋作为比较例试验所需的材料，其基材树脂为聚乙烯树脂，抗静电剂为表面活性型抗静电剂，季铵盐类阳离子表面活性剂。其微观结构示意图如图1所示。
实施例1由组成为低密度聚乙烯基材74％(重量)、己二酸-己内酰胺-聚乙二醇聚合物20％(重量)、丙烯酸乙酯与乙烯聚合物3％(重量)、磺酸酯2％(重量)、有机亚磷酸酯1％(重量)的共混物制备永久性抗静电材料；吹塑成膜并与铝箔或镀铝箔薄膜复合制得超洁净永久性抗静电包装袋。表1的技术指标在测定时直接使用塑料薄膜而非最终的复合包装袋。
实施例2由组成为高密度聚乙烯基材87％(重量)、己二酸-己内酰胺-聚丙二醇聚合物10％(重量)、丙烯酸丁酯与丙烯聚合物1％(重量)、磺酸酯1％(重量)、受阻酚1％(重量)的共混物制备永久性抗静电材料；吹塑成膜并与铝箔或镀铝箔薄膜复合制得超洁净永久性抗静电包装袋。
实施例3由组成为PET 87％(重量)、己二酸-己内酰胺-聚丙二醇聚合物10％(重量)、丙烯酸丁酯与丙烯聚合物1％(重量)、磺酸酯1％(重量)、受阻酚1％(重量)的共混物制备永久性抗静电材料；吹塑成膜并与铝箔或镀铝箔薄膜复合制得超洁净永久性抗静电包装袋。
实施例4由组成为低密度聚乙烯基材57％(重量)、己二酸-己内酰胺-聚丙二醇聚合物37％(重量)、丙烯酸丁酯与丙烯聚合物4％(重量)、磺酸酯1％(重量)、受阻酚1％(重量)的共混物制备永久性性抗静电材料；吹塑成膜并与铝箔或镀铝箔薄膜复合制得超洁净永久性抗静电包装袋。
表1示出了本发明实施例1的包装袋与比较例的各项技术指标。表中的指标采用通用的测试方法。
表1
实施例2-4中塑料薄膜的技术指标如表2所示。表中的指标采用通用的测试方法。
表2
根据上述表1和表2的内容，本发明提供的组合物制备的包装袋具有良好的抗静电性能。由于各种组合选择适当，该塑料袋的洁净性能也非常优良。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于制作永久性抗静电包装袋的组合物，包括塑料基材51-92％(重量)、永久性抗静电剂5-40％(重量)、增容剂1-5％(重量)、分散剂1-3％(重量)、抗氧化剂约1％(重量)的共混物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述塑料基材为聚乙烯或PET。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述永久性抗静电剂为基于聚酰胺/聚醚嵌段材料的聚合材料。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中，所述增容剂为丙烯酸酯与乙烯、丙烯类烯烃的聚合物。
5.根据权利要求4所述的包装袋，其中，所述分散剂为磺酸酯类聚合物。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中，所述抗氧化剂为有机亚磷酸酯和受阻酚为主体的抗氧化体系稳定剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其中，所述永久性抗静电剂为己二酸-己内酰胺-聚乙二醇聚合物。
8.一种永久性抗静电包装袋，由永久性抗静电材料的塑料膜和金属薄膜复合而成，其特征在于所述永久性抗静电材料是组成为塑料基材51-92％(重量)、永久性抗静电剂5-40％(重量)、增容剂1-5％(重量)、分散剂1-3％(重量)、抗氧化剂约1％(重量)的共混物。
9.根据权利要求8所述的包装袋，其中，所述金属薄膜为铝箔薄膜或镀铝箔薄膜。
10.根据权利要求8所述的包装袋，其中，所述永久性抗静电剂为己二酸-己内酰胺-聚乙二醇聚合物。
全文摘要
本发明公开了一种由永久性抗静电材料和金属薄膜复合而成的具有超洁净永久抗静电屏蔽性能的包装袋，可用于电子产品的包装，特别是敏感电子元器件的包装，其中，该永久性抗静电材料包括组成为塑料基材51－92％(重量)、永久性抗静电剂IDP5－40％(重量)、增容剂1－5％(重量)、分散剂1－3％(重量)、抗氧化剂约1％(重量)的共混物。
文档编号B65D30/02GK101045804SQ200610067408
公开日2007年10月3日 申请日期2006年3月27日 优先权日2006年3月27日
发明者陶峰 申请人:东莞市问鼎静电科技有限公司