CN102825860A

CN102825860A - 金属-增强塑料复合材料制件及其成型方法

Info

Publication number: CN102825860A
Application number: CN2011101737810A
Authority: CN
Inventors: 谢卫东; 曾庆文; 李文娟; 陈杰; 彭晓东; 魏群义
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-12-19

Abstract

一种金属-增强塑料复合材料制件及其成型方法，制件由金属板和纤维及导热填料增强的塑料层直接粘接或借助粘结层粘接而成，实现金属和增强塑料各自优势的有机结合；成型方法为金属板和塑料层预成型后粘合在一起或者金属板预成型后注射或涂覆塑料层，成型过程高效、经济，技术经济性好，易于规模化工业实施。

Description

金属-增强塑料复合材料制件及其成型方法

技术领域

本发明涉及复合材料制件及其成型方法，具体涉及一种覆有金属板的增强塑料复合材料制件及其成型方法。

背景技术

金属材料和增强塑料均为用途广泛的工程材料，其性能各有所长：金属材料在强度、韧性、耐热、导热、耐磨、质感等方面优势明显，增强塑料则在强度、模量、轻质、耐蚀、成本低等方面优势明显。

铝塑板是一种铝板与塑料板粘合而成的金属-塑料复合材料，使得塑料具有了铝质的外观质感和表面性能，并已成功应用于建筑装饰等领域。

铝塑板的塑料为常规塑料，其力学性能、热性能等不高，在对力学性能、热性能等要求较高的领域难于应用。

兼具高强、高模、轻质、耐热、导热、耐蚀、耐磨、经济等优良性能的材料在3C、车辆、手持工具等领域有十分广阔的应用前景。金属与增强塑料的复合可望取各材料之所长，从而获得综合性能优良的复合材料，针对制件使用功能的短流程成型方法则可在确保制件性能的同时，使成型过程高效、经济且易于规模化工业实施。

发明内容

本发明公开了一种金属-增强塑料复合材料制件及其成型方法。发明内容为：

本发明的金属-增强塑料复合材料制件主要包括金属板和塑料层：金属板为厚度0.05mm～2.0mm的钢板、铝板、镁板、铜板或钛板，金属板的待复合塑料层一侧焊接或粘接有螺母、螺柱、卡口或它们的坯体，以方便与其他零部件连接；塑料层由质量百分含量为5％～70％的纤维、0～60％的导热填料及余量的塑料复合而成，其中纤维为玻璃纤维、有机纤维中的一种或它们的任意组合，导热填料为石墨、铝、镁、钙、硅、银、ZnO、MgO、Al₂O₃、CaO、SiC、AlN、BN中的一种或它们的任意组合；塑料为聚碳酸酯、ABS塑料、聚烯烃中的一种或它们的任意组合或者环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、脲醛树脂中的一种或其衍生品，同时塑料中可加有适应性偶联剂、抗氧剂、增塑剂、固化剂中的一种或它们的任意组合以进一步改善塑料层的工艺性能及服役性能；金属板与塑料层直接粘接或借助粘结层粘接，金属板、塑料层的尺寸及形状依金属-增强塑料复合材料制件的尺寸、形状及使用功能而定。

本发明的金属-增强塑料复合材料的成型方法可以有如下几种：

●金属板成型为预定的形状，清洁待复合面，置于注塑模内，并向模内注入纤维及导热填料增强塑料的预混料，待其定型后获得金属-增强塑料复合材料制件，可在金属板的待复合面施加粘结剂以增强金属板与塑料层的结合效果。

●金属板成型为预定的形状，清洁待复合面，涂覆或沉积纤维及导热填料增强塑料的原材料或预混料，待其定型后获得金属-增强塑料复合材料制件，可在金属板的待复合面施加粘结剂以增强金属板与塑料层的结合效果。

●金属板、塑料层分别成型为预定的形状，清洁待复合面，叠合并热压结合或者用粘结剂粘接成为金属-增强塑料复合材料制件。金属板、塑料层成型性好时，可省略单独的预成型工序，借助成型模具同步完成成型与热压、粘接工序。

成型后的金属-增强塑料复合材料制件可进一步成型、加工、校正、清理、表面处理等，以获得理想效果。

本发明的金属-增强塑料复合材料制件实现了金属与增强塑料各自优势的有机结合，尽量克服了各自的不足，不但使非直属的增强塑料具有了金属的外观质感及表面性能，而且增强塑料中的纤维及导热填料显著增强了塑料的力学性能、导热性能、耐热性能等性能，缩小了增强塑料与金属的性能差异，赋予了金属-增强塑料复合材料优良的综合性能。

本发明的金属-增强塑料复合材料制件成型方法，着眼于针对制件使用功能的短流程制备，确保制件性能的同时，成型过程高效、经济，技术经济性好，易于规模化工业实施。

具体实施方式

实施本发明时，需要分析待制备的金属-增强塑料复合材料制件的服役工况特征，合理选择制备金属-增强塑料复合材料的各种原辅材料、配方及制备工艺，设计金属-增强塑料复合材料制件形状及尺寸并分解为金属板、塑料层的形状及尺寸，准备成型设备、模具及工装，之后即可按前述“发明内容”描述的方面制备金属-增强塑料复合材料及其制件。

以下结合实施例，进一步说明本发明的实施方式。

实施例1

材料及配方：金属板：0.05mm厚的铝板(箔)。塑料层：质量百分含量为30％的玻璃纤维短切纱，20％的石墨粉，15％的聚碳酸酯及余量的ABS塑料。粘结剂：聚酰胺热熔胶。

成型方法：铝板裁切为所需板片，清洗干净，单面涂覆聚酰胺热熔胶，压制为预定形状，放入注塑模内，铝片无胶面紧贴模壁，向模内注入玻璃纤维-石墨-聚碳酸酯-ABS塑料的预混料，待其定型后获得制件。

实施例2

材料及配方：金属板：0.3mm厚的镀锌钢板。塑料层：质量百分含量为30％的玻璃纤维短切纱、30％的CaO粉、余量的聚乙烯塑料。粘结剂：EVA热熔胶。

成型方法：类似实施例1。

实施例3

材料及配方：金属板：0.3mm厚的钛板。塑料层：质量百分含量为30％的玻璃纤维短切纱，30％的Ag粉，15％的聚碳酸酯及余量的ABS塑料。粘结剂：聚酰胺热熔胶。

成型方法：类似实施例1。

实施例4

材料及配方：金属板：0.5mm厚的铜板。塑料层：质量百分含量为30％的玻璃纤维短切纱，10％的Ag粉，10％的Ca粉，20％的聚碳酸酯及余量的ABS塑料。粘结剂：聚酰胺热熔胶。

成型方法：类似实施例1

实施例5

材料及配方：金属板：0.2mm厚的不锈钢板。塑料层：质量百分含量为10％的玻璃纤维短切纱、10％的短切麻纤维，40％的SiC、AlN、BN等质量比混合粉、10％的聚碳酸酯及余量的ABS塑料。粘结剂：聚酰胺热熔胶。

成型方法：类似实施例1

实施例6

材料及配方：金属板：2mm厚的镁板。塑料层：质量百分含量为10％的短切麻纤维、0.5％的MgO粉、余量的聚乙烯塑料。

成型方法；镁板裁切为所需板片，清洗干净，热压为预定形状，趁热放入注塑模内，向模内注入麻纤维-MgO-聚乙烯塑料的预混料，待其定型后获得制件。

实施例7

材料及配方：金属板：0.15mm厚的铝板。塑料层：质量百分含量为5％的玻璃纤维短切纱、60％的Al₂O₃粉、余量的聚乙烯塑料。粘结剂：EVA热熔胶。

成型方法：铝板裁切为所需板片，清洗干净，压制为预定形状；玻璃纤维-Al₂O₃-聚乙烯塑料的预混料注塑成为预定形状，趁热涂覆EVA热熔胶并立即与预成型的铝板叠合，待热熔胶冷固后获得制件。

实施例8

材料及配方：金属板：0.3mm厚的铝板。塑料层：质量百分含量为10％的玻璃纤维短切纱，50％的ZnO粉、CaO粉、MgO粉的等质量比混合粉，余量的聚乙烯塑料。粘结剂：EVA热熔胶。

成型方法：类似实施例7。

实施例9

材料及配方：金属板：0.2mm厚的不锈钢板。塑料层：质量百分含量为40％的玻璃纤维织物、20％的铝粉、余量的环氧树脂及其固化剂和助剂。

成型方法：不锈钢板裁切为所需板片，压制为预定形状并在需要的位置焊好螺母、螺柱及卡口，清洗干净，在其上按照“环氧树脂-[环氧树脂与铝粉混合物-玻璃纤维织物]_n-环氧树脂”顺序涂、覆出树脂层，真空除气并在静压下固化定型后获得制件。其中“[]_n”表示重复该过程n次，n值依据所需塑料层厚度而定，并可依据制件功能要求，在不同部位取不同值。

实施例10

材料及配方：金属板：1mm厚的钢板。塑料层：质量百分含量为70％的玻璃纤维织物、余量的不饱和聚酯树脂及其固化剂和助剂。

成型方法：类似实施例9。

实施例11

材料及配方：金属板：0.3mm厚的镀锌钢板。塑料层：质量百分含量为50％的玻璃纤维短切纱，3％的镁粉，余量的酚醛改性脲醛树脂及其固化剂和助剂。

成型方法：镀锌钢板裁切为所需板片，压制为预定形状并在需要的位置粘接好螺母、螺柱及卡口，清洗干净，在其上涂覆一层酚醛改性脲醛树脂，再喷射沉积玻璃纤维-酚醛改性脲醛树脂混合物，最后涂覆一层酚醛改性脲醛树脂，固化定型后获得制件。

Claims

1.一种金属-增强塑料复合材料制件，包括金属板和塑料层，其特征在于：所述的金属板为厚度0.05mm～2.0mm的钢板、铝板、镁板、铜板或钛板，塑料层为质量百分含量为5％～70％的纤维、0～60％的导热填料及余量的塑料组合成的增强塑料，金属板与塑料层直接粘接或借助粘结层粘接，金属板、塑料层的尺寸及形状依金属-增强塑料复合材料制件的尺寸、形状及使用功能而定。

2.根据权利要求1所述的金属-增强塑料复合材料制件，其特征在于：所述的金属板的待复合塑料层一侧焊接或粘接有螺母、螺柱、卡口或它们的坯体。

3.根据权利要求1所述的金属-增强塑料复合材料制件，其特征在于：所述的纤维为玻璃纤维、有机纤维中的一种或它们的任意组合。

4.根据权利要求1所述的金属-增强塑料复合材料制件，其特征在于：所述的导热填料为石墨、铝、镁、钙、硅、银、ZnO、MgO、Al₂O₃、CaO、SiC、AlN、BN中的一种或它们的任意组合。

5.根据权利要求1所述的金属-增强塑料复合材料制件，其特征在于：所述的塑料为聚碳酸酯、ABS塑料、聚烯烃中的一种或它们的任意组合，或者是环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、脲醛树脂中的一种或其衍生品。

6.根据权利要求1所述的金属-增强塑料复合材料制件，其特征在于：所述的塑料中加有适应性偶联剂、抗氧剂、增塑剂、固化剂中的一种或它们的任意组合。

7.一种权利要求1所述的金属-增强塑料复合材料制件的成型方法，其特征在于：预成型的金属板置于注塑模内，并向模内注入纤维及导热填料增强塑料的预混料，待其定型后获得金属-增强塑料复合材料制件。

8.一种权利要求1所述的金属-增强塑料复合材料制件的成型方法，其特征在于：在预成型的金属板表面涂覆或沉积纤维及导热填料增强塑料的原材料或预混料，待其定型后获得复合材料制件。

9.一种权利要求1所述的金属-增强塑料复合材料制件的成型方法，其特征在于：金属板、塑料层分别预成型后热压或用粘结剂粘接为复合材料制件。

10.根据权利要求7、8或9所述的金属-增强塑料复合材料制件的成型方法，其特征在于：金属板或权利要求9所述的塑料层的待复合面覆有粘结剂。