CN117279996A - 用于高频率应用的电子设备和聚合物共混物 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施方式涉及包括壳体的电子设备，该壳体包括聚合物共混物。该聚合物共混物包含芳族聚醚热塑性聚氨酯和共聚酯弹性体中的至少一种，以及介电常数调节剂，该介电常数调节剂包含聚烯烃和嵌段共聚物中的至少一种，该嵌段共聚物包括至少一种聚烯烃嵌段。该电子设备接收大于或等于2.5千兆赫的信号。
Description
要求优先权
本申请要求2021年4月30提交的代理人案卷号为1202102的美国临时专利申请系列号63/182,045的优先权权益，该文通过引用全文纳入本文。
技术领域
本公开的实施方式总体涉及电子设备和聚合物共混物，具体涉及具有降低的介电常数的电子设备和聚合物共混物。
背景技术
热塑性弹性体，例如热塑性聚氨酯(TPU)和共聚酯弹性体(COPE)，由于其硬度和拉伸强度而被广泛应用于多种电子设备中。然而，TPU和COPE的高介电常数(例如，大于或等于3.25)可能不适合用于传输和/或接收高频率(例如，大于或等于2.5千兆赫(GHz))的电子设备。例如，电子设备中TPU或COPE的存在可能会干扰在第五代(5G)的较高波长频率下发生的连接，这可能会导致掉线、信号丢失和数据传输缓慢。
因此，需要改进的聚合物共混物，以最大限度地减少对高频率传输和/或接收的干扰，同时提供在电子设备中使用所需的性能(例如硬度和拉伸强度)。
发明内容
本公开的实施方式涉及具有壳体的电子设备，该壳体由聚合物共混物形成，该聚合物共混物包含芳族聚醚热塑性聚氨酯(TPU)和共聚酯弹性体(COPE)中的至少一种以及介电常数调节剂，其具有降低的介电常数以最小化高频率的衰减(degradation)，并且表现出足够的硬度和拉伸强度。
根据一个实施方式，提供了一种电子设备。该电子设备包括壳体，该壳体包括聚合物共混物。该聚合物共混物包含芳族聚醚热塑性聚氨酯(TPU)和共聚酯弹性体(COPE)中的至少一种，以及介电常数调节剂，该介电常数调节剂包含聚烯烃和嵌段共聚物中的至少一种，该嵌段共聚物包括至少一种聚烯烃嵌段。该电子设备接收大于或等于2.5GHz的信号。
根据另一个实施方式，提供了一种聚合物共混物。该聚合物共混物包含45重量％(wt％)至95重量％的芳族聚醚热塑性聚氨酯(TPU)和共聚酯弹性体(COPE)中的至少一种，以及1重量％至50重量％的介电常数调节剂，该介电常数调节剂包含聚烯烃和嵌段共聚物中的至少一种，该嵌段共聚物包括至少一种聚烯烃嵌段。
本文所述的实施方式的其他特征和优点将在下文的详细描述中给出，对本领域的技术人员而言，可以通过这些描述容易地理解，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书在内的本文所述的实施方式而认识到其中的部分特征和优点。
具体实施方式
下面将详细说明电子设备的各个实施方式，特别是传输和/或接收大于或等于2.5GHz的信号的电子设备。该电子设备包括壳体，壳体包括聚合物共混物。该聚合物共混物包含芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种，以及介电常数调节剂，该介电常数调节剂包含聚烯烃和嵌段共聚物中的至少一种，该嵌段共聚物包括至少一种聚烯烃嵌段。
本公开不应被理解为仅限于本文所阐述的实施方式。更确切来说，提供这些实施方式是为了使本公开透彻且完整，并向本领域的技术人员充分传达主题。
定义
除非另有定义，本文中所使用的所有技术和科学术语的含义与本领域普通技术人员通常所理解的相同。本公开所用的术语仅仅用于描述特定实施方式，而不意味着是限制性的。
本文中，范围可以表示为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表述这样的范围时，另一个实施方式包括从所述一个具体值和/或至所述另一具体值。类似地，当通过使用前置词“约”将数值表达为近似值时，可以理解为该特定值构成了另一个实施方式。还应理解，每个范围的端点在与另一个端点有关以及与另一个端点无关时都是重要的。
除非另有明确说明，否则本文所述的任何方法不应被理解为要求以特定顺序执行其步骤，也不应要求任何设备具有特定的取向。因此，如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序，或者任何设备权利要求没有实际叙述各组件的顺序或取向，或者权利要求书或说明书中没有以其他方式明确说明步骤应限于特定顺序，或者没有叙述设备组件的特定顺序或取向，那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这适用于任何可能的非明确的表述依据，包括：涉及步骤安排、操作流程、组件顺序或组件取向的逻辑问题；由语法组织或标点符号派生的简明含义以及说明书中描述的实施方式的数量或类型。
在本说明书和所附权利要求书中，除非上下文中有另外的明确指出，单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”也包括复数形式。因此，例如，除非上下文中有另外的明确指出，提及“一个”组件包括具有两个或更多个此类组件的方面。
当使用术语“0重量％”来描述聚合物共混物中的某一特定组分的重量和/或描述其不存在于聚合物共混物中时，意味着该组分没有被有意添加到聚合物共混物中。然而，该聚合物共混物可能含有作为污染物或杂物的痕量的该组分，其含量低于0.05重量％。
除非另有说明，本文所述的术语“重量％”是指基于聚合物共混物重量的重量％。
如本文所用，术语“共混物”是指由纯聚合物和至少一种其它成分(包括但不限于一种或多种添加剂和/或一种或多种其它聚合物)进行熔融混合或配混而成的组合物或混合物。
本文所述的术语“肖氏A硬度”是指根据ASTM D2240测量的材料的硬度。
本文所述的术语“比重”是指根据ASTM D792，在23℃下测量的材料密度与水密度的比率。
本文所述的术语“密度”是指根据ASTM D792，在23℃下测量的物质的单位体积质量。
本文所述的术语“断裂拉伸伸长率”是指根据ASTM D412,Die C测量的断裂后增加后的长度与初始长度之间的比率。
本文所述的术语“断裂拉伸强度”是指根据ASTM D412,Die C测量的材料在拉伸断裂前可承受的最大应力。
如本文所述，术语“介电常数”是指根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的材料的介电常数。
如本文所述，术语“耗散因数”是指根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的材料的耗散因数。
如本文所述，术语“足够的硬度和拉伸强度”是指50至92的肖氏A硬度，以及高于50％的相应硬度的纯聚合物的拉伸强度。
如上所述，包含TPU和/或COPE的热塑性弹性体共混物普遍用于多种电子设备应用，如个人设备的保护套和其他部件或附件，因为TPU和COPE提供了这些应用所需的足够的硬度和拉伸强度。然而，TPU和COPE可具有相对高的介电常数，这可能导致高频率的衰减。因此，具有相对高介电常数的TPU和/或COPE可能不适合用于传输和/或接收高频率的电子设备，例如5G应用。
本文公开了能减轻上述问题的聚合物共混物，以及包括由其制成的壳体的电子设备。具体地，本文公开的聚合物共混物包含芳族聚醚热塑性聚氨酯(TPU)和共聚酯弹性体(COPE)中的至少一种，以及介电常数调节剂，该介电常数调节剂包含聚烯烃和嵌段共聚物中的至少一种，该嵌段共聚物包括至少一种聚烯烃嵌段，这使得聚合物共混物具有降低的介电常数，与包括TPU和/或COPE以及足够的硬度和拉伸强度的常规热塑性弹性体共混物相比，降低的介电常数使高频率的衰减最小化。本文所述的介电常数调节剂可以分散在芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种内，以降低芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种的介电常数，从而最小化高频率的衰减，同时提供足够的硬度和拉伸强度。
本文公开的聚合物共混物总体可描述为包含芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种以及介电常数调节剂。介电常数调节剂可以包含聚烯烃和嵌段共聚物中的至少一种，该嵌段共聚物包括至少一种聚烯烃嵌段。
主要聚合物
如上所述，聚合物共混物包括主要聚合物，该主要聚合物包含芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种。主要聚合物赋予了传输和/或接收高频率的电子设备所需的聚合物共混物期望的硬度和拉伸强度。主要聚合物可以来自回收来源。
在实施方式中，聚合物共混物可以包含芳族聚醚TPU。在实施方式中，聚合物共混物可以包含COPE。在实施方式中，聚合物共混物可以同时包含芳族聚醚TPU和COPE。
多种芳族聚醚TPU被认为适用于本发明的聚合物共混物。如本文所述，术语“芳族”是指衍生自单环芳烃基或多环芳烃基的TPU。如本文所述，术语“芳族聚醚热塑性聚氨酯”是指一种类型的热塑性聚氨酯，它是包括聚醚多元醇和芳族二异氰酸酯以及任选的扩链剂的反应物的反应产物。
在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，芳族聚醚TPU的介电常数(Dk)可为小于或等于3.25、小于或等于3.2、小于或等于3.15、小于或等于3.1、小于或等于3.05、小于或等于3.0、小于或等于2.95、小于或等于2.9、小于或等于2.85、小于或等于2.8、小于或等于2.75，或甚至小于或等于2.7。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，芳族聚醚TPU的Dk可为大于或等于0.1、大于或等于0.5、大于或等于1.0、大于或等于1.5，或甚至大于或等于2.0。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，芳族聚醚TPU的Dk可为0.1-3.25、0.1-3.2、0.1-3.15、0.1-3.1、0.1-3.05、0.1-3.0、0.1-2.95、0.1-2.9、0.1-2.85、0.1-2.8、0.1-2.75、0.1-2.7、0.5-3.25、0.5-3.2、0.5-3.15、0.5-3.1、0.5-3.05、0.5-3.0、0.5-2.95、0.5-2.9、0.5-2.85、0.5-2.8、0.5-2.75、0.5-2.7、1.0-3.25、1.0-3.2、1.0-3.15、1.0-3.1、1.0-3.05、1.0-3.0、1.0-2.95、1.0-2.9、1.0-2.85、1.0-2.8、1.0-2.75、1.0-2.7、1.5-3.25、1.5-3.2、1.5-3.15、1.5-3.1、1.5-3.05、1.5-3.0、1.5-2.95、1.5-2.9、1.5-2.85、1.5-2.8、1.5-2.75、1.5-2.7、2.0-3.25、2.0-3.2、2.0-3.15、2.0-3.1、2.0-3.05、2.0-3.0、2.0-2.95、2.0-2.9、2.0-2.85、2.0-2.8、2.0-2.75或甚至2.0-2.7，或者由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，芳族聚醚TPU的耗散因数(Df)可为小于或等于1.0、小于或等于0.095、小于或等于0.09、小于或等于0.085，或甚至小于或等于0.08。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，芳族聚醚TPU的Df可为大于或等于0.001、大于或等于0.005、大于或等于0.01、大于或等于0.02，或甚至大于或等于0.03。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，芳族聚醚TPU的Df可为0.001-1.0、0.001-0.095、0.001-0.09、0.001-0.085、0.001-0.08、0.005-1.0、0.005-0.095、0.005-0.09、0.005-0.085、0.005-0.08、0.01-1.0、0.01-0.095、0.01-0.09、0.01-0.085、0.01-0.08、0.02-1.0、0.02-0.095、0.02-0.09、0.02-0.085、0.02-0.08、0.03-1.0、0.03-0.095、0.03-0.09、0.03-0.085或甚至0.03-0.08，或者由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，芳族聚醚TPU的肖氏A硬度可为小于或等于100、小于或等于95，或甚至小于或等于90。在实施方式中，芳族聚醚TPU的肖氏A硬度可为大于或等于10、大于或等于20，或甚至大于或等于30。在实施方式中，芳族聚醚TPU的肖氏A硬度可以为10-100、10-95、10-90、20-100、20-95、20-90、30-100、30-95或甚至30-90，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，芳族聚醚TPU的断裂拉伸伸长率可为大于或等于百分之400(400％)或甚至大于或等于500％。在实施方式中，芳族聚醚TPU的断裂拉伸伸长率可为小于或等于1000％、小于或等于900％，或甚至小于或等于800％。在实施方式中，芳族聚醚TPU的断裂拉伸伸长率可为400％-1000％、400％-900％、400-800％、500％-1000％，500％-900％，或甚至500％-800％，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，芳族聚醚TPU的断裂拉伸强度可为大于或等于10兆帕(MPa)、大于或等于15MPa，或甚至大于或等于20MPa。在实施方式中，芳族聚醚TPU的断裂拉伸强度可为小于或等于100MPa、小于或等于90MPa，或甚至小于或等于80MPa。在实施方式中，芳族聚醚TPU的断裂拉伸强度可为10MPa-100MPa、10MPa-90MPa、10MPa-80MPa、15MPa-100MPa、15MPa-90MPa、15MPa-80MPa、20MPa-100MPa、20MPa-90MPa，或甚至20MPa-80MPa，或者由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，芳族聚醚TPU的密度可为大于或等于0.8克/立方厘米(g/cm3)、大于或等于0.9g/cm3，或甚至大于或等于1.0g/cm3。在实施方式中，芳族聚醚TPU的密度可为小于或等于1.5g/cm3、小于或等于1.4g/cm3，或甚至小于或等于1.3g/cm3。在实施方式中，芳族聚醚TPU的密度可为0.8g/cm3-1.5g/cm3、0.8g/cm3-1.4g/cm3、0.8g/cm3-1.3g/cm3、0.9g/cm3-1.5g/cm3、0.9g/cm3-1.4g/cm3、0.9g/cm3-1.3g/cm3、1.0g/cm3-1.5g/cm3、1.0g/cm3-1.4g/cm3、或甚至1.0g/cm3-1.3g/cm3，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
芳族聚醚TPU的合适的商业实施方式可购自亨斯迈(Huntsman)的IROGRAN品牌，例如A 85P 4394UV等级。
多种COPE被认为适用于本发明的聚合物共混物。在实施方式中，COPE包括嵌段共聚物，该嵌段共聚物由重复的脂肪族聚醚或脂肪族聚酯的软链段和芳族聚酯的硬链段组成。
COPE的合适的商业实施方式可购自杜邦(DuPont)的Hytrel品牌；DSM的Amite品牌；SK化学(SK Chemicals)的Skypel品牌。
在实施方式中，聚合物共混物中芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种的量可为小于或等于95重量％、小于或等于90重量％、小于或等于85重量％，或甚至小于或等于80重量％。在实施方式中，聚合物共混物中芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种的量可为大于或等于45重量％、大于或等于50重量％，或甚至大于或等于55重量％。在实施方式中，聚合物共混物中芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种的量可为45重量％-95重量％、45重量％-90重量％、45重量％-85重量％、45重量％-80重量％、50重量％-95重量％、50重量％-90重量％、50重量％-85重量％、50重量％-80重量％、55重量％-95重量％、55重量％-90重量％、55重量％-85重量％，或甚至55重量％-80重量％，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
介电常数调节剂
如上所述，介电常数调节剂赋予了聚合物共混物期望的Dk，以用于传输和/或接收大于或等于2.5GHz的信号的电子设备。介电常数调节剂还可以赋予聚合物共混物期望的Df，以满足电子设备应用的需要，特别是用于传输和/或接收大于或等于2.5GHz的信号的电子设备。介电常数调节剂可以来自回收来源。
多种介电常数调节剂被认为适用于本发明的聚合物共混物。在实施方式中，介电常数调节剂可以包含聚烯烃和嵌段共聚物中的至少一种，该嵌段共聚物包括至少一种聚烯烃嵌段。
在实施方式中，介电常数调节剂可以包含聚烯烃。在实施方式中，聚烯烃可以包含聚乙烯和聚丙烯中的至少一种。在实施方式中，聚烯烃可以包含聚乙烯。在实施方式中，聚烯烃可以包含聚丙烯。在实施方式中，聚烯烃可以同时包含聚乙烯和聚丙烯。
在实施方式中，聚乙烯可包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或其组合。在实施方式中，聚乙烯可包括聚乙烯均聚物(即，由乙烯单体组成)或聚乙烯共聚物，聚乙烯共聚物具有大于30重量％乙烯单体和额外的共聚单体，例如C3-C12α-烯烃、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)或甲基丙烯酸乙酯(EMA)。在实施方式中，EVA可以具有高比例的乙酸乙烯酯(例如，大于或等于60重量％)。
在实施方式中，聚丙烯可包括聚丙烯均聚物(即，由丙烯单体组成)或聚丙烯共聚物，聚丙烯共聚物具有大于50重量％的丙烯单体和额外的共聚单体例如C3-C12α-烯烃。
聚烯烃的合适的商业实施方式可购自陶氏化学(Dow Chemicals)的AFFINITY、VERSIFY或ENGAGE品牌。
在实施方式中，介电常数调节剂可以包含嵌段共聚物。在实施方式中，嵌段共聚物可以包括至少一种聚烯烃嵌段。本文描述的术语“聚烯烃嵌段”是指由聚烯烃组成的嵌段。本文所述的术语“嵌段”是指大分子的一部分，其包括许多组成单元并且具有至少一个不存在于相邻部分中的特征。
在实施方式中，嵌段共聚物可包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBC)。在实施方式中，SBC可以包括苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIBS)或其组合。例如，在实施方式中，苯乙烯共聚物可以包括SEBS和SEEPS、SEBS和SIS、SEBS和SIBS、SEEPS和SIS、SEEPS和SIBS，或甚至SIS或SIBS。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，SBC的Dk可为小于或等于3.0、小于或等于2.8、小于或等于2.6、小于或等于2.5，或甚至小于或等于2.4。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，SBC的Dk可为大于或等于0.1、大于或等于0.5、大于或等于1.0、大于或等于1.5，或甚至大于或等于2.0。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，SBC的Dk可为0.1-3.0、0.1-2.95、0.1-2.9、0.1-2.85、0.1-2.8、0.1-2.75、0.1-2.7、0.5-3.0、0.5-2.95、0.5-2.9、0.5-2.85、0.5-2.8、0.5-2.75、0.5-2.7、1.0-3.0、1.0-2.95、1.0-2.9、1.0-2.85、1.0-2.8、1.0-2.75、1.0-2.7、1.5-3.0、1.5-2.95、1.5-2.9、1.5-2.85、1.5-2.8、1.5-2.75、1.5-2.7、2.0-3.0、2.0-2.95、2.0-2.9、2.0-2.85、2.0-2.8、2.0-2.75或甚至2.0-2.7，或者由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，SBC的肖氏A硬度可为小于或等于100，小于或等于95，或甚至小于或等于90。在实施方式中，SBC的肖氏A硬度可为大于或等于10、大于或等于20，或甚至大于或等于30。在实施方式中，SBC的肖氏A硬度可以为10-100、10-95、10-90、20-100、20-95、20-90、30-100、30-95或甚至30-90，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，SBC的断裂拉伸伸长率可为大于或等于300％，大于或等于400％，或甚至大于或等于500％。在实施方式中，SBC的断裂拉伸伸长率可为小于或等于1000％、小于或等于900％，或甚至小于或等于800％。在实施方式中，SBC的断裂拉伸伸长率可为300％-1000％、300％-900％、300％-800％、400％-1000％、400％-900％，400％-800％、500％-1000％，500％-900％，或甚至500％-800％，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，SBC的断裂拉伸强度可为大于或等于10MPa、大于或等于15MPa，或甚至大于或等于20MPa。在实施方式中，SBC的断裂拉伸强度可为小于或等于100MPa、小于或等于90MPa，或甚至小于或等于80MPa。在实施方式中，SBC的断裂拉伸强度可为10MPa-100MPa、10MPa-90MPa、10MPa-80MPa、15MPa-100MPa、15MPa-90MPa、15MPa-80MPa、20MPa-100MPa、20MPa-90MPa，或甚至20MPa-80MPa，或者由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，SBC的比重可为大于或等于0.8，或甚至大于或等于0.9。在实施方式中，SBC的比重可为小于或等于1.5、小于或等于1.4，或甚至小于或等于1.3。在实施方式中，SBC的比重可为0.8-1.5、0.8-1.4、0.8-1.3、0.9-1.5、0.9-1.4、或甚至0.9-1.3，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
SEBS的合适商业实施方式可购自科腾聚合物(KRATON Polymers)的KRATON品牌。
SEEPS的合适商业实施方式可购自可乐丽(Kuraray)的SEPTON品牌。
在实施方式中，介电常数调节剂还可包含聚烯烃弹性体、热塑性硫化橡胶(TPV)、硅酮或其组合。
多种聚烯烃弹性体被认为适用于本发明的介电常数调节剂。在实施方式中，聚烯烃弹性体可包含基于丙烯的弹性体、乙烯/α-烯烃无规共聚物及其组合。
聚烯烃弹性体的合适的商业实施方式可购自陶氏化学的ENGAGE或INFUSE品牌。
在实施方式中，TPV可包括聚烯烃(如聚丙烯)的连续相和硫化橡胶(如交联的乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM))的非连续相的共混物。
TPV的合适商业实施方式可购自埃克森美孚(ExxonMobil)的Santoprene品牌。
在实施方式中，硅酮可以包括交联和/或非交联的硅酮。
硅酮的合适商业实施方式可购自道康宁(Dow Corning)的MB50品牌。
在实施方式中，介电常数调节剂的含量为1重量％至50重量％，使得介电常数调节剂可赋予芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种所需的介电常数。
在实施方式中，聚合物共混物中的介电常数调节剂的量可为小于或等于50重量％，小于或等于45重量％，小于或等于40重量％，小于或等于35重量％，或小于或等于30重量％。在实施方式中，聚合物共混物中的介电常数调节剂的量可为大于或等于1重量％，大于或等于2重量％，或大于或等于5重量％。在实施方式中，聚合物共混物中的介电常数调节剂的量可为1重量％-50重量％、1重量％-45重量％、1重量％-40重量％、1重量％-35重量％、1重量％-30重量％、2重量％-50重量％、2重量％-45重量％、2重量％-40重量％、2重量％-35重量％、2重量％-30重量％、5重量％-50重量％、5重量％-45重量％、5重量％-40重量％、5重量％-35重量％，或甚至5重量％-30重量％，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
聚合物共混物
如本文所述，聚合物共混物包含芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种，以及介电常数调节剂。不希望受理论的约束，认为通过本文公开的聚合物共混物实现的相对低的介电常数是因为包含介电常数调节剂。低介电常数表明聚合物共混物最小化高频率衰减的能力增加。本文公开的聚合物共混物满足目标应用(例如接收大于或等于2.5GHz的信号的电子设备的壳体)的低介电常数和足够的硬度和拉伸强度的要求。本文公开的聚合物共混物还可以具有目标应用所需的耐磨性和耐污性。
在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，聚合物共混物的Dk可为小于或等于3.25、小于或等于3.2、小于或等于3.15、小于或等于3.1、小于或等于3.05、小于或等于3.0、小于或等于2.95、小于或等于2.9、小于或等于2.85、小于或等于2.8、小于或等于2.75，或甚至小于或等于2.7。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，聚合物共混物的Dk可为大于或等于0.1、大于或等于0.5、大于或等于1.0、大于或等于1.5，或甚至大于或等于2.0。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，聚合物共混物的Dk可为0.1-3.25、0.1-3.2、0.1-3.15、0.1-3.1、0.1-3.05、0.1-3.0、0.1-2.95、0.1-2.9、0.1-2.85、0.1-2.8、0.1-2.75、0.1-2.7、0.5-3.25、0.5-3.2、0.5-3.15、0.5-3.1、0.5-3.05、0.5-3.0、0.5-2.95、0.5-2.9、0.5-2.85、0.5-2.8、0.5-2.75、0.5-2.7、1.0-3.25、1.0-3.2、1.0-3.15、1.0-3.1、1.0-3.05、1.0-3.0、1.0-2.95、1.0-2.9、1.0-2.85、1.0-2.8、1.0-2.75、1.0-2.7、1.5-3.25、1.5-3.2、1.5-3.15、1.5-3.1、1.5-3.05、1.5-3.0、1.5-2.95、1.5-2.9、1.5-2.85、1.5-2.8、1.5-2.75、1.5-2.7、2.0-3.25、2.0-3.2、2.0-3.15、2.0-3.1、2.0-3.05、2.0-3.0、2.0-2.95、2.0-2.9、2.0-2.85、2.0-2.8、2.0-2.75或甚至2.0-2.7，或者由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，聚合物共混物的Df可为小于或等于1.0、小于或等于0.095、小于或等于0.09、小于或等于0.085，或甚至小于或等于0.08。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，聚合物共混物的Df可为大于或等于0.001、大于或等于0.005、大于或等于0.01、大于或等于0.02，或大于或等于0.03。在实施方式中，如根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的，聚合物共混物的Df可为0.001-1.0、0.001-0.095、0.001-0.09、0.001-0.085、0.001-0.08、0.005-1.0、0.005-0.095、0.005-0.09、0.005-0.085、0.005-0.08、0.01-1.0、0.01-0.095、0.01-0.09、0.01-0.085、0.01-0.08、0.02-1.0、0.02-0.095、0.02-0.09、0.02-0.085、0.02-0.08、0.03-1.0、0.03-0.095、0.03-0.09、0.03-0.085或甚至0.03-0.08，或者由这些端点中的任意端点形成的任意和所有子范围。
在实施方式中，聚合物共混物可以具有传输和/或接收高频率的电子设备所需的期望硬度和拉伸强度。在实施方式中，聚合物共混物的肖氏A硬度可为小于或等于90、小于或等于85、小于或等于80、小于或等于75、或甚至小于或等于70。在实施方式中，聚合物共混物的肖氏A硬度可为大于或等于3、大于或等于5、大于或等于10、大于或等于20、或甚至大于或等于30。在实施方式中，聚合物共混物的肖氏A硬度可为3-90、3-85、3-80、3-75、3-70、5-90、5-85、5-80、5-75、5-70、10-90、10-85、10-80、10-75、10-70、20-90、20-85、20-80、20-75、20-70、30-90、30-85、30-80、30-75或甚至30-70，或者由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，聚合物共混物的比重可为大于或等于0.7、大于或等于0.8、或甚至大于或等于0.9。在实施方式中，聚合物共混物的比重可为小于或等于1.3、小于或等于1.2、小于或等于1.1，或甚至小于或等于1.0。在实施方式中，聚合物共混物的比重可为0.7至1.3、0.7至1.2、0.7至1.1、0.7至1.0、0.8至1.3、0.8至1.2、0.8至1.1、0.8至1.0、0.9至1.3、0.9至1.2、0.9至1.1或甚至0.9至1.0，或者由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
在实施方式中，聚合物共混物的断裂拉伸强度可为大于或等于3MPa、大于或等于5MPa、或甚至大于或等于10MPa。在实施方式中，聚合物共混物的断裂拉伸强度可为小于或等于35MPa、小于或等于25MPa，或甚至小于或等于20MPa。在实施方式中，聚合物共混物的断裂拉伸强度可为3MPa-35MPa、3MPa-25MPa、3MPa-20MPa、5MPa-35MPa、5MPa-25MPa、5MPa-20MPa、10MPa-35MPa、10MPa-25MPa或甚至10MPa-20MPa，或者由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
添加剂
在实施方式中，聚合物共混物还可包含添加剂。添加剂的使用量可以是任意量，只要所用的量足以获得聚合物共混物和/或包括由其制成的壳体的电子设备所需的加工或性能特性即可。所用的量不应造成添加剂的浪费，也不应损害聚合物共混物和/或包括由其制成的壳体的电子设备的加工或性能。
在实施方式中，添加剂可以包括玻璃珠；增塑剂；抗阻塞剂；稳定剂；粘合促进剂；抗雾化剂；抗氧化剂；抗静电剂；杀生物剂(抗菌剂、杀真菌剂和防霉剂)；着色剂，包括颜料和染料；分散剂；填料和增补剂；防火剂、阻燃剂和烟雾抑制剂；硬度调节剂；抗冲改性剂；引发剂；润滑剂；云母；脱模剂；加工助剂；硅烷、钛酸盐/酯和锆酸盐/酯；硬脂酸酯/盐；紫外光吸收剂；粘度调节剂；或其组合。
在实施方式中，聚合物共混物还可包含中空玻璃珠。不希望受理论限制的情况下，认为中空玻璃珠的加入可以进一步降低聚合物共混物的Dk。
在实施方式中，聚合物共混物中的中空玻璃珠的量可为小于或等于30重量％、小于或等于25重量％、小于或等于20重量％、小于或等于15重量％、小于或等于12重量％、小于或等于10重量％，或者甚至小于或等于7重量％。在实施方式中，聚合物共混物中的中空玻璃珠的量可为大于或等于0重量％，大于或等于1重量％，大于或等于2重量％，或甚至大于或等于5重量％。在实施方式中，聚合物共混物中的中空玻璃珠的量可为0重量％-30重量％、0重量％-25重量％、0重量％-20重量％、0重量％-15重量％、0重量％-12重量％、0重量％-10重量％、0重量％-7重量％、1重量％-30重量％、1重量％-25重量％、1重量％-20重量％、1重量％-15重量％、1重量％-12重量％、1重量％-10重量％、1重量％-7重量％、2重量％-30重量％、2重量％-25重量％、2重量％-20重量％、2重量％-15重量％、2重量％-12重量％、2重量％-10重量％、2重量％-7重量％、5重量％-30重量％、5重量％-25重量％、5重量％-20重量％、5重量％-15重量％、5重量％-12重量％、5重量％-10重量％，或甚至5重量％-7重量％，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
中空玻璃珠的合适商业实施方式可购自3M公司的3M品牌，例如iM30K和iM16K。
在实施方式中，聚合物共混物还可包含增塑剂。增塑剂可用于例如调节聚合物共混物的柔软度和/或改善其流动性或其它性质。在实施方式中，增塑剂可以包括矿物油、植物油、合成油或其组合。
在实施方式中，聚合物共混物中增塑剂的量可为小于或等于20重量％，小于或等于15重量％，小于或等于12重量％，小于或等于10重量％，或甚至小于或等于7重量％。在实施方式中，聚合物共混物中增塑剂的量可为大于或等于0重量％，大于或等于1重量％，大于或等于2重量％，或甚至大于或等于5重量％。在实施方式中，聚合物共混物中增塑剂的量可为0重量％至20重量％、0重量％至15重量％、0重量％至12重量％、0％重量％至10重量％、0重量％至7重量％、1重量％至20重量％，1重量％至15重量％，1重量％至12重量％、1重量％至10重量％，1％重量％至7重量％，2重量％至20重量％、2重量％至15重量％、2重量％至12重量％、2重量％至10重量％、2重量％至7重量％、5重量％至20重量％、5％重量％至15重量％、5重量％至12重量％、5重量％至10重量％或甚至5重量％至7重量％，或由这些端点中的任意端点形成的任意和所有子范围。
增塑剂的合适的商业实施方式可购自加拿大石油(Petro-Canada)的PURETOL 380品牌；以及埃克森美孚的PRIMOL 382品牌。
在实施方式中，聚合物共混物还可包含抗阻塞剂。在实施方式中，聚合物共混物中抗阻塞剂的量可为小于或等于5重量％，小于或等于4重量％，小于或等于3重量％，小于或等于2重量％，或甚至小于或等于1重量％。在实施方式中，聚合物共混物中抗阻塞剂的量可为大于或等于0重量％，大于或等于0.001重量％，或甚至大于或等于0.01重量％。在实施方式中，聚合物共混物中抗阻塞剂的量可为0重量％-5重量％、0重量％-4重量％、0重量％-3重量％、0重量％-2重量％、0重量％-1重量％、0.001重量％-5重量％、0.001重量％-4重量％、0.001重量％-3重量％、0.001重量％-2重量％、0.001重量％-1重量％、0.01重量％-5重量％、0.01重量％-4重量％、0.01重量％-3重量％、0.01重量％-2重量％，或甚至0.01重量％-1重量％，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
抗阻塞剂的合适的商业实施方式可购自Kemamide B。
在实施方式中，聚合物共混物还可包含稳定剂。在实施方式中，聚合物共混物中的稳定剂的量可为小于或等于5重量％，小于或等于4重量％，小于或等于3重量％，小于或等于2重量％，或甚至小于或等于1重量％。在实施方式中，聚合物共混物中的稳定剂的量可为大于或等于0重量％，大于或等于0.001重量％，或甚至大于或等于0.01重量％。在实施方式中，聚合物共混物中的稳定剂的量可为0重量％-5重量％、0重量％-4重量％、0重量％-3重量％、0重量％-2重量％、0重量％-1重量％、0.001重量％-5重量％、0.001重量％-4重量％、0.001重量％-3重量％、0.001重量％-2重量％、0.001重量％-1重量％、0.01重量％-5重量％、0.01重量％-4重量％、0.01重量％-3重量％、0.01重量％-2重量％，或甚至0.01重量％-1重量％，或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。
稳定剂的合适商业实施方式可购自巴斯夫(BASF)的IRGANOX品牌。
加工
在实施方式中，本文所述的聚合物共混物可以通过间歇工艺或连续工艺制备。
在实施方式中，可以将聚合物共混物的组分全部一起添加到挤出机中并混合。在实施方式中，混合可以是在足以熔化聚合物基质的升高的温度(例如120℃-250℃)下进行的连续过程。在实施方式中，填料可以在进料口添加，或在下游通过注射或侧向进料器添加。在实施方式中，将挤出机的输出物制成粒料，以用于后续挤出、模塑、热成型、发泡、压延和/或其他加工成聚合物制品。
电子设备
如本文所述，聚合物共混物可用于制造传输和/或接收高频率的任何类型的电子设备，对于这些电子设备，例如低介电常数和足够的硬度和拉伸强度等特性是期望的或需要的。在实施方式中，聚合物共混物可用于制造包括在传输和/或接收大于或等于2.5GHz的信号的任何类型的电子设备中的壳体。在实施方式中，电子设备传输和/或接收的信号可以小于50GHz、小于40GHz或甚至小于30GHz。在实施方式中，电子设备传输和/或接收的信号可以大于2.5GHz、大于或等于4GHz、大于或等于10GHz、大于或等于15GHz、或甚至大于或等于20GHz。在实施方式中，电子设备传输和/或接收的信号可为2.5GHz-50GHz、2.5GHz-40GHz、2.5GHz-30GHz、4GHz-50GHz、4GHz-40GHz、4GHz-30GHz、10GHz-50GHz、10GHz-40GHz、10GHz-30GHz、15GHz-50GHz、15GHz-40GHz、15GHz-30GHz、20GHz-50GHz、20GHz-40GHz，或甚至20GHz-30GHz或由这些端点中的任意端点形成的任何和所有子范围。在实施方式中，电子设备可以传输和/或接收2.5GHz-4GHz的信号。在实施方式中，电子设备可以传输和/或接收20GHz-40GHz的信号。
本文所述的术语“外壳/壳体”是指包围传输和/或接收大于或等于2.5GHz的信号的电子设备的一个或多个部件的结构。
聚合物共混物具有用于多个不同行业的应用的潜力，包括但不限于：汽车和运输；消费品；电子；医疗保健；家用电器；以及受益于独特的特性组合的其他行业或应用。
在实施方式中，聚合物共混物特别可用于制造个人电子设备(例如，智能手机、平板电脑和掌上电脑)、握把(grip)、垫片(gasket)或其组合的保护套。
实施例
实施例1-21
表1显示了实施例1-21的聚合物共混物的成分的来源。
表1
表2显示了实施例1-21的配方(单位：份和重量％)和某些性质。
表2
表2(续)
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表2(续)
表2(续)
表2(续)
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表2(续)
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比较例1-3
表3显示了比较例1-3的聚合物共混物的成分的来源。
表3
表4显示了比较例1-3的配方(单位：份和重量％)和某些性质(芳族聚醚TPU的Dk和芳族聚醚TPU的Df)。
表4
| 比较例 | 1 | 2 | 3 |
| Irogran A85P 4394UV(重量％) | 100 | - | - |
| Elastollan S85A55N(重量％) | - | 58 | - |
| Septon 4055(重量％) | - | 14 | 13 |
| Profax 702(重量％) | - | - | 20 |
| Puretol 380(重量％) | - | 13 | 35 |
| Vicron 25-11(重量％) | - | 11 | - |
| Santoprene TPV(重量％) | - | 4 | 32 |
| 总计 | 100 | 100 | 100 |
| 硬度 | 85 | - | - |
| 比重 | 1.12 | - | - |
| [email protected] | 3.119 | - | - |
| [email protected] | 0.0899 | - | - |
评估介电常数
如表2所示，与比较例1(100％芳族聚醚TPU)相比，实施例1-21(包括芳族聚醚TPU和SBC的聚合物共混物)具有降低的Dk值，同时保持或仅轻微降低肖氏A硬度。如表2中所示的实施例所示，与仅芳族聚醚TPU相比，包括介电常数调节剂降低了Dk，从而使高频率的衰减最小化，同时保持肖氏A硬度。
如表2进一步所示，示例性聚合物共混物的Dk随着中空玻璃珠的量的增加而降低。如表2中的实施例所示，可以以一定量添加中空玻璃珠以获得所需的Dk。
评估平均信号衰减
实施例12和比较例1-3的制备是通过使用双螺杆挤出机在180℃的混合温度和300rpm的混合速度下将成分混合在一起，以提供挤出的粒料(除了纯TPU的比较例1没有混合)。对于实施例和比较例，将粒料注射成型为厚度为1.5mm的斑块，用于测试平均信号衰减。提供28GHz的信号来测试平均信号衰减，其结果如表5所示。
表5
如表5所示，与比较例1(100％芳族聚醚TPU)和比较例2(聚酯型TPU和SBC的聚合物共混物)相比，实施例12(包括芳族聚醚TPU和SBC的聚合物共混物)使信号衰减最小化。虽然与比较例1和2相比，比较例3(SBC和均聚丙烯的聚合物共混物)使信号衰减最小化，但比较例3的降低的硬度和拉伸强度低于期望值。如实施例12和比较例1-3所示，包括介电常数调节剂使高频率的衰减最小化，同时保持或仅轻微降低硬度或拉伸强度，使得本文所述的聚合物共混物可适用于传输和/或接收高频率的电子设备。
显然，在不偏离所附权利要求书中限定的公开范围的情况下，可以进行修改和变化。更具体地，虽然本公开的一些方面在本文中被确定为优选或特别有利的，但是可以想到本公开不必限于这些方面。
权利要求如所附。
Claims (33)
1.一种电子设备，其包括：
壳体，所述壳体包括聚合物共混物，所述聚合物共混物包含：
芳族聚醚热塑性聚氨酯(TPU)和共聚酯弹性体(COPE)中的至少一种；和
介电常数调节剂，其包含聚烯烃和嵌段共聚物中的至少一种，所述嵌段共聚物包括至少一种聚烯烃嵌段，
其中所述电子设备接收大于或等于2.5千兆赫(GHz)的信号。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中所述聚合物共混物包含45重量％至95重量％的芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种。
3.如权利要求1或权利要求2所述的电子设备，其中所述聚合物共混物包含芳族聚醚TPU。
4.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述芳族聚醚TPU包括根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的小于或等于3.25的介电常数(Dk)。
5.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述聚合物共混物包含1重量％至50重量％的介电常数调节剂。
6.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述介电常数调节剂还包含聚烯烃弹性体、热塑性硫化橡胶(TPV)、硅酮或其组合。
7.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述嵌段共聚物包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBC)。
8.如权利要求7所述的电子设备，其中所述SBC包括苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIBS)或其组合。
9.如权利要求7或权利要求8所述的电子设备，其中所述SBC包括根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的小于或等于3.0的Dk。
10.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述聚烯烃包括聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中的至少一种。
11.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述聚合物共混物包含50重量％至90重量％的芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种。
12.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述聚合物共混物包含5重量％至40重量％的介电常数调节剂。
13.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述聚合物共混物包括根据谐振腔法以2.5GHz频率测量的小于或等于3.25的Dk。
14.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述聚合物共混物还包含5重量％至30重量％的中空玻璃珠。
15.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述聚合物共混物还包含1重量％至20重量％的增塑剂。
16.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述聚合物共混物还包含0.01重量％至1重量％的防阻塞剂。
17.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述聚合物共混物还包含0.01重量％至1重量％的稳定剂。
18.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中所述电子设备包括用于个人电子设备的保护套、握把、垫片或其组合。
19.如前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中芳族聚醚TPU、COPE、介电常数调节剂或其组合来自回收来源。
20.一种聚合物共混物，其包含：
45重量％(wt％)至95重量％的芳族聚醚热塑性聚氨酯(TPU)和共聚酯弹性体(COPE)中的至少一种；和
1重量％至50重量％的介电常数调节剂，其包含聚烯烃和嵌段共聚物中的至少一种，所述嵌段共聚物包括至少一种聚烯烃嵌段。
21.如权利要求20所述的聚合物共混物，其中，所述聚合物共混物包含芳族聚醚TPU。
22.如权利要求20或权利要求21所述的聚合物共混物，其中所述介电常数调节剂还包含聚烯烃弹性体、热塑性硫化橡胶(TPV)、硅酮或其组合。
23.如权利要求20至22中任一项所述的聚合物共混物，其中所述嵌段共聚物包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBC)。
24.如权利要求23所述的聚合物共混物，其中所述SBC包括苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIBS)或其组合。
25.如权利要求23或权利要求24所述的聚合物共混物，其中所述SBC包括根据谐振腔法以2.5GHz的频率测量的小于或等于3.0的Dk。
26.如权利要求20至25中任一项所述的聚合物共混物，其中所述聚烯烃包括聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中的至少一种。
27.如权利要求20至26中任一项所述的聚合物共混物，其中所述聚合物共混物包含50重量％至90重量％的芳族聚醚TPU和COPE中的至少一种。
28.如权利要求20至27中任一项所述的聚合物共混物，其中所述聚合物共混物包含5重量％至40重量％的介电常数调节剂。
29.如权利要求20至27中任一项所述的聚合物共混物，其中所述聚合物共混物还包含5重量％至30重量％的中空玻璃珠。
30.如权利要求20至29中任一项所述的聚合物共混物，其中所述聚合物共混物还包含1重量％至20重量％的增塑剂。
31.如权利要求20至30中任一项所述的聚合物共混物，其中所述聚合物共混物还包含0.01重量％至1重量％的防阻塞剂。
32.如权利要求20至31中任一项所述的聚合物共混物，其中所述聚合物共混物还包含0.01重量％至1重量％的稳定剂。
33.如权利要求20至32中任一项所述的聚合物共混物，其中芳族聚醚TPU、COPE、介电常数调节剂或其组合来自回收来源。
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