[发明专利]导电性聚酰胺基材

说明书

本发明涉及导电性体系，其包含基材和粘附在基材上的导电性迹线(track)。

导电性迹线通常通过被称为激光直接成型(LDS)的工艺来被涂覆在基材上。这种工艺在例如EP1274288中有描述。在这种工艺中，将非导电性的重金属复合物掺入到基材材料中，之后基材被模塑。然后，以待构建的导电性迹线的模式利用激光束辐照基材。激光辐照的结果是，基材表面被活化，金属种子(metal seed)产生并暴露于基材的表面上。暴露的金属种子通过接下来步骤中的化学还原来被金属化。导电性迹线通常构建于化学镀液中：用铜形成2.5-15μm厚的镀层，然后化学镀镍(1-2.5μm)，之后镀银和/或金(0.05-0.2μm)。每个镀液结束后，在开始随后的化学镀步骤之前需要多个漂洗循环。这种工艺导致沿着激光束已遵循的模式的离子化的、导电性迹线的形成。

这种LDS工艺的缺点在于化学镀步骤非常关键，并且需要非常关注并控制各个组分(包括氢氧化钠、甲醛、螯合物和铜以及多种反应稳定剂)的浓度和质量。这种工艺步骤显然需要大量的知识和持续的关注。此外，从环境的角度看，在这些镀液中使用的化学品和所产生的废物流使得该工艺是无吸引力的并因此处于争议中。因此，利用这种工艺生产的导电性体系不是很环保。此外，LDS工艺中所需的装置昂贵。LDS体系的另一个缺点在于产物中含有镍，而许多人对镍产生或已显示出过敏反应。

因此，存在对其产物更环保的导电性体系的需求。生产那些导电性体系的方法得到开发并由例如Kamyshny等人描述于“The Open Applied Physics Journal”2011，4，19-36中。上述方法包括在喷墨打印工艺中利用金属基油墨打印电路。在这个工艺中，油墨滴从打印头的小孔中被直接喷在基材的指定位置。与普通家庭/办公室使用相反，打印电路时使用的油墨是基于金属的，更明确地，油墨中含有金属纳米颗粒、复合物或金属有机化合物。喷墨打印步骤后通常跟随着烧结工艺，以在迹线中获得导电性。虽然通过这种基于喷墨的打印技术生产的导电性体系较环保，但它们存在以下缺点：它们不能使用所有种类的基材提供在基材与导电性迹线之间具有所需要的粘附水平的导电性体系。

目前，克服这种缺点的大多数解决方案由提供新类型的油墨组成，但这些解决方案相当复杂。极少有努力涉及提供能够增加基材与导电性迹线之间的粘附性的替代性基材。

因此，存在对其产物更环保的导电性体系的需求，同时这些体系仍然满足多种要求，尤其是对于基材与导电性迹线之间的粘附性的要求。本发明的目标在于提供这些体系并克服或者至少减少现有技术的缺点。

通过包含基材和粘附在基材上的导电性迹线的导电性体系已出人意料地实现了这个目标，其中基材包含半芳香聚酰胺且导电性迹线是通过喷印获得的。

已经发现根据本发明的包含半芳香聚酰胺基材的导电性体系导致基材与导电性迹线之间的良好粘附水平，粘附水平是通过根据ASTM D3359-08D试验方法B的所谓的“划格法测试”(“cross hatching test”)测得的。

因此，本发明提供如上所述的导电性体系，其中基材与导电性迹线之间的粘附性具有根据ASTM D3359-08D试验方法B的4B或5B等级。

如下文所示，由于其它高性能聚合物(例如液晶聚合物、LCP)未能通过粘附性试验，所以半芳香聚酰胺基材提供如此良好的粘附性是令人惊讶的。此外，根据本发明的半芳香聚合物能够承受高于200℃的相对高的烧结温度。

另外，即使暴露于高湿度和高温度条件下很长时间，本发明的导电性体系仍然保持高粘附性。这使得导电性体系尤其适用于电子设备中的某些应用，例如移动器材的天线。

根据本发明的利用喷印工艺制备的导电性体系的另一个优势在于导电性迹线的高度能够比采用经由LDS工艺涂覆的导电性体系时低体系。当在基于喷墨的工艺中使用银作为导电性迹线材料时，约几μm的高度通常就足够了，但LDS工艺中获得的迹线高度通常至少为15-20μm。较低的迹线高度意味着制备中需要较少的贵金属或金属合金，因此与现有技术体系相比整个导电性体系的成本降低。

根据本发明，基材包含半芳香聚酰胺。因此，基材还可包含其它组分或聚合物。然而，优选地，基材包括基于基材总重量的至少30重量％、优选地至少40重量％的半芳香聚酰胺。

特别地，本发明提供导电性体系，其中基材由下述物质组成：

(A)30-100重量％的半芳香聚酰胺，

(B)0-50重量％的至少一种其它聚合物

(C)0-60重量％的增强剂

(D)0-15重量％的至少一种添加剂。