[发明专利]可模塑的胶囊和制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及导电聚合物,具体来说，涉及用于模塑的导电地掺杂的基于树脂的材料，其包含模塑时基本上在基础树脂之内匀化的微米导电粉末、微米导电纤维、或其组合。更具体地说，本发明涉及可模塑的胶囊和用于形成这种可模塑的胶囊的方法,其中该可模塑的胶囊可用于模塑导电制品。

背景技术

基于树脂的聚合物材料用于制造多种制品。这些聚合物材料组合许多杰出的特征,例如优异的强度和重量比、腐蚀电阻、电学隔离等，易于使用各种熟知的模塑方法来制造。许多基于树脂的聚合物材料已引入市场来提供有用的特征的组合。

尽管具有许多杰出的特征,不幸的是，基于树脂的聚合物材料通常是热能和电能的不良导体。在需要绝缘体的应用中，低热导率可为优势。然而,在其它情况下，基于树脂的材料已知为绝缘体，不良地传导热能或电能，且不能使用。当需要高热导率或电导率时,通常使用导电金属,例如铜或铝或其它金属。固体金属导体的不足之一是这些材料的密度。例如在电学和热学应用例如用于航空、卫星、车辆或甚至用于手持装置中，因固体金属导体造成的重量是显著的。因此，需要用密度更小的材料来取代固体金属导体。因为基于树脂的材料是通常密度比金属小得多,并可具有金属的强度,理论上这些材料是金属的良好替代品。然而,必须解决低传导率的问题。

本领域已尝试形成导热和导电的基于树脂的材料。这种材料存在两大类,固有地导电和非固有地导电。固有地导电基于树脂的材料也可称作共轭树脂,其包含在聚合物之内连接的络合的碳分子,这增加材料的传导率。不幸的是，固有地导电基于树脂的材料通常难以制造，非常昂贵，且受限于传导率。非固有地导电基于树脂的材料也称作掺杂材料,其通过在基础树脂材料之内混合导电填料或掺杂剂例如导电纤维、粉末、或其组合来形成,导致以模塑的形式增加传导率。本领域已证明金属和非金属填料在复合材料中提供显著增加的传导率，同时保持有竞争力的成本。

本发明的主要目标是提供可模塑的胶囊，其在模塑时的混合循环中有效地延时释放(timereleases)导电填料,和在所得基础树脂聚合物基质之内基本上匀化导电掺杂剂。

发明内容

本发明的一些实施方式包含形成可模塑的胶囊的方法，所述方法包含提供导电纤维的束,加热该束,将基于树脂的材料沉积到该束上以形成复合材料股,和将该复合材料股分段成可模塑的胶囊。

在一些实施方式中,加热包含将该束加热到接近所述基于树脂的材料的熔融温度的温度。在其它实施方式中,加热包含将该束加热到大于所述基于树脂的材料的熔融温度的温度。在其它实施方式中,加热包含将该束加热到大于所述基于树脂的材料的玻璃化转变温度的温度。

在一些实施方式中,加热包含引导(routing)该束通过加热器。在其它实施方式中,该加热器选自下组：对流加热器、辐射加热器、传导电加热器、和它们的任意组合。在这些实施方式的一些中,沉积包含将该束牵拉通过直角模头。

在一些实施方式中,所述基于树脂的材料包含基本上均匀的微米导电材料的混合物。在其它实施方式中,本发明的所述导电纤维是微米导电纤维。在其它实施方式中,该微米导电纤维占该可模塑的胶囊中每一个的总重量的约5％-约50％。又在其它实施方式中,该微米导电纤维包含选自下组的材料：金属或金属合金、具有外部导电镀层的非导电内部芯材料、铁磁材料、和它们的任意组合。在其它实施方式中,该微米纤维的直径是约3-12微米和长度是约2-14mm。

本发明的一些实施方式包含形成可模塑的胶囊的方法，所述方法包含提供导电纤维的束,将基于树脂的材料沉积到该束上以形成复合材料股,在该复合材料股上实施润湿过程,和将该复合材料股分段成可模塑的胶囊。在一些实施方式中,实施润湿过程包含在该股的外侧上施加力。在一些实施方式中,施加力包含至少一个辊。

在一些实施方式中,在施加力之前冷却该股。在其它实施方式中,在施加力之前，将该股的外部部分冷却到低于熔点的温度。又在其它实施方式中,在施加力之前，将该股的外部部分冷却到接近玻璃化转变温度的温度。在其它实施方式中,在施加力之前，将该股的外部部分冷却到低于玻璃化转变温度的温度。且又在其它实施方式中,在该外部部分和该束之间的胶囊的中间部分处于下述温度，其中当施加力时该中间部分的树脂在力的作用下流动。

在一些实施方式中,沉积包含牵拉该束通过直角模头。在其它实施方式中，包含在沉积之前加热该束。其它实施方式包含其中在基本上相同的操作中，实施施加力和分段。