在具有至少一种非导电聚合物的导电炭黑组合物中加宽渗透斜率

摘要

本公开内容涉及热塑性静电耗散(ESD)复合材料。公开的组合物包含热塑性树脂相和填料组合物，所述填料组合物包含导电炭黑和分散于所述热塑性树脂相内的非导电聚合物。还公开了用于制造所公开的复合材料的方法和包含其的制品。

说明书

背景技术

静电耗散材料(electrostatic dissipative material)经常用于灵敏的电子 装置中以减少和/或防止潜在的危险电荷的积累。例如，在半导体和汽车工 业中，静电荷的积累会导致对电子部件的永久性损坏并且可以导致危险的 状况。

常规的静电耗散材料在聚合物基质或连续的聚合物相中使用导电填 料，如，例如导电炭黑，以赋予导电性能。为了有效果，静电耗散材料应 该具有E6至E9欧姆每平方的表面电阻率(ohm/sq)。利用传统材料，渗 透曲线(percolation curve)(表面电阻率相对于填料负载)是陡峭的，如 图1所示，导致填料浓度的窄的范围以达到期望的表面电阻率。这样的话， 导电填料的浓度和/或负载的小的变化会导致材料的静电耗散性能的相当 大的和潜在的不期望的改变。

因此，存在对于可以在更宽范围的组成和加工条件下提供期望的特性 的稳固的静电耗散材料的需要。通过本发明的各种实施方式可以满足该需 要以及其他需要。

发明内容

根据本发明的目的，如本文所体现的和广泛描述的，本发明提供了改 善的静电耗散复合材料。复合材料通常包括热塑性聚合物基质或连续的热 塑性聚合物相和分散的填料相，该填料相包括分散于热塑性聚合物相中的 填料系统或填料组合物。该填料系统或填料组合物通常包含导电炭黑和非 导电聚合物。

在一个示例性实施方式中，本发明涉及静电耗散复合材料，包括

a)连续的热塑性聚合物相中；和

b)包括含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的7.4至10.5的范围的 体积百分数负载存在；以及其中，复合材料表现出10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq 范围的表面电阻率。

在另一个示例性实施方式中，本发明涉及静电耗散复合材料，包括

a)结晶的连续的热塑性聚合物相；和

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的5.0至6.0的范围的 体积百分数负载存在；并且其中，复合材料表现出10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq 范围的表面电阻率。

在另一示例性实施方式中，本发明涉及一种静电耗散复合材料，包括

a)连续的热塑性聚合物相；和

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

其中，复合材料表现出±0.37至±1.0的公差水平。

在更进一步的示例性实施方式中，本发明涉及包含以下各项的静电耗 散复合材料

a)包含至少一种聚碳酸酯的连续的热塑性聚合物相；以及

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.ENSACO 250G导电炭黑；以及

ii.选自由苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的聚四氟乙烯和 MIPELON XM 221U超高分子量聚乙烯组成的组中的至少一种非导电聚 合物；

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的7.4至10.5的范围的 体积百分数负载存在；其中，非导电聚合物以相对于总的填料负载的15 重量％至25重量％范围的量存在；以及其中，复合材料表现出10⁶ohm/sq 到10⁹ohm/sq范围的表面电阻率。

在另一示例性实施方式中，本发明涉及包含以下各项的静电耗散复合 材料

a)结晶的连续的热塑性聚合物相，包含聚对苯二甲酸丁二酯； 和

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.ENSACO 250G导电炭黑；和

ii.MIPELON XM 221U超高分子量聚乙烯；

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的5.0至6.0的范围的 体积百分数负载存在；其中，非导电聚合物以相对于总的填料负载的15 至25重量％的范围的量存在；并且其中，组合物表现出10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的范围的表面电阻率。

在另一示例性实施方式中，本发明涉及静电耗散复合材料，包括

a)连续的热塑性聚合物相，包含选自由聚对苯二甲酸丁二酯和 聚碳酸酯组成的组中的至少一种聚合物；和

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.ENSACO 250G导电炭黑；和

ii.选自由苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的聚四氟乙烯和

MIPELON XM 221U超高分子量聚乙烯组成的组中的至少一种非导 电聚合物；

其中，非导电聚合物以相对于总的填料负载的15-25重量％的量存在； 以及其中，复合材料表现出±0.37至±1.0的公差水平(tolerance level)。

还公开了制造方法和制造包括本发明的制品。

在示例性实施方式中，本发明涉及用于制造静电耗散复合材料的方 法，该方法包括以下步骤

a)提供热塑性聚合物组合物；

b)提供填料组合物，包括

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

c)将填料组合物与热塑性树脂结合以提供复合材料，

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的7.4至10.5范围的体 积百分数负载存在于提供的复合材料中；并且其中，提供的复合材料表现 出10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的表面电阻率。

在另一示例性实施方式中，本发明涉及用于制造静电耗散复合材料的 方法，该方法包括以下步骤

a)提供结晶的热塑性聚合物组合物；

b)提供包含以下各项的填料组合物

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

c)将填料组合物和热塑性聚合物组合物结合以提供复合材料，

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的5.0-6.0的范围的体 积百分数负载存在于提供的复合材料中；并且其中，提供的复合材料表现 出10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的表面电阻率。

在又一示例性实施方式中，本发明涉及用于制造静电耗散复合材料的 方法，该方法包括以下步骤

a)提供热塑性聚合物组合物；

b)提供包含以下各项的填料组合物

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

c)将填料组合物和热塑性聚合物组合物结合以提供复合材料；

其中，提供的复合材料表现出±0.37至±1.0范围的公差水平。

尽管本发明的实施方式可以以特定的法定类别进行描述并要求保护， 例如，系统法定类别，但这只是出于方便的考虑，并且本领域的技术人员 应该理解本发明的每个实施方式可以以任何的法定类别进行描述并要求 保护。除非另有明确说明，本文所列出的任何方法或实施方式绝不是旨在 解释为要求其步骤以特定顺序来进行。因此，在权利要求或说明书中没有 明确说明方法权利要求的步骤限定为特定顺序的情况下，在任何方面推断 顺序绝不是期望的。这适用于用于解释的任何可能的非表达性基础，包括 有关步骤或操作流程的排列的逻辑事物，从语法组织或标点中衍生的普通 含义，或在本说明书中描述的实施方式的数量或类型。

在接下来的说明中将部分地阐述其它优点，或可以通过实践进行学 习。通过在所附权利要求中特别指出的元素和组合将实现并获得这些优 点。如要求保护的，应该理解的是前面的总体描述和以下的详细描述仅是 示例性和说明性的而不是限制性的。

附图说明

结合于说明书中并且构成说明书一部分的附图示出了示例性实施方 式，并且与说明书一起用来解释本文公开的组合物、方法和系统的原理。

图1是示出了表示常规的导电炭黑填充的热塑性树脂静电耗散复合材 料的渗透曲线的图。

图2是示出了对于在包含聚碳酸酯的组合物中单独使用导电炭黑作为 填料组合物或与三种不同高等级的超高分子量聚乙烯(“UHMWPE”)的 每一种组合的实施例中描述的多种发明组合物和比较组合物的表面电阻 率渗透曲线的图。

图3是示出了在单独使用导电炭黑或与苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的 聚四氟乙烯(“TSAN”)组合的实施例中描述的发明组合物和比较组合物 的表面电阻率渗透曲线的图。

图4是示出了在包含聚对苯二甲酸丁二酯(“PBT”)的组合物中单独 使用导电炭黑或与UHMWPE组合的实施例中描述的发明组合物和比较组 合物的表面电阻率渗透曲线的图。

具体实施方式

通过参考以下具体实施方式、实施例、附图和权利要求以及它们之前 和之后的说明可以更容易地理解本发明。然而，在公开和描述本发明的组 合物、制品、装置、系统、和/或方法之前，应该理解本发明，除非另有说 明，并不限制于公开的特定的组合物、制品、装置、系统和/或方法，当然 它们本身是可以变化的。也应该理解的是本文使用的术语是仅用于说明特 定的实施方式的目的，而不是旨在限制本发明。

也提供了本发明的以下说明以能够以最佳的目前已知实施方式的形 式教导本发明。为此，那些相关领域的普通技术人员将认识并理解可以对 本文描述的本发明的各种实施方式进行改变和修改，并且仍能获得本发明 的有益的结果。也将要显而易见的是通过选择本发明的一些特征而不利用 其他特征可以获得本发明的一些期望的益处。因此，那些相关领域中的技 术人员将认识到对本发明的许多修改和调整都是可能的，以及在某些情况 下甚至是希望的，并且因此也是本发明的一部分。因此，提供以下说明作 为本发明的原理的说明而不是对其的限制。

本公开的元素的各种组合也在本发明的范围内，例如来自从属于相同 的独立权利要求的从属权利要求的元素的组合。

此外，应该理解的是，除非另有明确说明，本文阐明的任何方法绝不 旨在解释为要求其步骤以特定的顺序进行。因此，在方法权利要求没有实 际说明其步骤应该遵循的顺序或者在权利要求或说明书中并未另外特别 说明这些步骤应该限制为特定的顺序的情况下，绝不旨在在任何方面推断 顺序。这适用于用于解释的任何可能的非表达性基础，包括有关步骤或操 作流程的排列的逻辑事物；由语法组织或标点衍生的普通含义；以及在本 说明书中描述的实施方式的数量或类型。

本文提及的所有出版物通过引用结合于此以便公开和描述与出版物 所引用的相关的方法和/或材料。

也应该理解的是，本文使用的术语仅仅是为了描述特定的实施方式的 目的，而并不是旨在限制本发明。如在说明书和权利要求中使用的，术语 “包括”可以包括实施方式“由…组成”和“基本由…组成”。除非另有定义， 本文使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属领域技术人员所 通常理解的相同的含义。在本说明书和随附的权利要求中，将引用在本文 中限定的大量术语。

如在说明书和所附权利要求中使用的，除非上下文另外明确地指出， 单数形式“一种”“一个”和“该”包括复数指示物。因此，例如，提及“聚碳酸 酯”包括两种或更多种这类聚碳酸酯的混合物。此外，例如，提及填料包 括两种或更多种这类填料的混合物。

本文中的范围可以表达为从“约”一个特定的值，和/或到“约”另一特定 的值。当表达这类范围时，另一实施例包括从一个特定的值和/或至另一特 定的值。相似地，当数值通过使用先行词“约”表示为近似值时，应理解的 是特定数值形成了另一实施例。进一步应该理解的是每个范围的端点与另 一端点是显著相关的，同时又显著地独立于另一端点。也应该理解的是在 本文公开了许多数值，并且，每个数值也在本文公开为除了其值本身之外 的“约”该特定值。例如，如果公开了值“10”，那么也公开了“约10”。还应 该理解的是也公开了在两个特定单元之间的每个单元。例如，如果公开了 10和15，那么也公开了11、12、13和14。

如本文使用的术语“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件、条件、 部件、或情况可以发生或可以不发生，以及说明包括所述事件或情况可以 发生的情况，以及所述事件或情况可以不发生的情况。

如本文使用的，术语或短语“有效的”、“有效量”或“有效的条件”是指 能够执行功能或特性(其表达有效的量)的这类量或条件。如下文将要指 出的，取决于公认的变量，如所用的材料和观察到的加工条件，所需的确 切数量或特定条件将从一个实施方式到另一个实施方式而变化。因此，并 不总是可能去指定精确的“有效的量”或“有效的条件”然而，应当理解的是 本领域普通技术人员仅使用常规实验可以容易地确定适当的有效量。

本发明公开了用来制备本发明公开的组合物的组分材料以及本文公 开的方法中将使用的组合物本身。在本文中公开了这些和其它材料，以及 应该理解的是当公开这些材料的组合、子集、相互作用、组等时，即当这 些化合物的每种不同的单个和集合的组合和排列的特定引用不可以明确 披露时，本文对每一种进行了特定的考虑和描述。例如，如果公开并讨论 了特定的化合物，并且讨论了可以对包括化合物的多种分子进行的多种修 改，特别考虑的是化合物的每种以及所有的组合和排列以及可能的改变， 除非明确地表明是相反的。因此，如果公开了一类分子A，B，和C并且 公开了一类分子D、E、和F以及组合分子A-D的实施例，那么即使没有 单独引述每一种，每一种单独地和集合地考虑含义组合，认为公开了A-E、 A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F。同样地，也公开了这些的任何 子集或组合。因此，例如，认为公开了亚组A-E、B-F和C-E。这种概念 适用于本申请的所有实施方式包括，但不限于，制备和使用本发明的组合 物的方法中的步骤。因此，如果存在多种可以进行的另外的步骤的话，应 该理解的是利用本发明的方法的任何特定的实施方式或实施方式的组合 可以进行这些另外的步骤中的每一个。

在说明书和随附权利要求中提及的组合物或制品中的特定的元素或 组分的重量份(pbw)，表示组合物或制品中的元素或组分与任何其它元素 或组分的之间的重量关系，其表示为重量份。因此，在包含2重量份的组 分X和5重量份的组分Y的组合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并 且以这种比例存在而不论化合物中是否含有其它组分。

组分的重量百分数(重量％)，除非明确地表明是相反的，是基于包 含组分的配制品或组合物的总重量。例如，如果认为组合物或制品中特定 的元素或组分具有8重量％，应该理解的是该百分数是相对于100％的总 组成百分数。

本文中公开的化合物使用标准命名法进行描述。例如，未被任何指定 基团取代的任何位置应该理解为其化合价由所指定的价键或氢原子填充。 不在两个字母或符号之间的破折号(“-”)用来表示取代基的连接点。例如， -CHO是通过羰基基团的碳连接。除非另外地限定，本文使用的技术术语 和科学术语具有与本发明所属领域技术人员通常理解的相同含义。

如本文使用的术语“烷基基团”是指具有1至24个碳原子的支链或直 链饱和烃基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、 戊基、己基、庚基、辛基、癸基、十四烷基、十六烷基、二十烷基、二十 四烷基等。“低级烷基”是包含1至6个碳原子的烷基。

如本文使用的术语“烷氧基”是通过单个末端醚键连接的烷基基团； 即，“烷氧基”可以限定为-OR，其中，R是如上面限定的烷基。“低级烷氧 基”是包含1至6个碳原子的烷氧基。

如本文使用的术语“烯基”是具有2至24个碳原子和包含至少一个碳- 碳双键的结构式的烃基。不对称结构，如(AB)C＝C(CD)是指包括E和Z 两种异构体。这可以在本文的结构式(其中，存在不对称烯烃)中推测出， 或者它可以明确地由键符号C表示。

如本文使用的术语“炔基基团”是具有2至24个碳原子和包含至少一 个碳-碳三键的结构式的烃基。

如本文使用的术语“芳基”是指任何碳基芳族基团，包括但不限于，苯、 萘等。术语“芳族”还包括“杂芳基基团”，其限定为具有结合至芳族环中的 至少一个杂原子的芳族基团。杂原子的实施例包括但不限于氮、氧、硫和 磷。芳基基团可以是取代的或未取代的。用包括但不限于，烷基、炔基、 烯基、芳基、卤素、硝基、氨基、酯、酮、醛、羟基、羧酸、或烷氧基的 一个或多个基团取代芳基。

如本文使用的术语“环烷基”是由至少三个碳原子组成的非芳族碳基 环。环烷基的实施例包括，但不限于，环丙基、环丁基、环戊基、环己基 等。术语“杂环烷基基团”是如上限定的环烷基基团，其中，环的至少一个 碳原子用杂原子取代，例如但不限于氮、氧、硫或磷。

如本文使用的术语“芳烷基”是具有连接至芳族基团的如上定义的烷 基、炔基或烯基基团的芳基。芳烷基基团的实施例是苄基基团。

如本文使用的术语“羟基烷基”是至少一个氢原子用羟基取代的上述 烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、环烷基、卤代烷基或杂环烷基。

术语“烷氧基烷基基团”限定为至少一个氢原子用上述烷氧基取代的 上述烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、环烷基、卤代烷基或杂环烷基。

如本文使用的术语“酯”由式-C(O)OA表示，其中，A可以是上述烷基、 卤代烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、环烷基、环烯基、杂环烷基或杂 环烯基。

如本文使用的术语“碳酸酯基团”由式-OC(O)OR表示，其中，R可以 是上述氢、烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、环烷基、卤代烷基或杂环 烷基。

如本文使用的术语“羧酸”由式-C(O)OH表示。

如本文使用的术语“醛”由式-C(O)H表示。

如本文使用的术语“酮基”由式-C(O)R表示，其中，R是上述烷基、烯 基、炔基、芳基、芳烷基、环烷基、卤代烷基或杂环烷基。

如本文使用的术语“羰基基团”由式C＝O表示。

如本文使用的术语“醚”由式AOA¹表示，其中，A和A¹可以独立地是 上述烷基、卤代烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、环烷基、环烯基、杂 环烷基或杂环烯基基团。

如本文使用的术语“硫代-氧代基团”由式-S(O)₂R、-OS(O)₂R₄，或 -OS(O)₂OR表示，其中，R可以是上述氢、烷基、烯基、炔基、芳基、芳 烷基、环烷基、卤代烷基或杂环烷基。

如本文使用的术语“数均分子”或“Mn”可以互换使用，并且是指样品中 所有聚合物链的统计平均分子量以及由下式限定

$Mn=\frac{\Sigma N_i{M}_i}{\Sigma N_i}$

其中，M_i是链的分子量和N_i是该分子量的链的数量。通过本领域技 术人员已知的方法可以确定聚合物的Mn，例如聚碳酸酯聚合物或聚碳酸 酯-PMMA共聚物。应该理解的是如本文中使用的，Mn是凝胶渗透色谱法 测得的，并且用聚碳酸酯标准物校准的。例如，利用合适的流动相溶剂使 用交联的苯乙烯-二乙烯基苯柱以1毫克每毫升的样品浓度可以进行凝胶 渗透色谱。

如本文使用的术语“重均分子量”或“Mw”可以互换使用，并且由下式 限定

$Mw=\frac{\Sigma N_i{M_i}^2}{\Sigma N_i{M}_i}$

其中，M_i是链的分子量和N_i是该分子量的链的数量。相比于Mn，在 确定对平均分子量的贡献中Mw考虑到给定链的分子量。因此，给定链的 分子量越大，链对Mw的贡献越大。应该理解的是，如本文使用的，Mw 是凝胶渗透色谱测得的。在某些情况下，Mw是凝胶渗透色谱测得的并且 用聚碳酸酯标准物校准。利用合适的流动相溶剂使用交联的苯乙烯-二乙 烯基苯柱以约1毫克每毫升的样品浓度可以进行凝胶渗透色谱。

如本文使用的，术语“多分散性指数”或“PDI”可互换使用，并且由下 式限定

$PDI=\begin{array}{c}Mw\\ Mn\end{array}.$

PDI具有大于或等于1的值，但是当聚合物链接近一致的链长时，PDI 趋于一致。

如本文使用的术语“聚碳酸酯”或“聚碳酸酯类”包括共聚碳酸酯、均聚 碳酸酯和(共)聚酯碳酸酯。

用于提及聚合物的组成的术语“残基”和“结构单元”在整个说明书中是 同义的。

本文公开的每种组分材料均是可商购的，和/或其生产方法对于本领域 技术人员来说是已知的。

应该理解的是本文公开的组合物具有某些功能。本文公开的是用于执 行所公开的功能的某些结构要求，并且应该理解的是存在多种结构(其可 以执行与所公开的结构相关的相同功能)，并且这些结构通常会达到相同 的结果。

综上所述，本公开提供了改善的静电耗散复合材料。该复合材料通常 由热塑性聚合物基质或连续的热塑性聚合物相和分散的填料相组成，分散 的填料相由填料系统或分散于热塑性聚合物相中的组合物组成。填料系统 或填料组合物通常包含导电炭黑和非导电聚合物。

在一个实施方式中，当相比于常规静电耗散复合材料时，公开的复合 材料可以表现出相对更稳健的渗透曲线。不希望受理论的束缚，认为包含 导电炭黑和非导电聚合物的填料组合物在临界负载下(也称为渗透阈 (percolation threshold，逾渗阈))形成连续导电网络。在另一实施方式中， 公开的组合物表现出相对平坦的渗透曲线，使得能够制造具有各种填料组 合物的静电耗散复合材料，同时仍将表面电阻率保持在期望的范围内。因 此，在又一实施方式中，公开的静电耗散复合材料的性能并不会受到在材 料加工期间填料组合物负载或者分布的微小变化或波动的显著的影响，如 果有的话。

公开的复合材料也可以表现出，例如改善的机械性能、热性能和/或形 态性能。

在又一实施方式中，公开的复合材料表现出约10⁶phm每平方 (ohm/sq)至约10⁹ohm/sq的范围的表面电阻率(“SR”)，包括10⁷ohm/sq 和10⁸ohm/sq的示例值。该表面电阻率也可以在衍生自上述值中的任何两 个的电阻率值的任何范围内。例如，该组合物可以表现出约10⁷ohm/sq至 10⁸ohm/sq的表面电阻率。

综上所述，公开的复合材料包括形成热塑性聚合物基质或连续的热塑 性聚合物相的一种或多种热塑性聚合物树脂。热塑性聚合物树脂包括，但 不限于，聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚碳酸酯-聚硅氧烷 共聚物、聚苯硫醚、聚缩醛、聚醚醚酮和聚酰亚胺。在又一实施方式中， 在公开的组合物中使用的聚酰亚胺包括聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺和聚苯 并咪唑。在又一个实施方式中，聚醚酰亚胺可以包括可熔融加工的聚醚酰 亚胺。

连续的热塑性聚合物相可以以任何期望的量存在于公开的复合材料 中，表征为相对于复合材料总重量的重量百分比。例如，根据本公开的实 施方式，热塑性聚合物相可以以相对于复合材料的总重量的约5重量％最 高至约95重量％的范围的量存在，包括约10重量％、15重量％、20重量％、 25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55 重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重 量％、90重量％的进一步的示例性的量。在更进一步的实施方式中，热塑 性聚合物相可以存在于衍生自任何两个上述值的量的任何范围内。例如， 热塑性聚合物相可以以相对于复合材料的总重量的约5重量％至约15重 量％的范围的量，或者约5重量％至约20重量％的范围的量，或者约50 重量％至约85重量％的范围的量存在。

在又一实施方式中，连续的热塑性聚合物相可以以任何期望的量存在 于复合材料中，表征为相对于复合材料的总体积的体积百分数(体积％)。 例如，根据本公开的实施方式，热塑性聚合物相可以以相对于复合材料的 总重量的约5体积％最高至约95体积％的范围的量存在，包括约10体积％、 15体积％、20体积％、25体积％、30体积％、35体积％、40体积％、45 体积％、50体积％、55体积％、60体积％、65体积％、70体积％、75体 积％、80体积％、85体积％、90体积％的进一步的示例性的量。在更进一 步的实施方式中，热塑性聚合物相可以存在于衍生自任何两个上述值的量 的任何范围内。例如，热塑性聚合物相可以以相对于复合材料的总体积的 约5体积％至约15体积％，或者约5体积％至约20体积％，或者约50体 积％至约85体积％的范围的量存在。

在另一实施方式中，热塑性聚合物基质或连续的热塑性聚合物相可以 是结晶的基质或相。结晶的连续的热塑性聚合物相可以，例如包括聚对苯 二甲酸丁二酯(PBT)，包括例如，可购自例如SABIC Innovative Plastics, USA的聚对苯二甲酸丁二酯。

在另一实施方式中，连续的热塑性聚合物相包含至少一种聚碳酸酯聚 合物。在又一实施方式中，连续的热塑性聚合物相包含聚碳酸酯共聚物。

本文使用的术语聚碳酸酯并不旨在仅涉及特定的聚碳酸酯或聚碳酸 酯的组，而是指包含聚碳酸酯基团的重复链的化合物类别的任何一种。在 一个实施方式中，聚碳酸酯材料可以包括任何一种或多种在美国专利第 7,786,246号中公开的和描述的那些聚碳酸酯材料，通过引用将其整体结合 于此用于公开各种聚碳酸酯组合物和用于制造其的方法的特定的目的。

在一个实施方式中，如本文公开的聚碳酸酯聚合物可以是脂肪族二醇 类聚碳酸酯。在另一实施方式中，聚碳酸酯聚合物可以包括衍生自二羟基 化合物的碳酸酯单元，如，例如，不同于脂肪族二醇的双酚。在更进一步 的实施方式中，示例性聚碳酸酯聚合物包括通常通过在一或多种催化剂存 在下一种或多种芳族二羟基化合物和碳酸二酯的酯交换反应制造的芳族 聚碳酸酯。

在一个实施方式中，合适的双酚化合物的非限制性实施例包括以下各 项：4,4'-二羟基联苯、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、双(4-羟苯基)甲烷、 双(4-羟苯基)二苯基甲烷、双(4-羟苯基)-1-萘基甲烷、1,2-双(4-羟苯基)乙 烷、1,1-双(4-羟苯基)-1-苯基乙烷、2-(4-羟苯基)-2-(3-羟苯基)丙烷、双(4- 羟苯基)苯基甲烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、1,1-双(羟苯基)环戊烷、 1,1-双(4-羟苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷1,1-双(4-羟苯 基)异丁烯、1,1-双(4-羟苯基)环十二烷、反式-2,3-双(4-羟苯基)-2-丁烯、2,2- 双(4-羟苯基)金刚烷、(α,α'-双(4-羟苯基)甲苯、双(4-羟苯基)乙腈、2,2-双(3- 甲基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-乙基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-正丙基-4-羟 苯基)丙烷、2,2-双(3-异丙基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-仲丁基-4-羟苯基)丙 烷、2,2-双(3-叔丁基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-环己基-4-羟苯基)丙烷、2,2- 双(3-烯丙基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-甲氧基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(4-羟 苯基)六氟丙烷、1,1-二氯-2,2-双(4-羟苯基)乙烯、1,1-二溴-2,2-双(4-羟苯基) 乙烯、1,1-二氯-2,2-双(5-苯氧基-4-羟苯基)乙烯、4,4′-二羟基二苯甲酮、3,3- 双(4-羟苯基)-2-丁酮、1,6-双(4-羟苯基)-1,6-己二酮、乙二醇双(4-羟苯基) 醚、双(4-羟苯基)醚、双(4-羟苯基)硫醚、双(4-羟苯基)亚砜、双(4-羟苯基) 砜、9,9-双(4-羟苯基)芴、2,7-二羟基芘、6,6′-二羟基-3,3,3',3'-四甲基螺(双) 茚满(“螺二茚满双酚”)、3,3-双(4-羟苯基)苯酞、2,6-二羟基二苯并-对-二 噁英、2,6-二羟基噻蒽、2,7-二羟基吩噻噁、2,7-二羟基-9,10-二甲基吩嗪、 3,6-二羟基二苯并呋喃、3,6-二羟基二苯并噻吩和2,7-二羟基咔唑等，以及 包含至少一种前述二羟基芳族化合物的组合。

在另一实施方式中，示例性双酚化合物可以包括1,1-双(4-羟苯基)甲 烷、1,1-双(4-羟苯基)乙烷、2,2-双(4-羟苯基)丙烷(以下称“双酚A”或 “BPA”)、2,2-双(4-羟苯基)丁烷、2,2-双(4-羟苯基)辛烷、1,1-双(4-羟苯基) 丙烷、1,1-双(4-羟苯基)正丁烷、2,2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4- 羟基-叔丁基苯基)丙烷、3,3-双(4-羟苯基)苯并吡咯酮、2-苯基-3,3-双(4-羟 苯基)苯并吡咯酮(“PPPBP”)和9,9-双(4-羟苯基)芴。也可以使用包括至 少一种二羟基芳族化合物的组合。在另一实施方式中，其它类型的二醇可 以存在于聚碳酸酯中。

在又一实施方式中，具有支链基团的聚碳酸酯可以是有用的，条件是 这种支链并不会显著不利地影响聚碳酸酯的期望的性能。通过在聚合过程 中加入支化剂可以制备支化的聚碳酸酯嵌段。这些支化剂包括含有选自羟 基、羧基、羧酸酐、卤代甲酰基以及前述官能团的混合物中的至少三种官 能团的多官能有机化合物。特定的实施例包括偏苯三酸、偏苯三酸酐、偏 苯三酰氯、三-对羟苯基乙烷、靛红-双酚、三酚TC(1,3,5-三((对-羟苯基) 异丙基)苯)、三酚PA(4(4(1,1-双(对-羟苯基)-乙基)α,α-二甲基苄基)苯酚)、 4-氯甲酰基邻苯二甲酸酐、均苯三酸和二苯甲酮四羧酸。在一个实施方式 中，可以以约0.05重量％至约2.0重量％的水平加入支化剂。在另一实施 方式中，可以使用包含线性聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的混合物。

聚碳酸酯聚合物可以包括含有碳酸酯单元和包括酯单元的其它类型 的聚合物单元的共聚物，以及包括均聚碳酸酯和共聚碳酸酯中至少一种的 组合。这种类型的示例性的聚碳酸酯共聚物是聚酯碳酸酯(也称为聚酯- 聚碳酸酯。这类共聚物进一步包含碳酸酯单元，其衍生自含低聚酯的二羟 基化合物(本文也称为羟基封端的低聚物丙烯酸酯)。在另一实施方式中， 第一聚碳酸酯组分不包含单独的聚合物，如聚酯。在一个实施方式中，脂 肪族类聚碳酸酯包括脂肪族单元，其是衍生自脂肪族二醇的脂肪族碳酸酯 单元，或衍生自具有大于13个碳的脂肪族二酸的脂肪族酯单元的组合。

在一个实施方式中，任何特定的聚碳酸酯的分子量可以通过，例如使 用基于聚苯乙烯(“PS”)标准的通用校准方法的凝胶渗透层析测定。基于 PS标准，通常聚碳酸酯可以具有大于约5,000克/摩尔(g/mol)的重均分 子量(Mw)。在一个实施方式中，聚碳酸酯可以具有基于PS标准的大于 或等于约20,000g/mol的Mw。在另一实施方式中，聚碳酸酯具有基于PS 标准的约20,000g/mol至100,000g/mol，包括，例如30,000g/mol、40,000 g/mol、50,000g/mol、60,000g/mol、70,000g/mol、80,000g/mol或 90,000g/mol的Mw。在更进一步的实施方式中，聚碳酸酯具有基于PS标 准的约22,000g/mol至约50,000g/mol的Mw。在更进一步的实施方式中， 聚碳酸酯具有基于PS标准的约25,000g/mol至40,000g/mol的Mw。

使用凝胶渗透色谱(“GPC”)，使用交联的苯乙烯-二乙烯基苯柱，以 及指定的PS或PC标准可以测得如本文所述的分子量(Mw和Mn)，以 及由其计算出的多分散性。可以在例如二氯甲烷或氯仿的溶剂中以约1 mg/ml的浓度制备GPC样品，并且能够以约0.2毫升/分钟至1.0毫升/分 钟(ml/min)的流速洗脱。在一个实施方式中，聚碳酸酯的玻璃化转变温 度(Tg)可以小于或等于约160摄氏度(℃)、小于或等于约150℃、小 于或等于约145℃、小于或等于约140℃或小于或等于约135℃。在另一 实施方式中，聚碳酸酯的玻璃化转变温度可以是约85℃至约160℃、约 90℃至约160℃、约90℃至约150℃或约90℃至约145℃。在又一实施 方式中，聚碳酸酯的玻璃化转变温度可以是约85℃至约130℃、约90℃ 至约130℃、约90℃至约125℃或约90℃至约120℃。

在一个实施方式中，公开的聚碳酸酯聚合物组分可以使用界面相转移 方法或熔融聚合制造。虽然界面聚合的反应条件可以变化，示例性的方法 通常包括将二元酚反应物溶解或分散于苛性钠或苛性钾水溶液中，将所得 混合物加入至水不混溶的溶剂介质，如，例如二氯甲烷，并且使反应物与 碳酸酯前体(如光气)在催化剂的存在下，例如三乙胺或相转移催化剂盐， 在受控的pH条件，例如约8至约10下接触。

在各种实施方式中，聚碳酸酯可以通过熔融聚合方法制备。一般地， 在熔融聚合方法中，通过在熔融状态下，在酯交换催化剂的存在下使二羟 基反应物和碳酸二芳基酯，如碳酸二苯酯，或更特别地在一个实施方式中， 活性碳酸酯如二(甲基水杨基)碳酸酯共反应制备聚碳酸酯。反应可以在典 型的聚合设备，如一个或多个连续搅拌反应器(“CSTR”)、塞流反应器、 线湿落聚合器、自由下落聚合器、刮膜聚合器、BANBURY^TM混合器、单 螺杆或双螺杆挤出机或前述的组合中进行。在一个实施方式中，挥发性一 元酚可以通过蒸馏从熔融反应物中除去，以及分离作为熔融残留物的聚合 物。在另一实施方式中，用于制备聚碳酸酯的有用的熔融方法利用在芳基 上具有吸电子取代基的碳酸二芳基酯。具有吸电子取代基的特别有用的碳 酸二芳基酯的实施例包括双(4-硝基苯基)碳酸酯、双(2-氯苯基)碳酸酯、双 (4-氯苯基)碳酸酯、双(甲基水杨基)碳酸酯、双(4-甲基羧基苯基)碳酸酯、 双(2-乙酰基苯基)羧酸酯、双(4-乙酰基苯基)羧酸酯，或包含前述的至少一 种的组合。

熔融聚合可以包括酯交换催化剂，酯交换催化剂包括含有金属阳离子 和阴离子的第一催化剂(本文中也称为α催化剂)。在一个实施方式中， 阳离子为碱金属或碱土金属，包括Li、Na、K、Cs、Rb、Mg、Ca、Ba、 Sr或包含前述的至少一种的组合。阴离子是氢氧化物(OH^-)、超氧化物 (O₂^-)，硫醇盐(HS^-)、硫化物(S₂^-)、C_1-20烷氧化物、C_6-20芳氧化物、 C_1-20羧酸盐、磷酸盐，包括磷酸氢盐、C_1-20膦酸盐、硫酸盐，包括硫酸氢 盐、亚硫酸盐包括亚硫酸氢盐和偏亚硫酸氢盐、C_1-20磺酸盐、碳酸盐包括 碳酸氢盐，或包含前述的至少一种的组合。在另一实施方式中，也可以使 用包含碱土金属离子和碱金属离子的有机酸的盐。可用作催化剂的有机酸 的盐例举为甲酸、乙酸、硬脂酸和乙二胺四乙酸的碱金属和碱土金属盐。 催化剂也可以包括非挥发性无机酸的盐。“非挥发性”是指提及的化合物在 环境温度和压力下没有明显的蒸汽压。特别地，这些化合物在通常进行聚 碳酸酯的熔融聚合的温度下是不挥发的。非挥发性酸的盐是亚磷酸酯的碱 金属盐；亚磷酸酯的碱土金属盐；磷酸酯的碱金属盐；和磷酸酯的碱土金 属盐。示例性的酯交换催化剂包括，氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢 氧化铯、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡、甲酸锂、甲酸钠、甲酸钾、甲 酸铯、乙酸锂、乙酸钠、乙酸钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、甲醇锂、甲 醇钠、甲醇钾、乙醇锂、乙醇钠、乙醇钾、苯酚锂、苯酚钠、苯酚钾、硫 酸钠、硫酸钾、NaH₂PO₃、NaH₂PO₄、Na₂H₂PO₃、KH₂PO₄、CsH₂PO₄、 Cs₂H₂PO₄、Na₂SO₃、Na₂S₂O₅、甲磺酸钠、甲磺酸钾、甲苯磺酸钠、甲苯 磺酸钾、乙二胺四乙酸二钠镁(EDTA镁二钠盐)或包括前述的至少一种 的组合。应该理解的是前述所列是示例性的，并且不应该认为限制于此。 在一个实施方式中，酯交换催化剂是包括碱金属或碱土金属盐的α催化剂。 在示例性实施方式中，酯交换催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、 碳酸钾、甲醇钠、甲醇钾、NαH₂PO₄，或包括前述的至少一种的组合。

根据熔融聚合的条件，α催化剂的量可以广泛地变化，并且可以是约 0.001至约500微摩尔(μmol)。在实施方式中，α催化剂的量可以是每摩 尔存在于熔融聚合中的脂肪族二醇和任何其它二羟基化合物约0.01μmol 至约20μmol，特别地约0.1μmol至约10μmol，更特别地约0.5μmol至 约9μmol，还更特别地约1μmol至约7μmol。在另一实施方式中，第二 酯交换催化剂(本文中也称为β催化剂)可以可选地包括在熔融聚合方法 中，条件是包括这类第二酯交换催化剂并不会显著不利地影响聚碳酸酯的 期望的性能。示例性酯交换催化剂可以进一步包括上式(R3)₄Q+X的相转 移催化剂的组合，其中，每个R3相同或不同，并且是C_1-10烷基；Q是氮 或磷原子；以及X是卤素原子或C_1-8烷氧基或C_6-18芳氧基。示例性的相 转移催化剂盐包括，例如[CH₃(CH₂)₃]₄NX、[CH₃(CH₂)₃]₄PX、 [CH₃(CH₂)₅]₄NX、[CH₃(CH₂)₆]₄NX、[CH₃(CH₂)₄]₄NX、CH₃[CH₃(CH₂)₃]₃NX、 和CH₃[CH₃(CH₂)₂]₃NX，其中，X是Cl^-、Br^-、C_1-8烷氧基或C_6-18芳氧基。 这类酯交换催化剂的实施例包括四丁基氢氧化铵、甲基三丁基氢氧化铵、 四丁基乙酸铵、四丁基氢氧化鏻、四丁基乙酸鏻、四丁基苯酚鏻或包含前 述的至少一种的组合。其他的熔融酯交换催化剂包括碱土金属盐或碱金属 盐。在各种实施方式中(其中，β催化剂是合乎需要的)，β催化剂可以以 相对于α催化剂的小于或等于10，特别地小于或等于5，更特别地小于或 等于1，和仍更特别地小于或等于0.5的摩尔比存在。在其它实施方式中， 本文公开的熔融聚合反应仅使用上文所述的α催化剂，并且基本不含任何 β催化剂。如本文所限定的，“基本不含”可以表示，其中，从熔融聚合反 应中排除β催化剂。在一个实施方式中，基于在熔融聚合反应中使用的所 有组分的总重量，β催化剂以小于约10ppm，特别地小于1ppm，更特别 地小于大约0.1ppm，更特别地小于或等于约0.01ppm，以及更特别地小 于或等于约0.001ppm的量存在。

在一个实施方式中，利用的是采用活性碳酸酯的熔融方法。如本文所 使用的，术语“活性碳酸酯”限定为碳酸二芳基酯，其在酯交换反应中比碳 酸二苯酯反应性更强。活性碳酸酯的特定的非限制性实施例包括碳酸双 (邻-甲氧基羰基苯基)酯、碳酸双(邻-氯苯基)酯、碳酸双(邻-硝基苯基)酯、 碳酸双(邻-乙酰基苯基)酯、碳酸双(邻-苯基酮苯基)酯、碳酸双(邻-甲酰苯 基)酯。特定的酯取代的碳酸二芳基酯的实施例包括但不限于，碳酸双(甲 基水杨酸基)酯(CAS登记号82091-12-1)(也称为“BMSC”或碳酸双(邻- 甲氧基羰基苯基)酯)、碳酸双(乙基水杨基)酯、碳酸双(丙基水杨基)酯、 碳酸双(丁基水杨基)酯、碳酸双(苄基水杨基)酯、碳酸双(甲基-4-氯代水杨 基)酯等。在一个实施方式中，由于碳酸双(甲基水杨基)酯的较低分子量和 较高的蒸汽压，它在熔融聚碳酸酯合成中用作活性碳酸酯。非活化基团的 一些非限制性实施例(当它们存在于邻位时不期望导致活性碳酸酯)是烷 基、环烷基或氰基。非活性碳酸酯的一些特定的和非限制性的实施例是碳 酸双(邻-甲基苯基)酯、碳酸双(对-枯基苯基)酯、碳酸双(对-(1,1,3,3-四甲基) 丁基苯基)酯和碳酸双(邻-氰基苯基)酯。这些结构的不对称的组合也可以 用作非活性碳酸酯。

在一个实施方式中，封端剂(也称为链终止剂)可以可选地用来限制 分子量的增长速率，并且从而控制聚碳酸酯的分子量。示例性的链终止剂 包括某些单酚化合物(即，具有单个游离羟基的苯基化合物)、单羧酸氯 化物和/或单氯甲酸酯。苯酚链终止剂的实施例是苯酚和C_1-C₂₂烷基取代的 苯酚，如对枯基-苯酚、间苯二酚单苯甲酸酯和对-丁基苯酚和叔-丁基苯酚、 甲酚和二酚的单醚，如对甲氧基苯酚。可以特别地提及具有含有8至9个 碳原子的支链烷基取代基的烷基取代的苯酚。也可以使用某些单酚UV吸 收剂作为封端剂，例如4-取代的-2-羟基二苯甲酮和它们的衍生物、水杨酸 芳基酯、二元酚的单酯，如间苯二酚单苯甲酸酯、2-(2-羟基芳基)-苯并三 唑及其衍生、2-(2-羟基芳基)-1,3,5-三嗪及其衍生物等。

在另一实施方式中，端基可以衍生自羰基源(即，碳酸二芳基酯)， 来自以下各项的选择：单体比例、不完全聚合、断链等，以及任何添加的 封端基团，并且可以包括可衍生的官能团，如羟基、羧酸基等。在一个实 施方式中，聚碳酸酯的端基可以包含衍生自碳酸二芳基酯的结构单元，其 中，结构单元可以是端基。在另一实施方式中，端基衍生自活性碳酸酯。 这类端基可以衍生自在其中羟基基团与来自活性碳酸酯的酯羰基而不是 与活性碳酸酯的碳酸酯羰基反应的条件下合适取代的活性碳酸酯的烷基 酯与位于聚碳酸酯聚合物链端部的羟基基团的酯交换反应。以这种方式， 衍生自含酯的化合物的结构单元或衍生自活性碳酸酯的亚结构(并且存在 于熔融聚合反应中)可以形成酯端基。在另一实施方式中，衍生自水杨酸 酯的酯端基可以是BMSC或其它取代的或未取代的碳酸双(烷基水杨基)酯 的残基，如碳酸双(乙基水杨基)酯、碳酸双(丙基水杨基)酯、碳酸双(苯基 水杨基)酯、碳酸双(苄基水杨基)酯等。在一个实施方式中，其中，在熔融 聚合中使用α和β催化剂的组合，由活性碳酸酯制备的聚碳酸酯聚合物可 以包括基于聚碳酸酯的重量的小于2,000ppm，小于1,500ppm，或小于 1,000ppm的量的端基。在另一实施方式中，其中，在熔融聚合中仅使用α 催化剂，由活性碳酸酯制备的聚碳酸酯聚合物可以包括基于聚碳酸酯的重 量的小于或等于500ppm、小于或等于400ppm、小于或等于300ppm， 或小于或等于200ppm的量的端基。

在一个实施方式中，使用活性芳族碳酸酯用于聚合反应的反应物可以 以固体形式或熔融形式装进料至反应器。起初将反应物进料至反应器中并 且随后在用于聚合的反应条件下对这些材料进行混合可以在惰性气氛中， 例如在氮气氛中进行。在聚合反应的后面的阶段也可以进行一种或多种反 应物的进料。反应物混合物的混合是通过本领域已知的任何的方法完成， 例如通过搅拌。反应条件包括时间、温度、压力和影响反应物聚合的其它 因素。活性芳族碳酸酯通常以相对于单体单元化合物的总摩尔数(即芳族 二羟基化合物和脂肪族二酸或二醇)的0.8至1.3，和更优选0.9至1.3， 以及它们之间所有的子范围的摩尔比添加。在特定的实施方式中，活性芳 族碳酸酯与单体单元化合物的摩尔比是1.013至1.29，特别地1.015至 1.028。在另一特定的实施方式中，活性芳族碳酸酯是BMSC。

在一个实施方式中，熔融聚合反应可以通过使反应混合物经历一系列 的温度-压力-时间规程来进行。在一些实施方式中，这包括分阶段逐渐升 高反应温度，同时分阶段逐渐降低压力。在一个实施方式中，压力从在反 应开始时的约大气压力降低至约1毫巴(100帕斯卡(Pa))或更低，或者 在另一实施方式中随着反应接近完成，在多个步骤中降低至0.1毫巴 (10Pa)或更低。温度可以以逐步的方式变化，在约反应混合物的熔融温 度的温度开始，并且随后升高至最终温度。在一个实施方式中，反应混合 物从室温加热至约150℃。在这样的实施方式中，聚合反应开始于约150℃ 至约220℃的温度。在另一实施方式中，聚合温度可以最高达约220℃。 在其它实施方式中，聚合反应可以随后升高至约250℃，并且随后可选地 进一步升高至约320℃的温度，以及它们之间的所有子范围。在一个实施 方式中，总反应时间可为约30分钟至约200分钟以及其间的所有子范围。 这个步骤通常确保了反应物反应以产生具有期望的分子量、玻璃化转变温 度和物理特性的聚碳酸酯。进行该反应以构建聚碳酸酯链，产生酯取代的 醇副产物，例如水杨酸甲酯。在一个实施方式中，通过不同的技术，如降 低压力可以实现有效地除去副产物。在反应开始时，压力通常相对较高， 并且随着反应逐渐降低，以及在整个反应中温度升高。

在一个实施方式中，通过使用本领域已知的技术，如凝胶渗透色谱法 测量反应混合物的熔体粘度或者重均分子量可以监测反应的进程。这些属 性可以通过采集离散样本测量或者可以在线测量。在达到期望的熔体粘度 和/或分子量之后，最终的聚碳酸酯产物可以以固体或熔融形式从反应器中 分离。本领域技术人员应该理解的是制备脂肪族均聚碳酸酯和脂肪族-芳 族共聚碳酸酯的方法，如在前面的部分中描述的，可以以分批法或连续法 进行并且本申请公开的方法优选在无溶剂方式中进行。选择的反应器应该 理想地是自清洁的，并且应该最小化任何“热点”。然而，可以使用与可商 购的那些相似的排气式挤出机。

在一个实施方式中，在挤出机中，在一种或多种催化剂存在下，可以 制备脂肪族均聚碳酸酯和脂肪族-芳族共聚碳酸酯，其中，碳酸化试剂是 活性芳族碳酸酯。在一个实施方式中，用于聚合反应的反应物可以以粉末 或熔融形式进料至挤出机。在另一实施方式中，在加入至挤出机之前，干 燥共混反应物。挤出机可以装备减压装置(例如，排放口)，其用于除去 活性苯酚副产物并且因此驱动聚合反应继续完成。在不同的实施方式中， 可以通过控制除了其他因素的以下各项操作聚碳酸酯产物的分子量：反应 物的进料速率、挤出机的类型、挤出机螺杆设计和构造、挤出机中的停留 时间、反应温度和存在于挤出机上的减压技术。聚碳酸酯产物的分子量也 可以取决于反应物的结构，如活性芳族碳酸酯、脂肪族二醇、二羟基芳族 化合物以及使用的催化剂。许多不同的螺杆设计和挤出机的构造是可商购 的，其使用单螺杆、双螺杆、排气口、后向飞行(back flight)和前向飞 行(front flight)区域、密封、和侧流。本领域技术人员可以发现使用通 常已知的商业挤出机设计原理的最好的设计。当使用活性碳酸酯时，控制 碳酸二芳基酯与二醇的比例，特别是BMSC与二醇的比率可以影响Mw。 较低的比例通常可以产生较高的分子量。

在示例性实施方式中，聚碳酸酯聚合物包括双酚A聚碳酸酯聚合物。 在另一示例性实施方式中，聚碳酸酯包含至少两种不同级别的双酚A聚碳 酸酯的共混物。为此，聚碳酸酯等级可以例如，表征为所述聚碳酸酯的熔 体体积速率(MVR)。例如，公开的聚碳酸酯，如双酚A聚碳酸酯，可以 表征为表现出在300℃/1.2千克(kg)下4克/10分钟(g/10min)至30g/10min 的熔体体积速率(MVR)。例如，MVR的范围可以从10g/10min至25 g/10min，包括例如从15g/10min至20g/10min范围的MVR。此外，例如， MVR可以在4g/10min或30g/10min的范围。

在这些实施方式中，连续的热塑性聚合物相可以包含至少一种聚碳酸 酯。至少一种聚碳酸酯可以例如，选自聚碳酸酯105和聚碳酸酯175，其 可以，例如购自SABIC Innovative Plastics,USA。

在实施方式中，其中聚碳酸酯包含两种或更多种聚碳酸酯聚合物的共 混物，应该理解的是存在于聚碳酸酯组分中的各方面的聚碳酸酯聚合物可 以以相对于聚碳酸酯聚合物的总重量百分数的任何期望的量存在。例如， 在实施方式中(其中，聚碳酸酯聚合物包含至少第一和第二聚碳酸酯聚合 物)，第一聚碳酸酯聚合物可以以相对于聚碳酸酯聚合物的总重量的大于0 重量％至小于100重量％的范围的量存在。相似地，第二聚碳酸酯聚合物 也可以以相对于聚碳酸酯聚合物的总重量的大于0重量％至小于100重 量％的范围的量存在。

适合用于公开的复合材料的填料组合物包括导电炭黑和非导电聚合 物。

在一个实施方式中，填料组合物可以以基于复合材料总体积的7.4％ 至10.5％的范围的体积百分数负载存在，包括示例性值，7.4％、7.5％、7.6％、 7.7％、8.0％、8.5％、9.0％、9.5％和10.0％。在更进一步的实施方式中，体 积百分数负载可以在衍生自任何两个上述列出的示例性体积负载百分数 值的范围内。例如，填料组合物可以以基于复合材料总体积的7.5％至 10.5％的体积百分数负载存在。

当相比于其它连续的热塑性聚合物相时，例如，当相比于非结晶的连 续的热塑性聚合物相时，结晶的连续的热塑性聚合物相可以要求填料组合 物的更低的体积百分数负载。不希望受理论的束缚，应该相信的是在结晶 组合物中，导电碳粒从结晶相中喷出并且主要存在于晶界(crystalline  boundary)上。由于电子从一个导电碳颗粒移动至另一个，其中非导电聚 合物作为电绝缘体，树脂结晶结构越高，导电碳粒完成导电阵列所需的体 积越小。

在一个实施方式中，当连续的热塑性聚合物相是结晶的连续的热塑性 聚合物相时，填料组合物可以以基于复合材料总体积的4.5％至6.5％的范 围的体积百分数负载存在于组合物中，包括示例性值，5.0％、5.5％和6.0％。 在更进一步的实施方式中，体积百分数负载可以是在衍生自任何两个上述 示例性体积百分数负载值的范围内。例如，填料组合物可以以基于复合材 料总体积的5.0％至6.0％的范围的体积百分数负载存在。

填料组合物包括导电炭黑。

在一个实施方式中，炭黑是具有高的表面积与体积比率的非结晶形式 的碳。此外，取决于制备的条件，炭黑在其表面上不同程度地具有化学吸 附的氧复合物(即，羧基、醌基、内酯基、酚基等)。根据选择的炭黑的 类型，炭黑的性质，如粒径、结构和纯度可以变化。在一个实施方式中， 炭黑可以很好地在聚合物相中分散，保持其结构或网络的完整性，并且具 有一致的粒径。

使用导电薄膜的表面电阻率(SR)可以测量炭黑的电导率。在一个实 施方式中，电导率可以取决于聚合物相，导电炭黑的类型、导电炭黑的负 载，和导电炭黑的分散。

可商购的导电炭黑的非限制性实施例包括ENSACO^TM 250G，可商购 自TIMCAL Corporation,USA。

在一个实施方式中，导电炭黑以相对于总的填料负载的60重量％至 90重量％的范围的量存在，包括示例性值，65重量％、70重量％、75重 量％和85重量％。在更进一步实施方式中，重量百分数可以是在衍生自任 何两个上面列出的示例性重量百分数值的范围内。例如，导电炭黑以相对 于总填料负载的75重量％至85重量％的范围的量存在。

在一个实施方式中，炭黑存在于组合物中，作为50纳米(nm)至400 nm尺寸范围的聚集体，包括示范性值，100nm、150nm、200nm、250nm、 300nm，和350nm。在更进一步的实施方式中，聚集体尺寸可以是在衍 生自任何两个上面的示例性聚集体尺寸值的范围内。例如，炭黑可以存在 于组合物中作为在100nm至300nm尺寸范围的聚集体。

填料组合物包括非导电聚合物。

非导电聚合物包括不导电的任何聚合物。非导电聚合物包括基于烷基 链单体的聚合物。因此，非导电聚合物包括由以下单体合成的聚合物：甲 基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。此外，非导电聚合物可以包括来 自两种或更多种不同的烷基单体的共聚物。在另一实施方式中，非导电聚 合物可以是直链聚合物、支链聚合物或交联聚合物。

在一个实施方式中，非导电聚合物包括聚乙烯。在另一实施方式中， 非导电聚合物包括高分子量或超高分子量。在又一实施方式中，非导电聚 合物可以包括各种等级的聚乙烯。不同的等级可以反映基于加工参数，如 温度、时间、分子量或压力的聚合物之间的差异。不同的等级也可以反映 交联的差异。

在一个实施方式中，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有2至6百 万的范围的量的分子量，包括3百万、4百万、和5百万的示例性值。在 更进一步的实施方式中，分子量可以是在衍生自任何两个上面列出的示例 性分子量的范围内。例如，非导电聚合物可以具有2百万至5百万的量的 分子量。

可商购的UHMWPE的非限制性实施例包括MIPELON^TM XM 221U， 商购自Mitsui Chemicals,Japan；GUR^TM 2126，商购自Ticona Corporation, USA；和SABIC^TM 3548，可商购自SABIC,KSA。MIPELON^TM XM 221U、 GUR^TM 2126和SABIC^TM 3548的平均粒径(来自Malvern Mastersizer 2000 粒度分析仪)分别是33μm、33μm和158μm。

在又一个实施方式中，只要最终的聚合物不导电，非导电聚合物可以 包括导电单体的共聚物。在一个实施方式中，非导电聚合物可以包括丙烯 腈基团和芳族基团。在另一实施方式中，芳族基团可以包括苯乙烯。在更 进一步的实施方式中，非导电聚合物可以包括苯乙烯-丙烯腈共聚物。

在至少一个实施方式中，可以将苯乙烯-丙烯腈共聚物封装于聚四氟 乙烯中。可商购的封装于聚四氟乙烯中的苯乙烯-丙烯腈共聚物的非限制 性实施例包括TSAN，获得自SABIC’s Innovative Plastics,USA。

在一个实施方式中，非导电聚合物具有在15微米(μm)至175μm 范围的量的粒径，包括示例性值20μm、25μm、30μm、33μm，35μm、 40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、 85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、120μm、125 μm、130μm、135μm、140μm、145μm、150μm、155μm、158μm、160 μm、165μm和170μm。在又一实施方式中，粒径可以是在衍生自任何两 个上面列出的示例性粒径的范围内。例如，非导电聚合物可以具有30μm 至160μm范围的量的粒径。

在一个实施方式中，非导电聚合物以相对于总填料负载的10重量％ 至40重量％范围的量存在，包括示例性值15重量％、20重量％、25重量％、 30重量％、和35重量％。在更进一步的实施方式中，重量百分数可以是 在衍生自任何两个上面列出的示例性重量百分数值的范围内。例如，非导 电聚合物以相对于总填料负载的15重量％至25重量％的量存在。

本文公开的组合物可以进一步可选地包含一种或多种常规用于制备 含静电耗散复合材料的聚合物树脂的添加剂，条件是添加剂并不会不利地 影响获得的静电耗散复合材料的期望的性能。也可以使用添加剂的混合 物。在混合用于形成组合物混合物的组分期间，在合适的时间可以混合这 类添加剂。例如，公开的组合物可以包含一种或多种填料、稳定剂、阻燃 剂、抗冲改性剂、着色剂和/或脱模剂。

示例性的热稳定剂包括，例如有机亚磷酸酯，如亚磷酸三苯酯、亚磷 酸三-(2,6-二甲基苯基)酯、亚磷酸三-(混合的单-和二-壬基苯基)酯等；膦酸 酯，如膦酸二甲基苯酯等，磷酸酯，如磷酸三甲酯等，或包括至少一种前 述热稳定剂的组合。基于100重量份的不包括任何填料的总组合物，热稳 定剂通常以0.01至0.5重量份的量使用。

示例性抗氧化剂包括，例如，有机亚磷酸酯，如三(壬基苯基)亚磷酸 酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚 磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯等；烷基化单酚或多酚；多元酚与 二烯的烷基化反应产物，如四[亚甲基(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)] 甲烷等；对甲酚或二环戊二烯的丁基化反应产物；烷基化氢醌；羟基化硫 代二苯基醚；烷叉基-双酚；苄基化合物；β-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)-丙酸 与一元或多元醇的酯；β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)-丙酸与一元醇或多 元醇的酯；硫代烷基或硫代芳基化合物的酯，如硫代丙酸二硬脂基酯、硫 代丙酸二月桂基酯、硫代二丙酸双十三烷基酯、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基 -4-羟苯基)丙酸酯、季戊四醇基-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯等； β-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)-丙酸的酰胺等，或包括至少一种前述抗氧化剂 的组合。抗氧化剂通常以基于不包括任何填料的100重量份的总组合物的 0.01至0.5重量份的量使用。

公开的复合材料可以进一步包括可选的填料，如，例如无机填料或增 强剂。填料的特定的组合物，如果存在的话，可以不同，条件是填料与复 合材料的其余组分是化学相容的。在一个实施方式中，复合材料包括无机 填料。在另一实施方式中，复合材料包括含有滑石的填料。如果存在的话， 填料的量可以包括适合用于复合材料的任何量，这不会不利地影响其期望 的性能。

在另一实施方式中，示例性的填料可以包括硅酸盐和硅石粉末，如硅 酸铝(莫来石)、合成硅酸钙、硅酸锆、气相硅石、结晶二氧化硅石墨、 天然硅砂等；硼粉，如硼-氮化物粉末，硼-硅酸盐粉末等；氧化物，例如 TiO₂、氧化铝、氧化镁等；硫酸钙(作为其酐、二水合物或三水合物)等； 滑石，包括纤维状、模块状、针状、层状滑石等；硅灰石；表面处理的硅 灰石；玻璃球，如中空的和实心的玻璃球、硅酸盐球、硅酸铝等；高岭土， 包括硬质高岭土、软质高岭土、煅烧高岭土、包括本领域已知的各种涂层 以促进与聚合物基质树脂的相容性的高岭土等；单晶纤维或“晶须”，如碳 化硅、氧化铝、碳化硼、铁、镍、铜等；纤维(包括连续的和切短的纤维)、 碳纤维、玻璃纤维，如E、A、C、ECR、R、S、D、或NE玻璃等；硫化 物，如硫化钼，硫化锌等；钡化合物，如钛酸钡、铁酸钡、硫酸钡、重晶 石等；金属和金属氧化物，如颗粒或纤维状铝、青铜、锌、铜和镍等；片 状填料例如玻璃片、片状碳化硅、二硼化铝、铝片、钢片等；纤维状填料， 例如短的无机纤维，如衍生自包含硅酸铝、氧化铝、氧化镁、和硫酸钙半 水合物等中的至少一种的共混物的那些；天然的填料和增强材料，如通过 粉碎木材获得的木粉、纤维产品，如纤维素、棉等；有机填料，如聚四氟 乙烯；由能够形成纤维的有机聚合物，如聚(醚酮)、聚酰亚胺、聚苯并恶 唑、聚(亚苯基硫醚)、芳族聚酰胺、芳族聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟 乙烯等形成的增强的有机纤维填料；以及其它填料和增强剂，如云母、粘 土、长石、烟道灰、铝硅酸镁盐、石英、石英岩、珍珠岩、硅藻岩、硅藻 土、炭黑等，或者包括至少一种前述填料或增强剂的组合。

示例性的光稳定剂包括，例如苯并三唑，如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯 并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-苯并三唑和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮 等，或者包括至少一种前述光稳定剂的组合。光稳定剂通常以基于不包括 任何填料的100重量份的总组合物的0.1至1.0重量份的量使用。

示例性增塑剂包括，例如，邻苯二甲酸酯，如二辛基-4,5-环氧-六氢邻 苯二甲酸酯、三-(辛氧基羰基乙基)异氰脲酸酯、三硬脂酸甘油酯、环氧化 大豆油等，或包括至少一种前述增塑剂的组合。增塑剂通常以基于不包括 任何填料的100重量份的总组合物的0.5至3.0重量份的量使用。

示例性的抗静电剂包括，例如单硬脂酸甘油酯、硬脂基磺酸钠、十二 烷基苯磺酸钠等，或前述抗静电剂的组合。在一个实施方式中，碳纤维、 碳纳米纤维、碳纳米管、炭黑或前述的任何组合可以用于含化学抗静电剂 的聚合树脂中以赋予组合物静电耗散性。

示例性的脱模剂包括，例如，硬脂酸金属盐，硬脂酸硬脂基酯、四硬 脂酸季戊四醇酯、蜂蜡、褐煤蜡、石蜡等，或者包括至少一种前述脱模剂 的组合。脱模剂通常以基于不包括任何填料的100重量份的总组合物的0.1 至1.0重量份的量使用。

示例性UV吸收剂包括例如，羟基二苯甲酮；羟基苯并三唑；羟基苯 并三嗪；氰基丙烯酸酯；草酰替苯胺；苯并恶嗪酮；2-(2H-苯并三唑-2- 基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚(CYASORB^TM 5411)；2-羟基-4-正辛氧 基二苯甲酮(CYASORB^TM531)；2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2- 基]-5-(辛氧基)-苯酚(CYASORB^TM 1164)；2,2′-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并 恶嗪-4-酮)(CYASORB^TM UV-3638)；1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基) 氧基]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]甲基]丙烷(UVINUL^TM  3030)；2,2′-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮)；1,3-双[(2-氰基-3,3-二 苯基丙烯酰基)氧基]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]甲基]丙烷； 纳米尺寸的无机材料，如氧化钛、氧化铈和氧化锌等，所有都具有小于100 纳米的粒径；或包括前述UV吸收剂中的至少一种的组合。UV吸收剂通 常以基于不包括任何填料的100重量份的总组合物的0.01至3.0重量份的 量使用。

示例性的润滑剂包括，例如脂肪酸酯，如烷基硬脂基酯，例如硬脂酸 甲酯等；硬脂酸甲酯和亲水性和疏水性表面活性剂的混合物，包括聚乙二 醇聚合物、聚丙二醇聚合物，及它们的共聚物，例如在合适的溶剂中的硬 脂酸甲酯和聚乙二醇-聚丙二醇共聚物；或包括至少一种前述润滑剂的组 合。润滑剂通常以基于不包括任何填料的100重量份的总组合物的0.1至 5重量份的量使用。

示例性的发泡剂包括，例如低沸点卤代烃和产生二氧化碳的那些；发 泡剂，其在室温下是固体并且当加热至高于它们的分解温度的温度时，产 生气体，如氮气、二氧化碳、氨气，如偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酰胺的金 属盐、4,4'-氧双(苯磺酰肼)、碳酸氢钠、碳酸铵等，或包括至少一种前述 发泡剂的组合。发泡剂通常以基于不包括任何填料的100重量份的总组合 物的1至20重量份的量使用。

如上所述，公开的复合材料可以可选地进一步包括阻燃剂添加剂。在 各种实施方式中，阻燃剂添加剂可以包括适用于本发明的复合材料的任何 阻燃剂材料或阻燃剂材料的混合物。在另一实施方式中，阻燃剂添加剂包 括含磷酸盐(酯)的材料。在另一实施方式中，阻燃剂添加剂包括含卤素 的材料。在其它实施方式中，阻燃剂添加剂不含或基本不含磷酸盐(酯) 和/或卤素中的一种或多种。在又一实施方式中，阻燃剂添加剂包括低聚物 有机磷阻燃剂，包括例如，双酚A二苯基磷酸酯(“BPADP”)。在又一实 施方式中，阻燃剂是选自低聚磷酸酯、聚合磷酸酯、低聚膦酸酯或混合的 磷酸酯/膦酸酯阻燃剂组合物。在更进一步的实施方式中，阻燃剂选自磷酸 三苯酯；磷酸甲苯基二苯酯；磷酸三(异丙基苯基)酯；间苯二酚双(磷酸二 苯酯)；和双酚A双(二苯基磷酸酯)。在仍进一步的实施方式中，阻燃剂是 双酚A双(二苯基磷酸酯)。

阻燃剂添加剂的浓度可以改变，并且本发明并不旨在限制于任何特定 的阻燃剂浓度。在一个实施方式中，公开的组合物可以包含大于0至约20 重量％的阻燃剂添加剂，包括或例如，约1重量％、2重量％、3重量％、 4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、 11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17 重量％、18重量％或19重量％。在更进一步的实施方式中，阻燃剂添加剂 可以存在于衍生自上面的值的量的任何范围。例如，阻燃剂添加剂可以以 约5重量％至约15重量％，或甚至约10重量％至约20重量％的范围的量 存在于聚碳酸酯组合物中。阻燃剂添加剂是可商购的，并且本领域的技术 人员能够容易地选择合适的阻燃剂添加剂。

此外，可以将可改善流动性和其它特性的材料加入至组合物中，如低 分子量烃树脂。低分子量烃树脂的特别有用的类别是衍生自石油C₅至C₉原料(其衍生自从石油裂解获得的不饱和C₅-C₉单体)的那些。非限制性 实施例包括烯烃，例如戊烯、己烯、庚烯等；二烯烃，例如，戊二烯、己 二烯等；环状烯烃和二烯烃，例如，环戊烯、环戊二烯、环己烯、环己二 烯、甲基环戊二烯等；环状二烯烃二烯，例如二环戊二烯、甲基环戊二烯 二聚物等；和芳族烃，例如乙烯基甲苯、茚、甲基茚等。树脂可以另外地 部分地或完全地氢化。

如本领域的普通技术人员将理解的，组合物的电传导率通常表征为依 赖于填料体积分数。不希望受理论的束缚，应该相信的是随着组合物中的 填料量增加，填料颗粒开始彼此接触，并且形成用于电子传送的贯穿样品 体积的连续的路径。例如，在低的填料负载下，组合物的电导率可接近纯 的聚合物相。此外，结合非导电聚合物与导电剂，如导电炭黑，可以延迟 电子的运动或电子跳跃，这可以产生更宽的渗透曲线斜率。

如上所述，公开的组合物表现出相对稳健的渗透曲线，即相对平坦的 渗透曲线能够制造具有各种填料组合物的静电耗散复合材料，同时仍将表 面电阻率保持在约10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq的期望的范围内。

通过测量公差水平，公开的组合物可以表现出相对稳健的渗透曲线。 测量公差水平作为说明渗透曲线的稳健性的替代的方法。因此，上面公开 的所有组合物可以通过公差水平进行测量，并且包括在本文中。

为了测量公差水平：

公差水平的值越小，公差越窄。如上所述，如果公差较窄，那么浓度 和/或导电填料的负载的小变化可以导致材料的静电耗散特性的相当大的 和潜在不期望的改变。公差水平的值越大，渗透曲线更稳健，即平坦。

在至少一个实施方式中，组合物表现出大于±0.37的公差水平。在另 一实施方式中，组合物表现出±0.37至±1.0的范围的公差水平，包括示例 性值，±0.40、±0.45、±0.5、±0.55、±0.60、±0.65、±0.70，±0.75、±0.80、 ±0.85、±0.90、±0.95。在又一实施方式中，公差水平可以在衍生自任何两 个示例性公差水平值的范围内。例如，组合物可以表现出±0.40至±0.95的 范围的公差水平。

包括上述组分的公开的组合物可以根据制造常规碳纤维类静电耗散 复合材料的任何通常已知的方法制造。例如，可以结合填料组合物和热塑 性聚合物树脂以提供组合物混合物，其中，填料组合物至少基本上分散在 热塑性聚合物树脂相中。例如，通过使用常规的挤出技术可以结合纤维与 树脂。

如本文所描述的，本发明涉及共混复合材料。本公开的共混复合材料 可以使用结合多种组分以形成热塑性树脂的任何已知的方法形成。在一个 实施方式中，首先在高速混合机中共混组分。其它低剪切方法(包括但不 限于手工混合)也可以实现该共混。然后将共混物通过漏斗进料至双螺杆 挤出机的喉部。可替代地，通过在喉部和/或在下游经由侧填充口直接进料 至挤出机，可以将一种或多种组分结合至组合物中。挤出机通常在高于使 组合物流动所需的温度下操作。挤出物在水浴中立即淬火并造粒。这样制 备的粒料当切割挤出物时，可以根据需要为四分之一英寸长或更短。可以 使用这类粒料用于后续的模制、成型或成形。在一个实施方式中，共混物 组合物通过挤出共混形成。

根据各种实施方式，用于制造本发明复合材料的方法通常包括提供如 本文所述的热塑性聚合物或聚合物组合物；提供包括导电炭黑；和非导电 聚合物的填料组合物；并且组合提供的聚合物组合物与提供的填料组合物 以提供获得的组合物。

在示例性的实施方式中，公开了用于制造静电耗散复合材料的方法， 包括以下步骤：a)提供热塑性聚合物组合物；b)提供填料组合物，包括 i)导电炭黑；和ii)非导电聚合物；c)结合填料组合物与热塑性树脂以 提供复合材料，其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的7.4至10.5 范围的体积百分数负载存在于所提供的复合材料中；并且其中，所提供的 复合材料表现出10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq的范围的表面电阻率。

在另一实施方式中，公开了用于制造静电耗散复合材料的方法，包括 以下步骤：a)提供结晶的热塑性聚合物组合物；b)提供填料组合物，包 括i)导电炭黑；和ii)非导电聚合物；c)结合填料组合物和热塑性聚合 物组合物以提供复合材料，其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积 的5.0-6.0的范围的体积百分数负载存在于提供的复合材料中；并且其中， 提供的复合材料表现出10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq的范围的表面电阻率。

在又一实施方式中，公开了用于制造静电耗散复合材料的方法，包括 以下步骤：a)提供热塑性聚合物组合物；b)提供填料组合物，包括i) 导电炭黑；和ii)非导电聚合物；c)结合填料组合物与热塑性聚合物组合 物以提供复合材料；其中，提供的复合材料表现出±0.37至±1.0的公差水 平。

还提供了包括复合材料的成型的、成形的或模制的制品。通过多种方 法，如注射模制、挤出、旋转模制、吹塑模制和热成型可以将复合材料模 制成有用的成型制品以形成制品，如，例如，个人计算机、笔记本和便携 式计算机、移动电话天线和其他此类通信设备、医疗应用、RFID应用、 汽车应用等，。

在又一实施方式中，方法包括由形成的共混组合物形成模制部件。

在各种实施方式中，组合物可以用于电子领域。在另一实施方式中， 领域的非限制性实施例包括电气技术、机电技术、射频(RF)技术、电信、 汽车、航空、医疗、传感器、军事和安全。在又一实施方式中，使用组合 物也可以存在于重叠的领域，例如在结合机械和电气性能的机电系统中， 其可以，例如用于汽车工程或医学工程。

在一个实施方式中，在一个或多个前述领域中可以使用根据本发明的 模制品以生产器件。在另一实施方式中，这些领域(其可以使用根据本发 明的组合物)中的这类装置的非限制性实施例包括计算机装置、家用电器、 装饰装置、电磁干扰装置、印刷电路、Wi-Fi装置、蓝牙装置、GPS装置、 蜂窝天线装置、智能电话装置、汽车装置、军用装置、航天装置、医疗装 置，如助听器、传感器装置、安全装置、屏蔽装置、RF天线装置、或RFID 装置。

在又一实施方式中，模制品可以用来制造汽车领域中的装置。在另一 实施方式中，汽车领域中汽车内部的这类装置的非限制性实施例包括适应 性巡航控制、前灯传感器、风挡刮水器传感器以及门/窗开关。在进一步的 实施方式中，在汽车领域中在车辆外部的装置的非限制性实施例包括用于 发动机管理的压力和流动传感器、空调、故障检测和外部照明设备。

由于低成本、模制较大的和复杂的部件的能力，以及减少重量，开发 塑料电镀用于工业应用。塑料电镀也允许新设计的快速发展并降低生产和 这些器件本身的空间要求。随着汽油价格上升，消费者已越来越关心汽车 重量减轻。可以电镀的塑料材料的非限制性实施例包括丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯(“ABS”)、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、特氟龙、聚芳基 醚、聚碳酸酯、聚亚苯基氧化物、聚缩醛。

此外，获得的组合物混合物可以用来提供任何期望的成型的、成形的 或模制的制品。例如，通过多种方法，如注射模制、挤出、旋转模塑、吹 塑模制和热成形，组合物混合物可以模制成有用的成型制品。如上所述， 公开的组合物特别适合用于制造电子部件和装置。因此，根据一些实施方 式，公开的组合物可以用于形成制品，如印刷电路板载体、在测试插座中 燃烧(burn in test socket)、用于硬盘驱动器的柔性支架等。

公开的复合材料和制造的方法包括至少以下实施方式。

实施方式1：静电耗散复合材料(electrostatic dissipative composite)， 包括

a)连续的热塑性聚合物相；和

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的7.4至10.5的范围的 体积百分数负载存在；以及

其中，复合材料表现出10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的范围的表面电阻率。

实施方式2：实施方式1的静电耗散复合材料，其中，连续的热塑性 聚合物相包含至少一种聚碳酸酯。

实施方式3：实施方式1至2中任一项的静电耗散复合材料，其中， 至少一种聚碳酸酯是双酚A聚碳酸酯。

实施方式4：实施方式1至3中任一项的静电耗散复合材料，其中至 少一种非导电聚合物选自由苯乙烯-丙烯腈共聚物和超高分子量聚乙烯组 成的组。

实施方式5：实施方式1至4中任一项的静电耗散复合材料，其中， 超高分子量聚乙烯是MIPELON XM 221U。

实施方式6：实施方式1至5中任一项的静电耗散复合材料，其中， 苯乙烯-丙烯腈共聚物是苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的聚四氟乙烯。

实施方式7：实施方式1至6中任一项的静电耗散复合材料，其中， 导电炭黑是ENSACO 250G。

实施方式8：实施方式1至7中任一项的静电耗散复合材料，非导电 聚合物以相对于总填料负载的15至25重量％的范围的量存在。

实施方式9：静电耗散复合材料，包括：

a)结晶的连续的热塑性聚合物相；和

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相：

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的5.0至6.0的范围的 体积百分数负载存在；以及

其中，复合材料表现出10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq的范围的表面电阻率。

实施方式10：实施方式9的静电耗散复合材料，其中，连续的热塑性 聚合物相包含聚对苯二甲酸丁二酯。

实施方式11：实施方式9至10中任一项的静电耗散复合材料，其中， 导电炭黑是ENSACO 250G以及至少一种非导电聚合物是MIPELON XM 221U。

实施方式12：实施方式9至11中任一项的静电耗散复合材料，其中， 非导电聚合物的总量范围为总填料负载的15重量％至25重量％。

实施方式13：静电耗散复合材料，包括

a)连续的热塑性聚合物相；和

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

其中，复合材料表现出±0.37至±1.0的范围的公差水平。

实施方式14：实施方式13的静电耗散复合材料，其中，连续的热塑 性聚合物相包含选自由聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二酯组成的组中的至 少一种聚合物。

实施方式15：实施方式13至14中任一项的静电耗散复合材料，其中， 至少一种聚碳酸酯选自由聚碳酸酯105或聚碳酸酯175组成的组。

实施方式16：实施方式13至15中任一项的静电耗散复合材料，其中， 至少一种非导电聚合物选自由苯乙烯-丙烯腈共聚物和超高分子量聚乙烯 组成的组。

实施方式17：实施方式13至16中任一项的静电耗散复合材料，其中， 超高分子量聚乙烯是MIPELON XM 221U。

实施方式18：实施方式13至17中任一项的静电耗散复合材料，其中， 所述苯乙烯-丙烯腈共聚物是苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的聚四氟乙烯。

实施方式19：实施方式13至18中任一项的静电耗散复合材料，其中， 导电性炭黑是ENSACO 250G。

实施方式20：实施方式13至19中任一项的静电耗散复合材料，其中， 非导电聚合物的总量的范围为总填料负载的15-25重量％。

实施方式21：静电耗散复合材料，包括

a)连续的热塑性聚合物相，包含至少一种双酚A聚碳酸酯；和

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.ENSACO 250G导电炭黑；和

ii.选自由苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的聚四氟乙烯和

MIPELON XM 221U超高分子量聚乙烯组成的组中的至少一种非导

电聚合物；

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的7.4至10.5的范围的 体积百分数负载存在；

其中，非导电聚合物以相对于总填料负载的15-25重量％的范围的量 存在；以及

其中，复合材料表现出的10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq的范围的表面电阻 率。

实施方式22：静电耗散复合材料，包括

a)结晶的连续的热塑性聚合物相，包含聚对苯二甲酸丁二酯； 和

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.ENSACO 250G导电炭黑；和

ii.MIPELON XM 221U超高分子量聚乙烯；

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的5.0至6.0的范围的 体积百分数负载存在；

其中，非导电聚合物以相对于总填料负载的15至25重量％的范围的 量存在；以及

其中，组合物表现出10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq的表面电阻率。

实施方式23：静电耗散复合材料，包括

a)连续的热塑性聚合物相，包括选自由聚对苯二甲酸丁二酯和 聚碳酸酯组成的组中的至少一种聚合物；和

b)包含含有以下各项的填料组合物的至少一种分散的填料相

i.ENSACO 250G导电炭黑；和

ii.选自由苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的聚四氟乙烯和 MIPELON XM 221U超高分子量聚乙烯组成的组中的至少一种非导电聚 合物；

其中，非导电聚合物以相对于总填料负载的15至25重量％范围的量 存在；以及

其中，复合材料表现出±0.37至±1.0的范围的公差水平。

实施方式24：用于制备静电耗散复合材料的方法，包括以下步骤：

a)提供热塑性聚合物组合物；

b)提供填料组合物，包括

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

c)结合填料组合物与热塑性树脂以提供复合材料，

其中，填料组合物以相对于复合材料总体积的7.4至10.5的范围的体 积百分数负载存在于提供的复合材料中；并且其中，提供的复合材料表现 出10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的范围的表面电阻率。

实施方式25：实施方式24的方法，其中，热塑性聚合物组合物包含 至少一种聚碳酸酯。

实施方式26：实施方式24或实施方式25的方法，其中，至少一种聚 碳酸酯是双酚A聚碳酸酯。

实施方式27：实施方式24至26中任一项的方法，其中，非导电聚合 物选自由苯乙烯-丙烯腈共聚物和超高分子量聚乙烯组成的组。

实施方式28：实施方式24至27中任一项的方法，其中，超高分子量 聚乙烯是MIPELON XM 221U。

实施方式29：实施方式24-28中任一项的方法，其中，苯乙烯-丙烯 腈共聚物是苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的聚四氟乙烯。

实施方式30：实施方式24至29中任一项的方法，其中，导电性炭黑 是ENSACO 250G。

实施方式31：实施方式24至30中任一项的方法，其中，非导电聚合 物以相对于总填料负载的15-25重量％的范围的量存在于提供的复合材料 中。

实施方式32：用于制造静电耗散复合材料的方法，包括以下的步骤：

a)提供结晶的热塑性聚合物组合物；

b)提供一种填料组合物，包括

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

c)结合填料组合物和热塑性聚合物组合物以提供复合材料，

其中，填料组合物以相对于复合材料的总体积的5.0至6.0的范围的 体积百分数负载存在于提供的复合材料中；并且其中，提供的复合材料表 现出10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的范围的表面电阻率。

实施方式33：实施方式32的方法，其中，连续的热塑性聚合物组合 物包含聚对苯二甲酸丁二酯。

实施方式34：实施方式32或33的方法，其中，导电炭黑是ENSACO 250G并且至少一种非导电聚合物是MIPELON XM 221U。

实施方式35：实施方式32-34中任一项的方法，其中，非导电聚合物 的总量范围为总填料负载的15-25重量％。

实施方式36：用于制造静电耗散复合材料的方法，包括以下步骤：

a)提供热塑性聚合物组合物；

b)提供填料组合物，包括

i.导电炭黑；和

ii.非导电聚合物；

c)结合填料组合物和热塑性聚合物组合物以提供复合材料；

其中，提供的复合材料表现出±0.37至±1.0范围的公差水平。

实施方式37：实施方式36的方法，其中，热塑性聚合物组合物包含 选自由聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二酯组成的组中的至少一种聚合物。

实施方式38：根据实施方式36或37的方法，其中，至少一种聚碳酸 酯是双酚A聚碳酸酯。

实施方式39：实施方式36至38中任一项的方法，其中，至少一种非 导电聚合物选自由苯乙烯-丙烯腈共聚物和超高分子量聚乙烯组成的组。

实施方式40：实施方式36至39中任一项的方法，其中，超高分子量 聚乙烯是MIPELON XM 221U。

实施方式41：实施方式36至40中任一项的方法，其中，苯乙烯-丙 烯腈共聚物是苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的聚四氟乙烯。

实施方式42：实施方式36至41中任一项的方法，其中，导电炭黑是 ENSACO 250G。

实施方式43：实施方式36至42中任一项的方法，其中，存在于提供 的填料组合物中的非导电聚合物的量的范围是总填料负载的15至25重 量％。

实施例

给出下列实施例是为了向本领域的普通技术人员提供可以如何制造 和评价本文公开的和要求保护的静电耗散复合材料的完整的公开和说明， 并且目的是纯粹示例性的，以及并不旨在限制本发明。已经努力确保有关 数字的精确性(例如，量、温度等)，但应该考虑一些误差和偏差。除非 另有说明，份是重量份，温度是C或是环境温度，以及压力是大气压或接 近大气压。

实施例1：

在以下实施例中，制造本发明的静电耗散复合材料，并且与常规和对 照组合物比较表面电阻率行为。更特别地，使用四种不同的非导电聚合物 制造填料组合物并且与导电炭黑结合。将填料组合物分散于聚碳酸酯类热 塑性树脂相并且在四种不同的体积百分数的填料负载下评价渗透曲线 (percolation curve)行为。聚碳酸酯类热塑性树脂相包括聚碳酸酯105和 聚碳酸酯175。四种不同的非导电聚合物包括三种不导电的UHMWPE。 评价三种等级的UHMWPE如下：(1)UHMWPE I(MIPELON^TM XM 221U)、(2)UHMWPE II(GUR^TM 2126)和(3)UHMWPE III(SABIC^TM  3548)。评价的最后的非导电聚合物是苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的PTFE (TSAN)。这四种不同的非导电聚合物与导电炭黑、ENSACO^TM 250G结 合以制备填料组合物。非导电聚合物，作为不导电填料的总量，为总填料 负荷的约20重量％。在约6体积百分数、约7.5体积百分数、约9体积百 分数和约10.5体积百分数的不同的负载百分数下分析每种填料组合物的 表面电阻率，表征为其渗透曲线行为。

在ZSK 40mm双螺杆挤出机中混合上面的组合物，由此在进料喉处 加入聚碳酸酯树脂并且在下游进料填料组合物。筒温度范围为240℃至 290℃。然后注塑模制测试部件，筒温度设置为250℃至300℃，以及模 具温度设置为100℃。

图2示出了由分析具有对照和在不同的负载百分数下的三种不同的填 料组合物的上面描述的聚碳酸酯组合物产生的电渗透曲线(electrical  percolation curve)。如示出的，在网络形成期间，在10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq 的期望的表面电阻率范围内，具有导电炭黑(“CCB”)(ENSACO 250G) 的填料组合物的表面电阻率图表现出相对陡峭的过渡。然而，相比之下， 利用与UHMWPE I(MIPELON^TM XM 221U)、UHMWPE II(GUR^TM 2126) 和UHMWPE III(SABIC^TM 3548)结合的导电炭黑(ENSACO 250G)观 察到在10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的期望的表面电阻率范围内的相对平坦的 过渡行为。为此，在10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的ESD范围内观察到多个 数据点。因此，可以发现例如在8体积％负载的填料组合物下(在加工(挤 出/模制)期间填料组合物负载的变化很小)用这些示例性的填料组合物设 计的ESD材料将不会影响材料的ESD性能。换言之，现在可能的是设计 出具有这些填料组合物的稳健的ESD安全材料。应该注意的是CCB曲线 和CCB和UHMWPE III曲线符合类似的趋势，以使得这些线几乎重叠。

相似地，图3示出了由分析具有对照和在不同的负载百分数下其他的 填料组合物的上面描述的聚碳酸酯组合物产生的电渗透曲线。如示出的， 在网络形成期间，并且在10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq的期望的表面电阻率的 范围内，具有导电炭黑的填料组合物(ENSACO 250G)的表面电阻率图 表现出相对陡峭的过渡。然而，相比之下，利用与苯乙烯-丙烯腈共聚物 封装的PTFE(TSAN)结合的导电炭黑(ENSACO 250G)观察到在10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的期望的表面电阻率范围内的相对平坦的过渡行为。 为此，在10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的ESD范围内观察到多个数据点。而 且，可以发现，例如在8体积％负载的填料组合物下(在加工(挤出/模制) 期间填料组合物负载的变化很小)用这些示例性的填料组合物设计的ESD 材料将不会影响材料的ESD性能。

定量地证实陡峭或平坦的过渡行为，由电渗透曲线(从分析具有对照 和四种不同的填料组合物的上面描述的聚碳酸酯组合物得到)计算公差水 平。该公差水平可以定量地证明过渡行为的陡度，因为在网络形成期间， 在10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的期望的表面电阻率范围内，公差水平的绝对 值越小，则过渡越陡。表1示出了，在10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq的期望的 表面电阻率范围内，在聚碳酸酯类树脂中对照和不同的填料负载的以体 积％表示的公差水平

表1

如表1所示的数据，具有UHMWPE I(MIPELON XM 221U)和苯乙 烯-丙烯腈共聚物封装的PTFE(TSAN)的填料组合物负载的组合物对于 公差水平通常表现出更大的绝对值。因此，UHMWPE I(MIPELON XM 221U)和苯乙烯-丙烯腈共聚物封装的PTFE(TSAN)定量地证明了比没 有非导电聚合物的填料的过渡行为更平坦的过渡行为。

实施例2：

在以下实施例中，制造本发明的静电耗散复合材料并且与常规和对照 的系列组合物的表面电阻率行为进行比较。更特别地，使用不同的非导电 聚合物制备填料组合物，并且与导电炭黑结合。将填料组合物分散于聚对 苯二甲酸丁二酯(PBT)类热塑性树脂相并且评价在四种不同的体积百分 数填料负载下的渗透曲线行为。评价UHMWPE I(MIPELON^TM XM 221U) 并且与导电炭黑(ENSACO^TM 250G)结合以制造填料组合物。非导电聚 合物，作为不导电填料的总量，为总填料负载的约20重量％。分析每种 填料组合物的表面电阻率，表征为在约3体积百分数、约4.5体积百分数、 约6体积百分数和约7.5体积百分数的不同的负载百分数下其渗透曲线行 为。

在ZSK 40mm双螺杆挤出机中混合上面的组合物，由此在进料喉处 加入聚碳酸酯树脂并且在下游进料填料组合物。筒温度范围为240℃至 290℃。然后注塑模制测试部件，筒温度温度设置为250℃至300℃，以 及模具温度设置为100℃。

图4示出了由分析具有对照和在不同的负载百分数下的不同的填料组 合物的上面描述的PBT组合物产生的电渗透曲线。如示出的，在网络形 成期间，在10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq的期望的表面电阻率范围内，具有导 电炭黑的填料组合物(ENSACO^TM 250G)的表面电阻率图表现出相对陡 峭的过渡。然而，相比之下，利用与UHMWPE I(MIPELON^TM XM 221U) 结合的导电炭黑(ENSACO^TM 250G)观察到在10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq 的期望的表面电阻率范围内的相对平坦的过渡行为。为此，在10⁶ohm/sq 到10⁹ohm/sq的ESD范围内观察到多个数据点。因此，可以发现，例如 在5.5体积％负载的填料组合物下(在加工(挤出/模制)期间填料组合物 负载的变化很小)用这些示例性的填料组合物设计的ESD材料将不会影 响材料的ESD性能。换言之，现在可能的是设计出具有这些填料组合物 的稳健的ESD安全材料。

相似地，公差水平定量地证明过渡行为的陡度，因为在网络形成期间， 在10⁶ohm/sq到10⁹ohm/sq的期望的表面电阻率范围内，公差水平的绝对 值越小，则过渡越陡。表2示出了，在10⁶ohm/sq至10⁹ohm/sq的期望的 表面电阻率范围内，在PBT类树脂中的对照和不同的填料负载的以体积％ 表示的公差水平。

表2

如表2所示的数据，具有包括非导电聚合物、UHMWPE I(MIPELON^TM  XM 221U)的填料组合物负载的组合物，相比于没有非导电聚合物的填料 组合物通常表现出对于公差水平的较大的绝对值。因此，包含UHMWPE I (MIPELON^TM XM 221U)的填料组合物定量地证明了比没有非导电聚合 物的填料的过渡行为更平坦的过渡行为。

对于本领域技术人员显然的是在不背离本发明的范围或精神的前提 下，可以对本发明进行各种修改和变化。通过考虑本文公开的说明书和本 发明的实践，本发明的其他实施方式对本领域技术人员是显然的。说明书 和实施例应当认为仅是示例性的，本发明的真正范围和精神由随附权利要 求指出。