CN102152540A - 一种非晶金属与塑料的复合材料、复合壳件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子工程材料技术领域，涉及一种非晶金属与塑料的复合材料、复合壳件及其制备方法，所述复合材料包括非晶金属层以及与该非晶金属层粘接在一起的塑料层，所述非晶金属层的厚度为5～150μm，塑料层的厚度为0.2～6mm，该复合材料是采用如下方法制备而成的：(1)使非晶金属薄片附着在注塑模腔的内壁上；(2)从注塑模腔的注塑口中注入熔融塑料，冷却成型，使非晶金属层和塑料层粘接在一起形成一整体。通过将塑料复合在非金属薄片上，使得该复合材料既具有非晶金属的耐腐蚀、耐磨性能、防电磁辐射性以及良好的外在感官性，同时具有塑料的轻质的特点，同时由于非晶金属层非常薄，所以整个复合材料的成本相当低。

Description

一种非晶金属与塑料的复合材料、复合壳件及其制备方法
【技术领域】
本发明属于高分子工程材料技术领域，涉及一种非晶金属与塑料的复合材料、复合壳件及其制备方法。
【背景技术】
非晶金属是原子排列在三维空间无长程有序的金属。与晶态金属相比，非晶态金属在物理性能、化学性能和机械性能都发生了显著的变化。非晶态金属位错密度高，宏观组织均一，没有晶界等缺陷，被认为是高韧性、高强度的主要原因。
从构造上看，非晶态金属没有晶界、层错等缺陷，没有偏析、析出及异相，当添加适当元素形成亚稳态后，会显示出惊人的耐腐蚀性，在酸性、中性或者碱性等各种容易中长期浸泡而不被腐蚀，如在Fe基合金中添加Cr和Mo，其耐腐蚀性之强，令人难以置信。
非晶态金属除了高强度、高耐韧性、高耐磨性和超耐腐蚀性外，还具备耐放射线损伤，通常中子照射到结晶金属上后，原子的点阵排列会遭到破坏，出现很多缺陷使材料性能下降，但是非晶态金属在放射线长期照射后既不脆化，导电性也不下降。
非晶金属通常采用熔体急速冷却法制备，其冷却速度要达到108℃/s以上的冷却速度，其对工艺水平要求非常高，所以非晶金属很难以大批量生产，其价格也相对较高，虽然非晶金属还可以采用通过其他方法生产，如：气相沉积法、化学溶液反应法以及固相反应法，但是这些工艺均非常复杂，难以批量化生产，所以目前，非晶态金属的价格都相对较高。
上述非晶态金属各种优异的机械、化学、电学性能使得其可以作为理想的笔记本电脑、手机、掌上电脑等电子产品外壳材料。但是由于其价格昂贵，如果将整块笔记本电脑的外壳均采用轻质非晶金属制成，显然是不恰实际的，因为其成本还是太高。
【发明内容】
为了解决上述的技术问题，本发明提出了一种新的非晶金属与塑料的复合材料，还提出了采用该非晶金属与塑料的复合材料制成的复合壳件以及它们的制备方法。
本发明的具体技术方案如下：
本发明提供一种非晶金属与塑料的复合材料，其特征在于，该复合材料包括非晶金属层以及与该非晶金属层粘接在一起的塑料层，所述非晶金属层的厚度为5～150μm，塑料层的厚度为0.2～6mm。
优选的，所述非晶金属层的厚度为20～50μm，所述塑料层的厚度为0.3～2mm。
所述非晶金属包括锆基、铁基、铜基、镍基和钴基非晶态金属中的一种或多种。
优选的，所述非晶金属为锆基或/和铁基非晶态金属。
所述塑料包括PA、PC、PET、PP以及ABS中的一种或多种组合。
优选的，所述塑料为聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物(PC/ABS)。
本发明还提供一种如上所述的复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)使非晶金属薄片附着在注塑模腔的内壁上；
(2)从注塑模腔的注塑口中注入熔融塑料，冷却成型，使非晶金属层和塑料层粘接在一起形成一整体。
本发明另提供一种采用非晶金属与塑料复合材料制成的复合壳件，其特征在于，该壳件包括位于壳件最外层的非晶金属层以及与所述非晶金属层粘接在一起的塑料层，该非晶金属层的厚度为5～150μm，所述塑料层的厚度为0.2～6mm。
优选的，所述非晶金属层的厚度为20～50μm，所述塑料层的厚度为0.3～2mm。
所述塑料层位于所述壳体的最内层。
所述非晶金属包括锆基、铁基、铜基、镍基和钴基非晶态金属中的一种或多种。
优选的，所述非晶金属为锆基或/和铁基非晶态金属。
所述塑料包括PA、PC、PET、PP以及ABS中的一种或多种组合。
优选的所述塑料为聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物(PC/ABS)。
本发明又提供一种如上所述的复合壳件的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)从非晶金属薄带中裁切预定大小的片材；
(2)将上述的片材放在模具中冲压形成与所述复合壳件形状相同的金属型材；
(3)将上述的金属型材放在与所述复合壳件形状相同的注塑模腔中；
(4)从注塑模腔的注塑口中注入熔融塑料，冷却成型，使非晶金属层和塑料层粘接在一起形成一整体。
本发明有益的技术效果在于：
本发明通过将塑料复合在非金属薄片上，使得该复合材料既具有非晶金属的耐腐蚀、耐磨性能、防电磁辐射性以及良好的外在感官性，同时具有塑料的轻质的特点，同时由于非晶金属层非常薄，所以整个复合材料的成本相当低。
通过采用将熔融的塑料与非晶金属薄片一起注塑成型，不仅提高了塑料层与非晶金属层的粘接牢固度，而且加工工艺简单，成本低廉。
【具体实施方式】
本发明涉及一种非晶金属与塑料的复合材料，还涉及采用该非晶金属与塑料的复合材料制成的复合壳件以及它们的制备方法。复合材料既具有非晶金属的耐腐蚀、耐磨性能、防电磁辐射性以及良好的外在感官性，同时具有塑料的轻质的特点，同时由于非晶金属层非常薄，所以整个复合材料的成本相当低。
所述非晶金属包括锆基、铁基、铜基、镍基和钴基非晶态金属中的一种或多种。
优选的，所述非晶金属为锆基或/和铁基非晶态金属。
所述塑料包括PA、PC、PET、PP以及ABS中的一种或多种组合。
优选的，所述塑料为聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物(PC/ABS)。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述和说明：
实施例1
一种非晶金属与塑料的复合材料，该复合材料采用如下方法制备而成：
(1)使均匀厚度均为5μm的镍基非晶态金属薄片附着在长方体形的注塑模腔的内壁上，所述注塑模腔的腔体厚度均匀，为0.2mm；
具体为：从厚度为5μm的镍基非晶态金属薄带中裁切比所述注塑模腔前模的内表面积稍大一点的非晶金属薄片，将所述镍基非晶态金属薄片放在与所述注塑模腔前模形状相同的模具中冲压成型，形成一与注塑模腔前模内表面相同形状的金属型材，将所述金属型材放在所述注塑模腔的前模内，合拢前模和后模，使金属型材牢牢的与所述注塑模腔前模的内壁接触。
(2)从注塑模腔的注塑口中注入熔融态的PA塑料，缓慢冷却成型，使锆基非晶态金属层和塑料层粘接在一起形成为一整体。
制备形成的非晶金属与塑料的复合材料包括两层，第一层为非晶金属层，第二层为与该非晶金属层粘接在一起的塑料层，所述非晶金属层的厚度为5μm，所述塑料层的厚度为0.2mm。
实施例2
一种非晶金属与塑料的复合材料，该复合材料采用如下方法制备而成：
(1)使均匀厚度均为150μm的钴基非晶态金属薄片附着在长方体形的注塑模腔前模和后模的内壁上，所述注塑模腔的腔体厚度均匀，为6mm；
具体为：从厚度为150μm的钴基非晶态金属薄带中裁切两张分别比所述注塑模腔前模和后模内表面积稍大一点的非晶金属薄片，将两张钴基非晶态金属薄片分别放在与所述注塑模腔前模和后模形状相同的模具中冲压成型，形成两张与注塑模腔内前模和后模表面相同形状的金属型材，将上述两张金属型材分别放在所述注塑模腔的前模和后模内，合拢前模和后模，使金属型材牢牢的与所述注塑模腔的内壁接触。
(2)从注塑模腔的注塑口中注入熔融态的PET塑料，缓慢冷却成型，使铁基非晶态金属层和塑料层粘接在一起形成为一整体。
制备形成的非晶金属与塑料的复合材料包括三层，第一层为非晶金属层。第二层为与该非晶金属层粘接在一起的塑料层，所述非晶金属层粘接在塑料层的一个面上，第三层为与该塑料层的另一面粘接的非晶金属层，所述非晶金属层的厚度为150μm，所述塑料层的厚度为6mm。
实施例3
一种笔记本电脑的外壳，该复合外壳采用复合材料，制备该复合外壳的方法如下：
(1)从20μm厚的铜基非晶金属薄带中裁切比所述注塑该外壳的模具模腔前模内表面积稍大一点的铜基非晶金属薄片；
(2)将上述的铜基非晶金属薄片放在注塑该外壳的模具中冲压形成与所述复合壳件外表面形状相同的金属型材；
(3)将上述的金属型材放在与所述复合壳件形状相同的注塑模腔的前模中，合拢前模和后模，使金属型材牢牢的与所述注塑模腔前模的内壁接触；
(4)从注塑模腔的注塑口中注入熔融的PP塑料，缓慢冷却成型，使非晶金属层和塑料层粘接在一起形成一整体。
制备形成的复合外壳包括内外两层，位于该复合外壳最外层为非晶金属层，厚度为20μm，位于该复合外壳最内层为PP塑料层，该塑料层最薄处为1mm，最厚处为2mm。
实施例4
一种手机外壳，该外壳采用复合材料，制备该复合外壳的方法如下：
(1)从50μm厚的锆基和铁基非晶金属薄带中裁切比所述注塑该外壳的模具模腔前模内表面积稍大一点的铜基非晶金属薄片；
(2)将上述的锆基和铁基非晶金属薄片放在注塑该外壳的模具中冲压形成与所述复合壳件外表面形状相同的金属型材；
(3)将上述的金属型材放在与所述复合壳件形状相同的注塑模腔的前模中，合拢前模和后模，使金属型材牢牢的与所述注塑模腔前模的内壁接触；
(4)从注塑模腔的注塑口中注入熔融的PC/ABS塑料，缓慢冷却成型，使非晶金属层和塑料层粘接在一起形成一整体。
制备形成的复合外壳包括内外两层，位于该复合外壳最外层为锆基和铁基非晶金属层，厚度为50μm，位于该复合外壳最内层为PC/ABS塑料层，该PC/ABS塑料层最薄处为0.3mm，最厚处为1mm。
需要说明的是，普通的技术人员针对上述的实施例还可以很简单的想到其他的实施例，并且通过简单的多次实验，就能够得到一些改进。但是无论怎么改进，只要这些技术方案在本发明的构思范围内，应等同于本专利的技术方案，属于本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种非晶金属与塑料的复合材料，其特征在于，该复合材料包括非晶金属层以及与该非晶金属层粘接在一起的塑料层，所述非晶金属层的厚度为5～150μm，塑料层的厚度为0.2～6mm。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，优选的，所述非晶金属层的厚度为20～50μm，所述塑料层的厚度为0.3～2mm。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述非晶金属包括锆基、铁基、铜基、镍基和钴基非晶态金属中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述塑料包括PA、PC、PET、PP以及ABS中的一种或多种组合。
5.一种如权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)使非晶金属薄片附着在注塑模腔的内壁上；
(2)从注塑模腔的注塑口中注入熔融塑料，冷却成型，使非晶金属层和塑料层粘接在一起形成一整体。
6.一种采用非晶金属与塑料复合材料制成的复合壳件，其特征在于，该壳件包括位于壳件最外层的非晶金属层以及与所述非晶金属层粘接在一起的塑料层，该非晶金属层的厚度为5～150μm，所述塑料层的厚度为0.2～6mm。
7.根据权利要求6所述的复合壳件，其特征在于，优选的，所述非晶金属层的厚度为20～50μm，所述塑料层的厚度为0.3～2mm。
8.根据权利要求6或7所述的复合材料，其特征在于，所述非晶金属包括锆基、铁基、铜基、镍基和钴基非晶态金属中的一种或多种。
9.根据权利要求6或7所述的复合材料，其特征在于，所述塑料包括PA、PC、PET、PP以及ABS中的一种或多种组合。
10.一种如权利要求6所述的复合壳件的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)从非晶金属薄带中裁切预定大小的片材；
(2)将上述的片材放在模具中冲压形成与所述复合壳件形状相同的金属型材；
(3)将上述的金属型材放在与所述复合壳件形状相同的注塑模腔中；
(4)从注塑模腔的注塑口中注入熔融塑料，冷却成型，使非晶金属层和塑料层粘接在一起形成一整体。
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