CN101235173B

CN101235173B - 一种镁粒高分子复合材料及其制备方法

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Publication number: CN101235173B
Application number: CN2008100207001A
Authority: CN
Inventors: 赵浩峰; 王玲
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2028-02-22
Also published as: CN101235173A

Abstract

一种镁粒高分子复合材料，其特征在于该复合材料的组成为：该镁粒高分子复合材料以高分子烯烃聚合物为基体，基体内均匀分布有尺寸为0.5～50μm的镁合金颗粒，镁合金颗粒的组成元素的质量百分比为：0＜Pr≤1％，0＜Sr≤0.3％，0.3％≤Bi≤0.6％，其余为镁，镁合金颗粒占复合材料的体积的10～35％。本发明该镁粒高分子复合材料的制备方法，工艺简单，组织稳定，无环境污染，生产成本低。由该方法制得的镁粒高分子复合材料，具有很好的电磁屏蔽性能。

Description

一种镁粒高分子复合材料及其制备方法

一、技术领域

本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种镁粒高分子复合材料及其制备方法，具体涉及一种镁合金颗粒分布在高分子基体中形成的复合材料。

二、背景技术

现有技术：特种功能塑料发展迅速，将金属混入塑料中，可以对塑料起增强作用，同时也可以改善塑料其它物理性能，如赋予塑料以导电性、导热性及屏蔽性能等。200310111401.1公开了一种镁塑料复合材料制备工艺，先将泡沫镁材料做成三维连通、孔隙直径为1～5mm的预制件，再将其置入模具中，保温在150～350℃，抽真空，注塑填充即得到复合材料。CN200410012162.3公开了一种三维相互连通的空间网络构成的开孔镁泡沫制备工艺，先将镁粉末、尺寸为毫米量级的尿素颗粒和添加剂混合均匀，加压300～400MPa获得生坯，再将生坯置于碱性水溶液中浸泡0.5～5小时，然后先将浸泡过的生坯置于氩气氛下在240～260℃中维持至少3小时，接着将其于610～630℃下维持至少2.5小时，或者也可以先将浸泡过的生坯置于真空下在240～260℃中维持至少3小时，再将其于580～610℃下维持至少2.5小时，制得孔隙率、孔径可控的镁泡沫材料。由上述技术方案可以看出，三维连通泡沫镁材料是一个工艺复杂、成本较高的过程。因此这种方法制备镁塑料复合材料带来的问题是成本高而工艺复杂，组织也不稳定。

三、发明内容

技术问题：本发明针对上述技术缺陷，提供一种镁粒高分子复合材料及其制备方法。该镁粒高分子复合材料的制备方法，工艺简单，组织稳定，无环境污染，生产成本低。由该方法制得的镁粒高分子复合材料，具有很好的电磁屏蔽性能。

技术方案：本发明的技术解决方案为形成一种镁粒高分子复合材料，该镁粒高分子复合材料以高分子烯烃聚合物为基体，基体内均匀分布有尺寸为0.5～50μm的镁合金颗粒，镁合金颗粒的组成元素的质量百分比为：0＜Pr≤1％，0＜Sr≤0.3％，0.3％≤Bi≤0.6％，其余为镁，镁合金颗粒占复合材料的体积的10～35％。镁合金颗粒的组成质量百分比还可以为：0＜Al≤9％，0＜Zn≤2％，0＜Pr≤1％，0＜Sr≤0.3％，0＜Nd≤0.02％，0.3％≤Bi≤0.6％，其余为镁。高分子烯烃聚合物为聚乙烯、聚氯乙烯或聚丙烯。一种制备镁粒高分子复合材料的方法，制备步骤为：先将金属镁在SF₆气氛中升温熔化，当镁液的温度达到680～720℃时，将其它金属按照其质量百分比压入金属镁液中得到合金熔液，当熔液温度回升至680～720℃时，将熔融的镁合金液激冷形成固态的微晶条带，将条带破碎成尺寸不大于2mm的碎片，接着将碎片研磨到0.5～50μm的微小镁合金颗粒，然后将镁合金颗粒与高分子烯烃聚合物粉混合，高分子烯烃聚合物粉的尺寸小于0.5μm，镁合金颗粒占复合材料的体积百分比为10～35％，然后将镁合金颗粒与高分子烯烃聚合物的混合物通过常规塑料成型方式制得镁合金高分子复合材料。

有益效果：

本发明该镁粒高分子复合材料的制备方法，工艺简单，组织稳定，无环境污染，生产成本低。由该方法制得的镁粒高分子复合材料，具有很好的电磁屏蔽性能。

四、附图说明

图1为镁粒高分子复合材料基体中的镁粒。图示中的镁粒尺寸在0.5-1.5μm范围。

五、具体实施方式

实施例1：

镁粒高分子复合材料，该镁粒高分子复合材料以高分子烯烃聚合物为基体，基体内均匀分布有尺寸为0.5μm的镁合金颗粒，镁合金颗粒的组成元素及其质量百分比为：Pr 0.1％，Sr 0.1％，Bi 0.3％，其余为镁，镁合金颗粒占复合材料的体积的10％。高分子烯烃聚合物为聚乙烯。

实施例2

镁粒高分子复合材料，该镁粒高分子复合材料以高分子烯烃聚合物为基体，基体内均匀分布有尺寸为50μm的镁合金颗粒，镁合金颗粒的组成元素及其质量百分比为：Pr 1％，Sr 0.3％，Bi 0.6％，其余为镁，镁合金颗粒占复合材料的体积的35％。高分子烯烃聚合物为聚氯乙烯。

实施例3

一种镁粒高分子复合材料，该镁粒高分子复合材料以高分子烯烃聚合物为基体，基体内均匀分布有尺寸为5μm的镁合金颗粒，镁合金颗粒的组成元素及其质量百分比为：Pr 0.5％，Sr 0.2％，Bi 0.5％，其余为镁，镁合金颗粒占复合材料的体积的15％。高分子烯烃聚合物为聚丙烯。

实施例4

一种镁粒高分子复合材料，该镁粒高分子复合材料以高分子烯烃聚合物为基体，基体内均匀分布有尺寸为1μm的镁合金颗粒，镁合金颗粒的组成元素及其质量百分比为：Al 0.5％，Zn 0.5％，Pr 0.1％，Sr 0.1％，Nd 0.005％，Bi 0.3％，其余为镁。高分子烯烃聚合物为聚乙烯。镁合金颗粒占复合材料的体积的35％。

实施例5

一种镁粒高分子复合材料，该镁粒高分子复合材料以高分子烯烃聚合物为基体，基体内均匀分布有尺寸为2μm的镁合金颗粒，镁合金颗粒的组成元素及其质量百分比为：Al 9％，Zn 2％，Pr 1％，Sr 0.3％，Nd 0.02％，Bi 0.6％，其余为镁。高分子烯烃聚合物为聚氯乙烯。镁合金颗粒占复合材料的体积的25％。

实施例6

一种镁粒高分子复合材料，该镁粒高分子复合材料以高分子烯烃聚合物为基体，基体内均匀分布有尺寸为10μm的镁合金颗粒，镁合金颗粒的组成元素及其质量百分比为：Al 6％，Zn 1％，Pr 0.5％，Sr 0.2％，Nd 0.01％，Bi 0.5％，其余为镁。高分子烯烃聚合物为聚丙烯。镁合金颗粒占复合材料的体积的10％。

实施例7

一种制备镁粒高分子复合材料的方法，制备步骤为：先将金属镁在SF₆气氛中升温熔化，当镁液的温度达到680℃时，将其它合金成分金属按照实施例1～6任一质量百分比压入金属镁液中得到合金熔液，当熔液温度回升至680℃时，将熔融的镁合金液激冷形成固态的微晶条带，将条带破碎成尺寸1mm的碎片，然后将碎片研磨到0.5μm的微小镁合金颗粒，将镁合金颗粒与高分子烯烃聚合物粉混合，镁合金颗粒占复合材料的体积的10％，然后将镁合金颗粒与高分子烯烃聚合物的混合物通过注塑成型方式制得镁粒高分子复合材料。

实施例8

一种制备镁粒高分子复合材料的方法，其特征在于制备步骤为：先将金属镁在SF₆气氛中升温熔化，当镁液的温度达到720℃时，将其它合金成分金属按照实施例1～6任一质量百分比压入金属镁液中得到合金熔液，当熔液温度回升至720℃时，将熔融的镁合金液激冷形成固态的微晶条带，将条带破碎成尺寸2mm的碎片，然后将碎片研磨到1.5μm的微小镁合金颗粒，再将镁合金颗粒与高分子烯烃聚合物粉混合，聚合物粉的尺寸为0.4μm，镁合金颗粒占复合材料的体积的35％，然后将镁合金颗粒与高分子烯烃聚合物的混合物通过塑料挤出成型方式制得镁粒高分子复合材料。

实施例9

一种制备镁粒高分子复合材料的方法，其特征在于制备步骤为：先将金属镁在SF₆气氛中升温熔化，当镁液的温度达到700℃时，将其它合金成分金属按照实施例1～6任一质量百分比压入金属镁液中得到合金熔液，当熔液温度回升至700℃时，将熔融的镁合金液激冷形成固态的微晶条带，将条带破碎成尺寸不大于0.5mm的碎片，然后将碎片研磨到2μm的微小镁合金颗粒，将镁合金颗粒与高分子烯烃聚合物粉混合，聚合物粉的尺寸为0.1μm，镁合金颗粒占复合材料的体积的20％，然后将镁合金颗粒与高分子烯烃聚合物的混合物通过塑料成型步骤制得镁粒高分子复合材料。

实施例10

制备镁粒高分子复合材料的方法，先将金属镁在具有SF₆气氛的坩埚中升温熔化，当镁液的温度达到680～720℃时，将干燥的金属铝、锌、镤、锶、钕和铋按照实施例1～6任一配方以块状或丝条形式通过压勺压入金属镁液中，当溶液温度又回升到720℃后，将坩埚倾转使熔融的镁合金液浇注在高速转动的铜轮边缘，铜轮边缘的线速度为25～30m/s，液态金属在铜轮的激冷作用下形成固态的微晶条带，将条带破碎成尺寸不大于2mm的碎片，然后在球磨机中研磨到0.5～50μm的微小镁粒，取出后与聚乙烯或聚氯乙烯或聚丙烯粉混合，聚合物粉的颗粒尺寸不大于0.5μm，镁粒占复合材料的体积的10～35％。然后将镁粒高分子混合物经过造粒、挤出或注塑等塑料成型所需要的步骤形成镁粒高分子复合材料制件。

实施例11

表1 20μm镁合金颗粒聚乙烯复合材料的屏蔽性能(单位dB)

Claims

1.一种镁粒高分子复合材料，其特征在于该复合材料的组成为：以高分子烯烃聚合物为基体，基体内均匀分布有尺寸为0.5～50μm的镁合金颗粒，镁合金颗粒的组成元素的质量百分比为：0＜Pr≤1％，0＜Sr≤0.3％，0.3％≤Bi≤0.6％，其余为镁，镁合金颗粒占复合材料的体积的10～35％。

2.一种镁粒高分子复合材料，其特征在于该复合材料的组成为：以高分子烯烃聚合物为基体，基体内均匀分布有尺寸为0.5～50μm的镁合金颗粒，镁合金颗粒的组成元素的质量百分比为：0＜Al≤9％，0＜Zn≤2％，0＜Pr≤1％，0＜Sr≤0.3％，0＜Nd≤0.02％，0.3％≤Bi≤0.6％，其余为镁，镁合金颗粒占复合材料的体积的10～35％。

3.根据权利要求1所述的镁粒高分子复合材料，其特征在于高分子烯烃聚合物为聚乙烯、聚氯乙烯或聚丙烯。

4.一种制备镁粒高分子复合材料的方法，其特征在于制备步骤为：先将金属镁在SF₆气氛中升温熔化，当镁液的温度达到680～720℃时，将其它合金成分金属按照质量百分比为0＜Pr≤1％，0＜Sr≤0.3％，0.3％≤Bi≤0.6％或0＜Al≤9％，0＜Zn≤2％，0＜Pr≤1％，0＜Sr≤0.3％，0＜Nd≤0.02％，0.3％≤Bi≤0.6％的配方压入金属镁液中得到合金熔液，当熔液温度回升至680～720℃时，将熔融的镁合金液激冷形成固态的微晶条带，将条带破碎成尺寸不大于2mm的碎片，然后将碎片研磨到0.5～50μm的微小镁合金颗粒，再将其与高分子烯烃聚合物粉混合，镁合金颗粒占复合材料的体积百分比10～35％，然后将镁合金颗粒与高分子烯烃聚合物的混合物通过塑料成型步骤制得镁粒高分子复合材料。

5.根据权利要求4所述的制备镁粒高分子复合材料的方法，其特征在于所述高分子烯烃聚合物粉的尺寸小于0.5μm。