CN102977448A - 一种塑料金属合金复合材料以及用该材料制备型材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑料金属合金复合材料，包括热塑性塑料和金属合金材料组分，其中，热塑性塑料与金属合金的质量比为20:1～1:1。同时还公开了用该塑料金属合金复合材料制备型材的方法，通过搅拌将金属合金粉末与塑料粒子混合均匀，得到混合料，将混合料送入注射机并在塑化过程中加热，使塑料粒子熔化至粘流态，在注塑机上螺杆或柱塞的推动下，使混合料受到一定的注射压力，并填充到模具的型腔内，冷却后得到与模具形状匹配的塑料金属合金复合材料的型材。本发明的方法可以起到提高型材的力学性能、增强耐磨性能、有效阻燃、能导电、具有金属炫彩等目的，并且工艺过程简单，成本较低，生产效率高。
Description
技术领域
本发明属于材料及加工成型领域，具体涉及一种塑料金属合金复合材料，并通过这种塑料金属合金复合材料制备型材的方法。
背景技术
塑料制品因重量轻，价格低廉，耐腐蚀，可绝缘，耐磨，良好的成形性等优点而广泛使用。但塑料也因它的不足之处而使用受到限制，主要在于强度、硬度较低，不耐热、易老化和蠕变等，为改善其性能，在进行塑料的注射成型过程中将塑料的原材料里加入具有更高性能的金属合金的微细粉末，制备出具有更高的强度和硬度、更高的耐热性、增强耐磨性能、有效阻燃、能导电、具有金属炫彩的塑料金属合金复合材料。
对于塑料和金属的复合材料制备，目前比较普遍采用的方法是层压的方式像钢塑和铝塑材料。中国专利文献CN1186017A（申请号9612145.1）提供了一种采用等静压方式制备的金属-塑料复合材料。这种材料依次由金属底层、粘结层、增强金属网或非金属网、表面润滑层组成，采用热等静压或连续热辊压成型工艺进行生产。但这些复合材料均存在明显的连续界面，降低复合材料的性能，而且不能改变基体材料的性能，具有很大的局限性。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于克服上述问题，提供一种强度、硬度高；耐热性、耐磨性好，具备导电性能，且美观的塑料金属合金复合材料，同时本发明还公开了用该材料制备型材的方法，生产工艺过程简单、成本低、产品性能好。
技术方案：本发明所述的塑料金属合金复合材料，包括热塑性塑料和金属合金材料组分，其中，热塑性塑料与金属合金的质量比为20:1～1:1。
所述热塑性塑料包括聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、树脂（ABS）等材料中的至少一种。
所述金属合金为铝的合金，或铜的合金。
如上所述塑料金属合金复合材料中，所述金属合金的成分为AaBb，其中A为Al或Cu两种金属元素中的一种，B是合金中其他元素的组合，其它元素一般包括Mn、Si、Zn等的多种元素，a、b为质量份数。
作为以上方案的一种优选方案，所述合金成分A和B的质量份数a、b应满足：a+b=100，68≤a≤100，0＜b≤25。
本发明还公开了一种用以上塑料金属合金复合材料制备型材的方法，采用注射成型的方法，制备具有更好性能和一定防火阻燃效果的塑料金属合金复合材料的型材。包括以下步骤：
①将相应成分的块状或颗粒状塑料经制粒机制成塑料颗粒状或粉末状的粒子，将金属合金制成粉末；
②在保护气体的氛围下，通过搅拌将塑料粒子与金属合金粉末混合均匀，得到塑料与金属合金的混合料；
③将步骤②得到的塑料与金属合金的混合料填充至注射机料斗中，通过注塑机上的螺杆输送至塑化区；
④塑料与金属合金的混合料在注射机塑化过程中加热，使塑料粒子熔化至粘流态，螺杆的运动起到搅拌作用，使金属合金粉末和粘流态的塑料混合更加均匀；
⑤在注塑机上螺杆或柱塞的推动下，使混合料受到一定的注射压力，并填充到模具的型腔内，冷却后得到与模具形状匹配的塑料金属合金复合材料的型材。
以上步骤中，步骤①中所述的塑料粒子的平均粒径为3mm～8mm。
以上步骤中，步骤①中所述的合金粉末的平均粒径为20μm～100μm。
以上步骤中，步骤④中塑化加热温度为80℃～200℃。
以上步骤中，步骤⑤中的注射压力为50MPa～200MPa。
有益效果：本发明具有的积极效果：（1）本发明可以在金属颗粒的作用下提高基体材料的强度和硬度，有效利用金属和合金的优异性能，提高基体塑料的耐磨性、耐热性和导电性，同时，塑料具有金属的炫彩效果，增加其观赏性。（2）在塑化的过程中由于温度比较低，塑化区为封闭空间空气含量低，有效避免金属合金粉末的氧化和其他污染，安全性高，使粘流态的塑料与金属或合金粉末之间结合紧密，所得到的塑料金属合金复合材料具有优良的综合性能。（3）塑料、金属合金混合料在注射机塑化过程中塑料将熔化至粘流态，由螺杆的运动使金属粉末和基体塑料混合更加均匀，生产效率比较高，可以实现自动化控制。（4）本发明的方法中，复合材料的混合料加热保温一定时间后直接进行注射成形，不需要粉末冶金方法中粉末烧结的工序，提高了效率，降低了成本，而且避免了在较高温度下的长时间加热，减少了氧化和其他污染的可能。（5）本发明的方法是塑料金属复合材料领域中的一次创新，所得到的成型的成品，根据模具的型腔形状的不同，可以得到各种形状的塑料金属合金复合材料的零件型材，也可以制成塑料金属合金复合材料的棒材、板材等，以适用于不同的需求，产品灵活多样。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例的塑料金属合金复合材料的成分及制备型材的步骤如下：
①选择0.8kg的PE粒料与40g的A356铝合金粉末
A356铝合金粉末是块状或颗粒状的合金通过机械球磨成粉末并过200目筛，得到平均粒径为50μm的合金粉末。A356铝合金的成分为6.8～7.0%Si，0.25～0.35%Mg，0.15～0.3%Mn，0.20%Cr，0.01%Ni。其余为Al。A356铝合金也符合通式AaBb，A356铝合金中，由于其它元素B中主要成分为Si和Mg，所以，A356铝合金中的B为Si和Mg两种金属的组合；
②将PE粒料与A365铝合金粉末投至混料器搅拌混合均匀；
③将步骤②得到的混合料填充至注射机料斗中，通过螺杆将混合料输送至塑化区；
④通过加热使塑料与金属合金的混合料在注射机塑化过程中塑料将熔化至粘流态，由螺杆的运动使金属粉末和基体塑料混合更加均匀，加热温度为120℃；
⑤在柱塞或螺杆的推动下使混合物注射填充到模具的型腔内，得到相应形状的塑料金属合金复合材料或塑料金属复合材料的零件型材。填充型腔时注射压力为120MPa。保持压力为50MPa，保压时间为5min，脱模取出即可得到相应形状的塑料金属复合材料零件。
实施例2～实施例4
各实施例的方法与实施例1基本相同，不同之处见表1。
表1
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种塑料金属合金复合材料，其特征在于，包括热塑性塑料和金属合金材料组分，其中，热塑性塑料与金属合金的质量比为20:1～1:1。
2.根据权利要求1所述的塑料金属合金复合材料，其特征在于，所述热塑性塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的塑料金属合金复合材料，其特征在于，所述金属合金为铝的合金，或铜的合金。
4.根据权利要求1所述的塑料金属合金复合材料，其特征在于，所述金属合金的成分为AaBb，其中A为Al或Cu两种金属元素中的一种，B是合金中其他元素的组合，a、b为质量份数。
5.根据权利要求4所述的塑料金属合金复合材料，其特征在于，所述合金成分A和B的质量份数a、b应满足：a+b=100，68≤a≤100，0＜b≤25。
6.本发明还公开了一种用如上权利要求1-5所述的塑料金属合金复合材料制备型材的方法，其特征在于，包括以下步骤：
①将相应成分的块状或颗粒状塑料经制粒机制成塑料颗粒状或粉末状的粒子，将金属合金制成粉末；
②在保护气体的氛围下，通过搅拌将塑料粒子与金属合金粉末混合均匀，得到塑料与金属合金的混合料；
③将步骤②得到的塑料与金属合金的混合料填充至注射机料斗中，通过注塑机上的螺杆输送至塑化区；
④塑料与金属合金的混合料在注射机塑化过程中加热，使塑料粒子熔化至粘流态，螺杆的运动起到搅拌作用，使金属合金粉末和粘流态的塑料混合更加均匀；
⑤在注塑机上螺杆或柱塞的推动下，使混合料受到一定的注射压力，并填充到模具的型腔内，冷却后得到与模具形状匹配的塑料金属合金复合材料的型材。
7.根据权利要求6所述的用塑料金属合金复合材料制备型材的方法，其特征在于，步骤①中所述的塑料粒子的平均粒径为3mm～8mm。
8.根据权利要求6所述的用塑料金属合金复合材料制备型材的方法，其特征在于，步骤①中所述的合金粉末的平均粒径为20μm～100μm。
9.根据权利要求6所述的用塑料金属合金复合材料制备型材的方法，其特征在于，步骤④中塑化加热温度为80℃～200℃。
10.根据权利要求6所述的用塑料金属合金复合材料制备型材的方法，其特征在于，步骤⑤中的注射压力为50MPa～200MPa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 213001 Changzhou Province in the Clock Tower District, Jiangsu, Wu Road, No. 1801 Applicant after: Jiangsu University of Technology Address before: 213001 Changzhou Province in the Clock Tower District, Jiangsu, Wu Road, No. 1801 Applicant before: Jiangsu Teachers University of Technology |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: JIANGSU TECHNOLOGY NORMAL COLLEGE TO: JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130320 |