[发明专利]通过单体真空沉积和聚合获得的静电荷耗散材料

说明书

发明领域

本发明涉及可用于保护静电敏感电子元件或设备的静电荷耗散材料。

发明背景

电子元件或设备可能对静电放电敏感。装配、处理或操作电子元件或设备时必须小心，以避免可能损坏电子元件或设备的意外静电放电。例如，在某些条件下，人体可产生和携带静电荷。可以在人体与电子元件或设备之间使用静电荷耗散材料，以防止或减少静电生成，从而防止或减少对电子元件或设备的静电放电。静电荷耗散材料可以包括供电子元件或设备工作的个人的装具，以及包装，如用于包裹或分离电子元件或设备以保护电子元件或设备自身的材料。另外，在某些条件下，设备和材料会产生不与人体相互作用的静电荷。例如，堆叠并储存电子元件(如硅片)时用片分离晶片。这些片材必须有助于降低静电荷的积聚，从而保护晶片。

除了防止电子元件或设备被静电放电损坏，这些相同的静电荷耗散材料有时可由于污染而被损坏。引入受控环境(如洁净室)中的颗粒、离子或气体可对污染敏感产品产生不良影响。

期望提供可用于保护敏感电子元件或设备，同时可降低颗粒、离子和/或气体污染可能性的静电荷耗散材料。

发明概述

本发明涉及制备静电荷耗散材料的方法，该方法包括以下步骤：(a)任选地在等离子场中预处理基底；(b)将至少一种单体和至少一种吸湿添加剂闪蒸到真空室中以产生蒸气；(c)在基底上使蒸气冷凝，以便在基底上生成由单体和吸湿添加剂涂层组成的膜；以及(d)固化膜的单体，以便在基底上生成包含吸湿添加剂的聚合物层；其中冷凝步骤是在将聚合物层限制在约3.0μm的最大厚度的蒸气密度和停留时间条件下进行的。静电荷耗散材料可用于电子元件分隔体、衣物制品(如衣服、手套、鞋套和面具)、静电擦拭物和清洗制品、电子器件覆盖件或外壳、以及包装材料。

发明详述

本发明涉及用聚合物和吸湿添加剂的真空沉积法制备的静电荷耗散材料。该方法不仅可以使材料耗散静电荷，而且可以限制颗粒、离子或气体污染的量。

如本文所用，术语“静电荷耗散材料”是指表面电阻率介于10⁶-10¹²Ω/sq之间的材料。

如本文所用，术语“吸湿添加剂”是指吸收并保留水分的材料。

对于等离子涂布法的一般描述，可以参见以引用方式并入本文的美国专利公开7,157,117。

在其优选的实施方案中，本发明的实施步骤为：首先任选地在等离子场中预处理基底，然后立即用真空沉积法在它上面沉积包含至少一种吸湿添加剂的至少一种蒸发单体的薄层。然后将单体膜暴露于电子束场或用其它辐射固化方法使其聚合。用可以捕获基底上的吸湿添加剂的常规方法将单体闪蒸并使其凝结在基底上。控制基底在真空室沉积区内的停留时间，以确保沉积形成非常薄的膜。可以通过控制蒸气密度和移动基底的速度将涂层的厚度限制在约0.02-3μm来实现这一点。

基底可以是合成或天然材料，包括聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚芳酰胺纤维、人造丝纤维、玻璃纤维、碳纤维、基于纤维素的纤维、纸材、棉、羊毛和膜。提供的基底通常为非织造或织造织物或片的形式。

单体选自丙烯酸类、甲基丙烯酸类和乙烯基单体。

吸湿添加剂不含盐并具有羟基、羧基、磺酸基、磷酸基、氨基、酰氨基、胍基、磷酸氢烷基或芳基酯、硫酸氢烷基或芳基酯、醚和亚胺等官能团。吸湿添加剂在混合的吸湿添加剂/聚合物层中的含量介于1-50重量％之间。

本发明的静电荷耗散材料具有通过表面电阻率和静电衰减时间衡量的有用的电子特性。静电荷耗散材料的表面电阻率介于约10⁶至约10¹²Ω/Sq之间。电压为+5或-5kV时，静电荷耗散材料的静电衰减时间小于约2秒。这些电子特性限制静电荷的积聚，从而保护敏感的电子设备和元件。

此外，本发明的静电荷耗散材料具有通过颗粒损耗、无机含水离子损耗和气体损耗衡量的有用的防污染特性。在每m²材料中，对于直径介于0.5-1μm的颗粒而言，静电荷耗散材料的颗粒损耗小于约2,000，对于直径介于1-3μm的颗粒而言小于约1,000，并且对于直径介于3-5μm的颗粒而言小于约200。静电荷耗散材料的无机含水离子损耗小于约50μg/g。静电荷耗散材料的气体损耗小于约200μg/g。这些防污染特性限制洁净室环境的污染物的积聚。