CN104149262B - 一种液态金属润湿剂及复合体材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合体材料的制备方法及一种液态金属润湿剂,所述方法括以下步骤:1)对液态金属基材进行表面激光处理,以形成微细孔洞;2)用液态金属润湿剂对具有微细孔洞的液态金属基材进行表面处理;3)对经过液态金属润湿剂处理后的液态金属基材与塑料进行注塑成型,得到液态金属与塑料一体化的复合体材料。所述液态金属润湿剂中含有用于改善所述液态金属基材与塑料的表面张力系数差异的有机改性剂。本发明能够有效提高液态金属与塑料的结合强度。

Description

一种液态金属润湿剂及复合体材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种液态金属润湿剂及复合体材料的制备方法。
背景技术
液态金属(又称非晶材料)具有原子排列短程有序、长程无序、无晶界存在的独特微观结构,与相应的晶体材料相比,液态金属具有高强度、抗划伤性好、外观时尚、高光泽度等优异的性能。
通过化学处理液对液态金属基材表面进行处理,可以使液态金属基材表面形成不规则的孔洞,然后再与塑料进行一体化成型制备成复合体材料。由于化学处理液一般都含有强酸强碱以及其他成分的化学改性剂,其废液在很大程度上增加了处理成本,而且废液的处理存在不少难度。
发明内容
本发明的一个目的在于克服现有技术的不足,提供一种复合体材料的制备方法,实现液态金属与塑料高强结合。
另一目的是提供一种液态金属润湿剂,用于所述制备方法可以有效提高液态金属与塑料的结合强度。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种复合体材料的制备方法,包括以下步骤:
1)对液态金属基材进行表面激光处理,以形成微细孔洞;
2)用液态金属润湿剂对具有微细孔洞的液态金属基材进行表面处理;
3)对经过液态金属润湿剂处理后的液态金属基材与塑料进行注塑成型,得到液态金属与塑料一体化的复合体材料;
其中,所述液态金属润湿剂中含有用于改善所述液态金属基材与塑料的表面张力系数差异的有机改性剂。
优选地,所述液态金属润湿剂采用以下配方:
1000份的水或有机溶剂,至少配有有机改性剂100-350份,所述有机改性剂为有机酸剂,或者为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧戊烷或乙烯基乙二醇或其有机衍生物。
所述有机酸剂以下的一种或多种有机酸或有机酸衍生物或其组合:对苯二甲酸、顺丁烯二酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸、酒石酸、对硝基苯磺酸、醋酸、苹果酸、苯甲酸、对硝基苯甲酸、水溶性氨基酸,或它们的有机衍生物。
还配有无机酸80-450份,所述无机酸选自盐酸、硫酸、高氯酸、氢溴酸、硝酸、磷酸中的一种或多种。
所述液态金属润湿剂采用的配方为,以重量份计,1000份的水或有机溶剂至少配有以下的无机酸和有机改性剂:
浓盐酸82份、顺丁烯二酸160份、苹果酸80份;或
浓盐酸200份、浓磷酸65份、顺丁烯二酸105份、苹果酸45份;或
浓盐酸300份、浓磷酸145份、顺丁烯二酸105份、柠檬酸180份;或
浓硫酸150份、对苯二甲酸55份、顺丁烯二酸50份;或
浓盐酸100份、浓磷酸125份、对苯二甲酸145份、酒石酸75份;或
浓盐酸85份、乙二胺四乙酸250份、苹果酸95份。
步骤2)中,将具有微米级孔洞的液态金属基材放入所述液态金属润湿剂中进行表面处理,处理温度为65-95℃,处理时间为10-30min。
步骤1)中,对液态金属基材进行表面紫外激光处理,以形成开口直径为10-50微米、深度为50-150微米的微米级孔洞,其中紫外激光的波长为200-390nm,功率为5-12W,光束的直径为1-50微米,优选地,液态金属基材放置处配置有冷却系统。
步骤3)中,在注塑成型模具内对该基材的表面注射塑料,注塑温度控制在120-145℃之间,优选地,注塑成型模具内配置有冷却系统。
一种用于所述制备方法的液态金属润湿剂,所述液态金属润湿剂含有用于改善所述液态金属基材与塑料的表面张力系数差异的有机酸剂。
优选地,所述液态金属润湿剂的配方为:
1000份的水或有机溶剂,至少配有有机改性剂100-350份,所述有机改性剂为有机酸剂,或者为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧戊烷或乙烯基乙二醇。
优选地,所述有机酸剂为以下的一种或多种有机酸或有机酸衍生物或其组合:对苯二甲酸、顺丁烯二酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸、酒石酸、对硝基苯磺酸、醋酸、苹果酸、苯甲酸、对硝基苯甲酸、水溶性氨基酸,或它们的有机衍生物。
优选地,还配有无机酸80-450份,所述无机酸选自盐酸、硫酸、高氯酸、氢溴酸、硝酸、磷酸中的一种或多种。
本发明的有益技术效果:
根据本发明,在使用激光加工液态金属基材表面形成微细孔洞后,用液态金属润湿剂进行表面润湿处理,改善液态金属基材与塑料的表面张力系数差异,克服在进行注塑成型时,由于液态金属基材与塑料相互之间存在表面张力系数差异的原因而导致塑料不易与液态金属表面产生有效结合的问题,有效改善液态金属基材微细孔洞表面与塑料的结合力,实现液态金属与塑料高强结合。而且,本发明的工艺操作简易,特别适于液态金属基材与塑料相结合形成复合体制备电子产品结构件,注塑成型之后不易发生结合部位的松动,保证结构件的使用性能,其制作成本低,效果好。此外,本发明激光加工液态金属表面的方法,加工处理过程比较环保,且经过液态金属润湿剂处理后的液态金属基材表面光泽好,不发暗,保证产品的良好外观。
附图说明
图1为本发明复合体材料的制备方法实施例的基本流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是,下述说明仅仅是示例性的,而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在制备液态金属塑料复合体材料时,液态金属与塑料两者表面张力系数差异是一个客观存在又容易被忽略的重要问题。液态金属与塑料在进行注塑成型时,由于两者相互之间存在表面张力系数差异的原因,导致塑料不易与液态金属表面产生有效结合,同时亦影响塑料进入液态金属孔洞内填充增强结合的预期效果,这样所制备的液态金属塑料复合体材料的结合强度不高,即使成型后也容易出现结构上的松动,这对结构件的使用性能产生较大的影响。发明人注意到,如果能够以某种方式改善液态金属与塑料两者表面张力系数差异,将能有效提高两者的结合强度。
参阅图1,根据本发明的实施例,复合体材料的制备方法包括以下步骤:
对液态金属基材进行表面激光处理,以形成微细孔洞;
用液态金属润湿剂对具有微细孔洞的液态金属基材进行表面处理;
对经过液态金属润湿剂处理后的液态金属基材与塑料进行注塑成型,得到液态金属与塑料一体化的复合体材料;
其中,所述液态金属润湿剂中含有用于改善所述液态金属基材与塑料的表面张力系数差异的有机改性剂。
实施本发明的方法所涉及的材料如下。
1、液态金属:可以是通过铜模吸铸法、液体急冷法、溅射法、喷枪法等工艺并且在特定的模具内成型制备得到的形状化液态金属基材,可以是锆基液态金属、镁基液态金属、铜基液态金属、铝基液态金属、铁基液态金属、镍基液态金属、钛基液态金属中的一种或者其中一者或多者的合金。
2、塑料:所说的塑料可以是但不限于结晶型热塑性塑料,例如可以是聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚树脂以及芳香族聚酰胺树脂中的一种。所述的树脂以聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚苯硫醚树脂为主要成分,优选添加有质量含量为25%-50%的玻璃纤维作为辅助成分。
3、复合体材料:通过铜模吸铸法、液体急冷法、溅射法、喷枪法等工艺并且在模具内成型制备得到的形状化液态金属基材,与塑料通过注射成型技术一体化而得到复合体材料;该基材表面是经过激光加工处理后形成微米级孔洞以及经过液态金属润湿剂处理后改善表面张力,使得塑料进入液态金属孔洞内进行有效高强度结合。塑料还可与润湿剂的组分发生反应形成化学键而结合成型。在较佳的实施例中,所述液态金属基材表面的微米级孔洞,其开口直径小于其孔底直径,其开口直径为10-50微米,微孔的深度为50-150微米。
4、液态金属润湿剂:
1000份的溶剂,主要可以是水、丁醇、丙醇、异丙醇、乙醇、甲醇、四氢呋喃、乙醚、甲基丁酮、甲乙醚、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甲亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、甲基丙烯基醚中的一种或几种。
溶剂可以配有以下重量比的原料:
1)无机酸80-450份
所说的无机酸可以是但不限于浓盐酸、浓硫酸、高氯酸、氢溴酸、硝酸、浓磷酸中的一种或几种。
无机酸的主要作用是与液态金属进行进一步的蚀刻反应,提高表面的粗糙度,增强与塑料的结合面积;同时,无机酸液进入液态金属表面的微米级孔洞内,可以与孔洞内部的液态金属进行反应,进一步拓展孔洞的范围和深度,增加塑料与液态金属孔洞的结合面积。
2)有机改性剂100-350份
所说的有机改性剂可以是但不限于以下的组分的一种或几种有机酸或其有机衍生物:对苯二甲酸、顺丁烯二酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸、酒石酸、对硝基苯磺酸、醋酸、苹果酸、苯甲酸、水溶性氨基酸。有机改性剂还可以是环氧乙烷、环氧丙烷、环氧戊烷、乙烯基乙二醇或其有机衍生物。
有机改性剂的作用在于,一方面可以改善液态金属基材的表面张力,提高液态金属表面的润湿性。另一方面,有机改性剂自身在注塑时可以与塑料发生反应形成化学键,有效地增强塑料与液态金属的结合度。
根据本发明的实施例,一种复合体材料的制备方法可以包括以下的步骤:
1)提供形状化的液态金属基材,可以是锆基液态金属、镁基液态金属、铜基液态金属、铝基液态金属、铁基液态金属、镍基液态金属、钛基液态金属中的一种。
2)用清洁剂对液态金属基材进行化学除污处理,以清除液态金属表面的脏污;化学除污温度60-90℃,除污时间根据具体的除污效果而定。
3)对除污处理后的液态金属基材进行表面紫外激光处理,以形成开口直径为10-50微米,微孔的深度为50-150微米的孔洞。为了最大程度地减少液态金属在激光处理时发生微观结构的变化,优选地,液态金属基材放置处四周配置冷却系统,对液态金属基材进行冷却,所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氩中的一种。
紫外激光处理的工艺参数:a)波长为200-390nm;b)功率为5-12W;c)光束的直径为1-50微米。
4)将经过紫外激光加工处理后具有微米级孔洞的液态金属基材放入液态金属润湿剂中进行表面处理。
表面处理的工艺参数:a)温度:65-95℃;b)时间:10-30min。
5)将经过液态金属润湿剂处理后的液态金属基材放入一体化注塑成型模具内,然后对该基材的表面进行注射塑料,得到液态金属与塑料一体化的复合体材料;注塑时模具温度控制在120-145℃之间。优选地,注塑成型模具内部配置冷却系统,使得液态金属在注塑成型后可以快速冷却,避免其因受热时间长,热量释放缓慢而导致的内部微观结构变化。冷却系统所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氦中的一种。
实施例一:
液态金属润湿剂的配制:
在1000份溶剂,其中水350份,乙醇250份,乙二醇单甲醚400份,添加有以下重量比的原料:
1)浓盐酸82份;
2)有机改性剂240份
其中:顺丁烯二酸160份+苹果酸80份。
液态金属复合体材料的制备方法具体包括以下的步骤:
1)提供通过形状化的液态金属基材。
2)用清洁剂对液态金属基材进行化学除污处理,以清除金属表面的脏污;化学除污温度80℃,除污时间根据具体的效果而定。
3)对除污处理后的液态金属进行表面紫外激光处理,以形成开口直径为10-50微米,微孔的深度为50-150微米的孔洞;为了最大程度地减少液态金属在激光处理时发生微观结构的变化,液态金属放置处内部四周采用快速冷却系统对液态金属基材进行冷却,所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氩中的一种。
工艺参数:a)波长为375nm b)功率为7.5W c)光束的直径为5微米。
4)将经过紫外激光加工处理后具有微米级孔洞的液态金属基材放入金属润湿剂中进行表面润湿处理。
工艺参数:a)温度:90℃b)时间:10min。
5)将经过金属润湿剂处理后的液态金属基材放入一体化注塑成型模具内,然后对该基材的表面进行注射塑料,得到金属与塑料一体化的复合体材料;注塑时模具内部需要通入氩气作为保护气体,以防止液态金属在注塑时与氧气作用发生化学反应,同时注塑时模具内的温度控制在125-145℃之间。另外,通过注塑成型模具内部所配置的快速冷却系统,可以有效地使得液态金属在注塑成型后可以快速冷却,避免其因受热时间长,热量释放缓慢而导致的内部微观结构变化,冷却系统所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氦中的一种。
结合强度测试:对上述方式所得到的液态金属与塑料复合体材料用电子万能材料试验机进行抗拉强度测试,该复合体材料的平均抗拉强度达到17.2MPa。
实施例二:
液态金属润湿剂的配制:
在1000份溶剂,其中水350份,乙醇350份,乙二醇单丁醚300份,添加有以下重量比的原料:
1)无机酸265份
其中:浓盐酸200份+浓磷酸65份;
2)有机改性剂150份
其中:顺丁烯二酸105份+苹果酸45份。
液态金属复合体材料的制备方法,具体包括以下的步骤:
1)提供通过形状化的液态金属基材。
2)用清洁剂对液态金属基材进行化学除污处理,以清除金属表面的脏污;化学除污温度80℃,除污时间根据具体的效果而定。
3)对除污处理后的液态金属进行表面紫外激光处理,以形成开口直径为10-50微米,微孔的深度为50-150微米的孔洞;为了最大程度地减少液态金属在激光处理时发生微观结构的变化,液态金属放置处内部四周采用快速冷却系统对液态金属基材进行冷却,所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氩中的一种。
工艺参数:a)波长为375nm b)功率为7.5W c)光束的直径为5微米。
4)将经过紫外激光加工处理后具有微米级孔洞的液态金属基材放入金属润湿剂中进行表面润湿处理。
工艺参数:a)温度:90℃b)时间:8min。
5)将经过金属润湿剂处理后的液态金属基材放入一体化注塑成型模具内,然后对该基材的表面进行注射塑料,得到金属与塑料一体化的复合体材料;注塑时模具内部需要通入氩气作为保护气体,以防止液态金属在注塑时与氧气作用发生化学反应,同时注塑时模具内的温度控制在125-145℃之间。另外,通过注塑成型模具内部所配置的快速冷却系统,可以有效地使得液态金属在注塑成型后可以快速冷却,避免其因受热时间长,热量释放缓慢而导致的内部微观结构变化。冷却系统所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氦中的一种。
结合强度测试:对上述方式所得到的液态金属与塑料复合体材料用电子万能材料试验机进行抗拉强度测试,该复合体材料的平均抗拉强度达到17.5MPa。
实施例三:
金属润湿剂的配制:
在1000份溶剂,其中水350份,乙醇300份,乙二醇单乙醚350份,添加有以下重量比的原料:
1)无机酸445份
其中:浓盐酸300份+浓磷酸145份;
2)有机改性剂285份
其中:顺丁烯二酸105份+柠檬酸180份。
液态金属复合体材料的制备方法,具体包括以下的步骤:
1)提供通过形状化的液态金属基材。
2)用清洁剂对液态金属基材进行化学除污处理,以清除金属表面的脏污;化学除污温度80℃,除污时间根据具体的效果而定。
3)对除污处理后的液态金属进行表面紫外激光处理,以形成开口直径为10-50微米,微孔的深度为50-150微米的孔洞;为了最大程度地减少液态金属在激光处理时发生微观结构的变化,液态金属放置处内部四周采用快速冷却系统对液态金属基材进行冷却,所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氩中的一种。
工艺参数:a)波长为375nm b)功率为7.5W c)光束的直径为5微米。
4)将经过紫外激光加工处理后具有微米级孔洞的液态金属基材放入金属润湿剂中进行表面润湿处理。
工艺参数:a)温度:80℃b)时间:15min。
5)将经过金属润湿剂处理后的液态金属基材放入一体化注塑成型模具内,然后对该基材的表面进行注射塑料,得到金属与塑料一体化的复合体材料;注塑时模具内部需要通入氩气作为保护气体,以防止液态金属在注塑时与氧气作用发生化学反应,同时注塑时模具内的温度控制在125-145℃之间。另外,注塑成型模具内部所配置的快速冷却系统,可以有效地使得液态金属在注塑成型后可以快速冷却,避免其因受热时间长,热量释放缓慢而导致的内部微观结构变化。冷却系统所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氦中的一种。
结合强度测试:对上述方式所得到的液态金属与塑料复合体材料用电子万能材料试验机进行抗拉强度测试,该复合体材料的平均抗拉强度达到18.3MPa。
实施例四:
液态金属润湿剂的配制:
在1000份溶剂(其中水300份、乙醇350份、四氢呋喃200份,甲乙醚150份)中,添加有以下重量比的原料组成:
1)浓硫酸150份
2)有机改性剂105份
其中:对苯二甲酸55份+顺丁烯二酸50份。
一种液态金属复合体材料的制备方法,具体包括以下的步骤:
1)提供通过形状化的液态金属基材。
2)用清洁剂对液态金属基材进行化学除污处理,以清除金属表面的脏污;化学除污温度85℃,除污时间根据具体的效果而定。
3)对除污处理后的液态金属进行表面紫外激光处理,以形成开口直径为10-50微米,微孔的深度为50-150微米的孔洞;为了最大程度地减少液态金属在激光处理时发生微观结构的变化,液态金属放置处内部四周采用快速冷却系统对液态金属基材进行冷却,所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氩中的一种。
工艺参数:a)波长为375nm b)功率为7.5W c)光束的直径为5微米。
4)将经过紫外激光加工处理后具有微米级孔洞的液态金属基材放入金属润湿剂中进行表面润湿处理。
工艺参数:a)温度:85℃b)时间:15min。
5)将经过金属润湿剂处理后的液态金属基材放入一体化注塑成型模具内,然后对该基材的表面进行注射塑料,得到金属与塑料一体化的复合体材料;注塑时模具内部需要通入氩气作为保护气体,以防止液态金属在注塑时与氧气作用发生化学反应,同时注塑时模具内的温度控制在125-145℃之间。另外,注塑成型模具内部所配置的快速冷却系统,可以有效地使得液态金属在注塑成型后可以快速冷却,避免其因受热时间长,热量释放缓慢而导致的内部微观结构变化,冷却系统所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氦中的一种。
结合强度测试:对上述方式所得到的液态金属与塑料复合体材料用电子万能材料试验机进行抗拉强度测试,该复合体材料的平均抗拉强度达到16.9MPa。
实施例五:
液态金属润湿剂的配制:
在1000份溶剂,其中水250份、乙醇400份、四氢呋喃200份,甲基异丁酮150份,添加有以下重量比的原料组成:
1)无机酸225份
其中:浓盐酸100份+浓磷酸125份,
2)有机改性剂220份
其中:对苯二甲酸145份,酒石酸75份。
一种液态金属复合体材料的制备方法,具体包括以下的步骤:
1)提供通过形状化的液态金属基材。
2)用清洁剂对液态金属基材进行化学除污处理,以清除金属表面的脏污;化学除污温度85℃,除污时间根据具体的效果而定。
3)对除污处理后的液态金属进行表面紫外激光处理,以形成开口直径为10-50微米,微孔的深度为50-150微米的孔洞;为了最大程度地减少液态金属在激光处理时发生微观结构的变化,液态金属放置处内部四周采用快速冷却系统对液态金属基材进行冷却,所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氩中的一种或组合。
工艺参数:a)波长为375nm b)功率为7.5W c)光束的直径为5微米。
4)将经过紫外激光加工处理后具有微米级孔洞的液态金属基材放入金属润湿剂中进行表面润湿处理。
工艺参数:a)温度:80℃b)时间:18min。
5)将经过金属润湿剂处理后的液态金属基材放入一体化注塑成型模具内,然后对该基材的表面进行注射塑料,得到金属与塑料一体化的复合体材料;注塑时模具内部需要通入氩气作为保护气体,以防止液态金属在注塑时与氧气作用发生化学反应,同时注塑时模具内的温度控制在125-145℃之间。另外,注塑成型模具内部所配置的快速冷却系统,可以有效地使得液态金属在注塑成型后可以快速冷却,避免其因受热时间长,热量释放缓慢而导致的内部微观结构变化,冷却系统所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氦中的一种。
结合强度测试:对上述方式所得到的液态金属与塑料复合体材料用电子万能材料试验机进行抗拉强度测试,该复合体材料的平均抗拉强度达到17.9MPa。
实施例六:
液态金属润湿剂的配制:
在1000份溶剂(其中水250份,乙醇350份,丙醇200份,甲基丙烯基醚200份)中,添加有以下重量比的原料组成:
1)浓盐酸85份;
2)有机酸345份
其中:乙二胺四乙酸250份,苹果酸95份。
一种液态金属复合体材料的制备方法,具体包括以下的步骤:
1)提供通过形状化的液态金属基材。
2)用清洁剂对液态金属基材进行化学除污处理,以清除金属表面的脏污;化学除污温度85℃,除污时间根据具体的效果而定。
3)对除污处理后的液态金属进行表面紫外激光处理,以形成开口直径为10-50微米,微孔的深度为50-150微米的孔洞;为了最大程度地减少液态金属在激光处理时发生微观结构的变化,液态金属放置处内部四周采用快速冷却系统对液态金属基材进行冷却,所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氩中的一种。
工艺参数:a)波长为375nm b)功率为7.5W c)光束的直径为5微米。
4)将经过紫外激光加工处理后具有微米级孔洞的液态金属基材放入金属润湿剂中进行表面润湿处理。
工艺参数:a)温度:80℃b)时间:20min。
5)将经过金属润湿剂处理后的液态金属基材放入一体化注塑成型模具内,然后对该基材的表面进行注射塑料,得到金属与塑料一体化的复合体材料;注塑时模具内部需要通入氩气作为保护气体,以防止液态金属在注塑时与氧气作用发生化学反应,同时注塑时模具内的温度控制在125-145℃之间。另外,注塑成型模具内部所配置的快速冷却系统,可以有效地使得液态金属在注塑成型后可以快速冷却,避免其因受热时间长,热量释放缓慢而导致的内部微观结构变化,冷却系统所用的冷却介质可以是循环冷却水、液氮、液氦中的一种。
结合强度测试:对上述方式所得到的液态金属与塑料复合体材料用电子万能材料试验机进行抗拉强度测试,该复合体材料的平均抗拉强度达到18.2MPa。
表1 实施例与对比例(未经湿润剂处理)所得复合体平均拉伸强度测试数据对比
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种复合体材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)对液态金属基材进行表面激光处理,以形成微细孔洞;
2)用液态金属润湿剂对具有微细孔洞的液态金属基材进行表面润湿处理;
3)对经过液态金属润湿剂实施了表面润湿处理后的液态金属基材与塑料进行注塑成型,得到液态金属与塑料一体化的复合体材料;
其中,所述液态金属润湿剂中含有用于改善所述液态金属基材与塑料的表面张力系数差异的有机改性剂;所述液态金属润湿剂采用的配方为,以重量份计,1000份的水或有机溶剂至少配有以下的无机酸和有机改性剂:
浓盐酸82份、顺丁烯二酸160份、苹果酸80份;或
浓盐酸200份、浓磷酸65份、顺丁烯二酸105份、苹果酸45份;或
浓盐酸300份、浓磷酸145份、顺丁烯二酸105份、柠檬酸180份;或
浓硫酸150份、对苯二甲酸55份、顺丁烯二酸50份;或
浓盐酸100份、浓磷酸125份、对苯二甲酸145份、酒石酸75份;或
浓盐酸85份、乙二胺四乙酸250份、苹果酸95份;
步骤2)中,将具有微米级孔洞的液态金属基材放入所述液态金属润湿剂中进行表面处理,处理温度为65-95℃,处理时间为10-30min。
2.如权利要求1所述的复合体材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中,对液态金属基材进行表面紫外激光处理,以形成开口直径为10-50微米、深度为50-150微米的微米级孔洞,其中紫外激光的波长为200-390nm,功率为5-12W,光束的直径为1-50微米,液态金属基材放置处配置有冷却系统。
3.如权利要求1所述的复合体材料的制备方法,其特征在于,步骤3)中,在注塑成型模具内对该基材的表面注射塑料,注塑温度控制在120-145℃之间,注塑成型模具内配置有冷却系统。
4.一种用于权利要求1至3任一项所述的制备方法的液态金属润湿剂,其特征在于,所述液态金属润湿剂含有用于改善所述液态金属基材与塑料的表面张力系数差异的有机改性剂;
所述液态金属润湿剂采用的配方为,以重量份计,1000份的水或有机溶剂至少配有以下的无机酸和有机改性剂:
浓盐酸82份、顺丁烯二酸160份、苹果酸80份;或
浓盐酸200份、浓磷酸65份、顺丁烯二酸105份、苹果酸45份;或
浓盐酸300份、浓磷酸145份、顺丁烯二酸105份、柠檬酸180份;或
浓硫酸150份、对苯二甲酸55份、顺丁烯二酸50份;或
浓盐酸100份、浓磷酸125份、对苯二甲酸145份、酒石酸75份;或
浓盐酸85份、乙二胺四乙酸250份、苹果酸95份。
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