CN108327156A - 一种金属质感的纤维增强热塑性复合材料的制备方法 - Google Patents

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李术
蒋超杰
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0005—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor using fibre reinforcements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

本发明公开了一种金属质感的纤维增强热塑性复合材料的制备方法，先将纤维增强热塑性复合材料注塑成制件产品；再在制件产品的外表面注塑一层厚0.1～3mm的丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯树脂；然后清洁后再对其进行电镀。使制件产品的外观具备金属质感，其光泽度高可直接当作外观件使用，极大的提高了纤维增强热塑性复合材料的适用领域。同时还提高了纤维增强热塑性复合材料的制件产品的抗老化性能，提高制件产品的使用寿命。

Description

一种金属质感的纤维增强热塑性复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种金属质感的纤维增强热塑性复合材料的制备方法。
背景技术
纤维增强热塑性复合材料应用越来越广，经济成本优势大的玻璃纤维增强复合材料，尤其是长玻璃纤维类增强复合材料大量应用于汽车轻量化领域已取得明显的经济效益。
但是，纤维增强类复合材料的产品有一个不可回避问题，就是产品的外表面粗糙，光洁度和亮度较低，有些领域为了达到替代金属的目的而对其对强度、刚度的要求势必更高，要实现这一目的纤维的含量会很高，造成产品外表面纤维外露现象十分严重、甚至是普遍现象。这一缺陷势必限制了纤维增强类复合材料的应用范围，对一些外观件、经常暴露于客户视野内的产品，显然会造成较差的用户体验感觉。
现有技术中高分子类的热塑性材料基本都存在着老化问题，长期暴露于户外、经受阳光暴晒，使材料老化迅速，性能下降较快，严重制约了其使用寿命。未解决这些问题都是要在材料加工阶段通过添加大量、高成本的抗老化助剂来提高其抗老化性能，造成生产成本增加。
目前为了增加产品的外观和防腐蚀等性能，普通采用电镀工艺对产品外表面电镀上金属层，提高了产品的外观美感。但现有电镀工艺对热塑性材料的电镀限制比较苛刻，对纤维增强类产品还不能直接电镀。由于纤维类材料多为无机非金属材料，其本身就具备很强的强度和化学稳定性。在电镀过程中，化学液体很难对其进行腐蚀，也难以在镀件表面形成较好的附着能力，无法跟金属层形成较强的结合力，对其纤维增强类产品直接电镀存在较大困难。
发明内容
为解决以上技术缺陷，本发明目的是提供一种金属质感的纤维增强热塑性复合材料的制备方法，既提高了制件产品的外观美感、也能有效提高其抗老化性能、延长了其使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种金属质感的纤维增强热塑性复合材料的制备方法，先将纤维增强热塑性复合材料注塑成制件产品；再在制件产品的外表面注塑一层厚0.1～3mm的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂；然后清洁后再对其进行电镀。
进一步方案，所述的纤维增强热塑性复合材料中热塑料性塑料为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯或聚酰胺中的一种或者几种的混合物；纤维为玻璃纤维、碳纤维、不锈钢纤维、碳钢纤维、铸铁纤维、铜纤维或铝纤维。
进一步方案，所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-乙烯丙烯弹性体-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物中的一种或几种的混合物。
进一步方案，所述电镀的材料为铜、镍、铬中的一种或几种的混合物。
本发明在纤维增强热塑性复合材料的制件产品外表面注塑一层丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂，使其能进行电镀操作，在其外表面电镀上一层金属，从而解决了纤维增强类热塑性复合材料不能电镀的技术难题；使制件产品的外观具备金属质感，其光泽度高可直接当作外观件使用，极大的提高了纤维增强热塑性复合材料的适用领域。同时还提高了纤维增强热塑性复合材料的制件产品的抗老化性能，提高制件产品的使用寿命。
对热塑性材料进行电镀，要求材料跟金属层有较好的结合力，通过电镀过程中的粗化工艺，使材料表面被侵蚀、溶解从而使热塑性材料表面粗化并获得良好的镀层结合力。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，其中的丁二烯流动性好、易成型，在聚合体中保持极细微的球状结构，在电镀的粗化过程中镀件表面的丁二烯橡胶易被氧化溶解而使镀件表面具备了亲水性，同时表面形成微孔状的粗化效果，保证了镀层的附着能力。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
本发明实施例涉及到的性能测试方法是待注塑加工成制件后，分别取电镀前的素材件和电镀后的成品件，在制件上随机部位裁样成符合ISO标准的标准样条，然后按照ISO标准测试方法测试相关性能。
本发明实施例所提供的金属质感的纤维增强热塑性复合材料的物理性能测试标准见表1。
表1制件物理性能测试标准
物理性能 测试方法
拉伸强度 ISO 527
弯曲强度 ISO 178
弯曲模量 ISO 178
简支梁缺口冲击强度 ISO 179
电镀表面光泽度 GB 8807
实施例1
将25wt％玻璃纤维增强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯材料注塑成液晶电视机显示屏边框，再将显示屏边框放入比显示屏边框的外框壁厚大1mm的模具内，然后给其外表面注塑一层1mm厚的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物；待完全冷却后，从模具取出并清洁好表面，然后送入电镀加工环节，在其外表面再电镀上一层铜，即得光泽度高并具有金属质感的液晶电视机显示屏边框的成品。
对比例1
由25wt％玻璃纤维增强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯材料注塑成液晶电视机显示屏边框。
实施例2
将30wt％碳纤维增强聚碳酸酯材料注塑成智能手机后盖，再将手机后盖放入比现其壁厚大0.5mm的模具内，然后给其外表面注塑一层0.5mm厚的丙烯腈-乙烯丙烯弹性体-苯乙烯接枝共聚物；待完全冷却后，从模具取出并清洁好表面，然后送入电镀加工环节，在其外表面再电镀上一层镍，即得光泽度高并具有金属质感的智能手机后盖成品。
对比例2
由30wt％碳纤维增强聚碳酸酯材料注塑成智能手机后盖。
实施例3
将40wt％铸铁纤维增强聚丙烯材料注塑成汽车外门板，再将汽车外门板放入比其壁厚大1.5mm的模具内，然后给其外表面注塑一层1.5mm厚的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物；待完全冷却后，从模具取出并清洁好表面，然后送入电镀加工环节，在其外表面再电镀上一层铬，即得光泽度高并具有金属质感的汽车外门板成品。
对比例3
由40wt％铸铁纤维增强聚丙烯材料注塑成汽车外门板。
实施例4
将10wt％铜纤维增强聚丙烯材料注塑成汽车外门板，再将汽车外门板放入比其壁厚大3mm的模具内，然后给其外表面注塑一层3mm厚的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物；待完全冷却后，从模具取出并清洁好表面，然后送入电镀加工环节，在其外表面再电镀上一层镍和铬，即得光泽度高并具有金属质感的汽车外门板成品。
对比例4
由10wt％铜纤维增强聚丙烯材料注塑成汽车外门板。
将上述实施例1-4和对比例1-4制成的制件成品分别按表1检测其性能，具体如表2所示：
表2制件成品性能测试结果
从表2可看出，本发明制备的纤维增强热塑性复合材料的外观具备金属质感，其光泽度高可直接当作外观件使用，极大的提高了纤维增强热塑性复合材料的适用领域。同时还提高了纤维增强热塑性复合材料的制件产品的抗老化性能，提高制件产品的使用寿命。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种金属质感的纤维增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：先将纤维增强热塑性复合材料注塑成制件产品；再在制件产品的外表面注塑一层厚0.1～3mm的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂；然后清洁后再对其进行电镀。
2.根据权利要求1所述的一种金属质感的纤维增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：所述的纤维增强热塑性复合材料中热塑料性塑料为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯或聚酰胺中的一种或者几种的混合物；纤维为玻璃纤维、碳纤维、不锈钢纤维、碳钢纤维、铸铁纤维、铜纤维或铝纤维。
3.根据权利要求1所述的一种金属质感的纤维增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-乙烯丙烯弹性体-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种金属质感的纤维增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：所述电镀的材料为铜、镍、铬中的一种或几种的混合物。
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