CN210706390U - 一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，包括依次设置的LDS层、基体层和功能层；所述LDS层为PC膜、PA6/6T膜、PA4T膜、PA‑MXD6膜、PA6T/X膜、PA10T膜、增强PA1010膜、β射线交联PA66膜、PPA膜、PBT膜、PBT/PET合金膜、PC/ABS合金膜、LCP膜、PPE膜、PEEK膜和PEKK膜中的任意一种，或为相应的片材；所述基体层为PC膜、ABS膜、PC/ABS合金膜、PPO膜、PMMA膜、POM膜、PP膜、PE膜和PEEK膜中的任意一种，或为相应的片材；所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的薄膜，或为相应的片材。本实用新型的保持了LDS制品的功能，易配色，基本物理性能大幅提升，成品率的提高，更加环保和降低了成本。

Description

一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料

技术领域

本实用新型涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料。

背景技术

LDS，为Laser Direct Structuring的缩写，即激光直接成型技术，其原理是将普通的塑胶元件/电路板赋予电气互连功能、支撑元器件功能和塑料壳体的支撑、防护等功能，以及由机械实体与导电图形结合而产生的屏蔽、天线等功能结合于一体，尤其适用于局部细线路制作。LDS技术可以在很大程度上避免传统塑料电镀工艺对环境的污染和水耗，简化生产流程，通过激光的灵活性，精密度与工程塑料的可塑性和功能性有机结合，提供灵活多变的设计空间并可以实现迅捷的3D成型，同时加工分辨率高。此技术可应用在手机天线、笔记本电脑天线、汽车用电子电路、提款机外壳及医疗级助听器等。如目前最常见的手机天线应用，LDS可将天线直接镭射在手机外壳上，设计灵活、自由度高，不仅避免内部手机金属干扰，更缩小手机体积，起到节约空间和减轻产品重量的作用。

LDS的制作流程是，在塑料中添加金属添加剂和助剂，挤出成粒子，然后采用所料成型工艺形成毛坯件，再对其进行激光镭射，目的是形成刻蚀区并激活金属，之后进行化学镀，在刻蚀区形成导电通路，最后组装。

但是，根据目前技术和实际的应用来看，该技术还存在以下问题有待改善：

1.从塑料方面来说，关键在于金属添加剂和助剂的选择。从理论分析，激光直接成型添加剂大多是具有特殊晶型结构的金属氧化物或金属配合物，因此该复合物体系中存在一定含量的游离金属离子或原子，它们必然会对基体树脂的性能产生影响。特殊地，对于聚碳酸酯体系，游离金属离子或原子是催化树脂发生降解的催化剂；同时，无机金属化合物或有机金属混合物在不同程度上呈现碱性，也会进一步加剧聚碳酸酯复合物的降解反应程度，从而使得材料失去实用价值。

2.此外，目前大部分LDS高分子复合材料使用的LDS助剂为Cu-Cr尖晶石类的激光敏感添加剂，其颜色为黑色，很难制成浅色高分子材料以及其他不同颜色的高分子材料，限制了它的应用。

3.后续的激光镭射工艺只是活化了LDS毛坯件的表层，大量的(>90％)在厚度方向上原材料并没有参与到激光镭射工艺以及后续的化学镀工艺，这实际上是一种材料的浪费。

4.对于材料的具体应用而言，如果激光直接成型添加剂选择或者添加量不当，可能会引起注塑成型后表面产生银丝、麻点等缺陷，导致后期化学镀起镀慢甚至不起镀，以及百格测试不能通过；或者化学镀后机械性能下降明显，不能满足材料使用性能的要求。

基于上述情况，本实用新型提出了一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，本实用新型旨在生产一种具有多层结构的复合材料，每层材料体现其自身的材料性能，使得整个复合材料体系体现出一个最优的产品性能，可有效解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料。本实用新型的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，保持了LDS制品的功能，易配色，基本物理性能大幅提升，成品率的提高，更加环保和降低了成本。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，包括依次设置的LDS层、基体层和功能层；

所述LDS层为PC层、PA6/6T层、PA4T层、PA-MXD6层、PA6T/X层、PA10T层、增强PA1010层、β射线交联PA66层、PPA层、PBT层、PBT/PET合金层、PC/ABS合金层、LCP层、PPE层、PEEK层和PEKK层中的任意一种；所述PC层、PA6/6T层、PA4T层、PA-MXD6层、PA6T/X层、PA10T层、增强PA1010层、β射线交联PA66层、PPA层、PBT层、PBT/PET合金层、PC/ABS合金层、LCP层、PPE层、PEEK层和PEKK层中均含有激光直接成型添加剂；

所述基体层为PC层、ABS层、PC/ABS合金层、PPO层、PMMA层、POM层、PP层、PE层和PEEK层中的任意一种；

所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的薄膜，或所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的片材；

使用时，所述LDS层朝向电子器件，所述基体层和功能层与外界环境相接触。

本实用新型的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，保持了LDS制品的功能，易配色，基本物理性能大幅提升，成品率的提高，更加环保和降低了成本。

优选的，所述LDS层为含有激光直接成型添加剂的PC/ABS合金层。

优选的，所述基体层为PC层。

优选的，所述功能层为PMMA/PVDF共挤制成的薄膜，厚度在20～80微米，其中PMMA层厚度在10～40微米。

PMMA层与PC具有较好化学粘结性，在高温高压的作用下，两种材料可以较好的粘结在一起。需要说明的是，上述材料也可以选用下述材料，包括但不限于ASA、PMMA、TPU、PVF、POK等。

优选的，所述LDS层的厚度为10～1000微米。

更优选的，所述LDS层的厚度为20～100微米。

优选的，所述基体层的厚度为100～5000微米。

更优选的，所述基体层的厚度为200～500微米。

优选的，所述功能层的厚度为10～500微米。

更优选的，所述功能层的厚度为20～50微米。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，保持了LDS制品的功能，易配色，基本物理性能大幅提升，成品率的提高，更加环保和降低了成本。

本实用新型的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，1)保持了LDS制品的功能：所制得的材料内表面为LDS层，可进行激光直接成型技术和化学镀工艺形成电器线路。

2)易配色：所制成的复合材料，LDS层厚度很薄，最薄实现厚度仅10um，其本身颜色对整个制品来说影响轻微。相对而言，基体层厚度多在毫米量级，不论是浅色或者是深色系的颜色对熟练技术人员来说都易于制得。

3)基本物理性能大幅提升：由于LDS层很薄，整个制件的物理性能如力学、光学、热学、电学等性能都由基体层控制，可大大改善产品的使用场合和使用寿命。

4)成品率的提高：由于LDS层在内侧，基体层或者功能层在外侧。相对而言，基体层里可采用简单配方，即使有添加剂或者填料其加工窗口或者加工工艺对熟练技术人员来说也比较简单，因而其外观质量较LDS来说更容易控制，即便于加工(制备)。

5)保护环境和降低成本：由于大幅减少LDS原料使用，因而成本明显下降。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型所说的“PC、PA6/6T、PA4T、PA-MXD6、PA6T/X、PA10T、增强PA1010、β射线交联PA66、PPA、PBT、PBT/PET合金、PC/ABS合金、LCP、PPE、PEEK和PEKK”和“PC、ABS、PC/ABS合金、PPO、PMMA、POM、PP、PE、PEEK”均为化学领域的简称，对于本领域技术人员来说，是可以理解的，如，聚碳酸酯(简称PC)；PC/ABS合金为聚碳酸酯(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)混合物，属于一种聚合物合金，或高分子合金。

所说的“XX膜”和“XX片材”的区别仅在于厚度的区别；如，PC膜与PC片材。

实施例1：

如图1所示，如图1所示，一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，包括依次设置的LDS层1、基体层2和功能层3；

所述LDS层为PC层、PA6/6T层、PA4T层、PA-MXD6层、PA6T/X层、PA10T层、增强PA1010层、β射线交联PA66层、PPA层、PBT层、PBT/PET合金层、PC/ABS合金层、LCP层、PPE层、PEEK层和PEKK层中的任意一种；所述PC层、PA6/6T层、PA4T层、PA-MXD6层、PA6T/X层、PA10T层、增强PA1010层、β射线交联PA66层、PPA层、PBT层、PBT/PET合金层、PC/ABS合金层、LCP层、PPE层、PEEK层和PEKK层中均含有激光直接成型添加剂；

所述基体层为PC层、ABS层、PC/ABS合金层、PPO层、PMMA层、POM层、PP层、PE层和PEEK层中的任意一种；

所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的薄膜，或所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的片材；

使用时，所述LDS层1朝向电子器件，所述基体层2和功能层3与外界环境相接触。

实施例2：

如图1所示，一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，包括依次设置的LDS层1、基体层2和功能层3；

所述LDS层为PC层、PA6/6T层、PA4T层、PA-MXD6层、PA6T/X层、PA10T层、增强PA1010层、β射线交联PA66层、PPA层、PBT层、PBT/PET合金层、PC/ABS合金层、LCP层、PPE层、PEEK层和PEKK层中的任意一种；所述PC层、PA6/6T层、PA4T层、PA-MXD6层、PA6T/X层、PA10T层、增强PA1010层、β射线交联PA66层、PPA层、PBT层、PBT/PET合金层、PC/ABS合金层、LCP层、PPE层、PEEK层和PEKK层中均含有激光直接成型添加剂；

所述基体层为PC层、ABS层、PC/ABS合金层、PPO层、PMMA层、POM层、PP层、PE层和PEEK层中的任意一种；

所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的薄膜，或所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的片材；

使用时，所述LDS层朝向电子器件，所述基体层和功能层与外界环境相接触。

所述LDS层采用含有激光直接成型添加剂的材料制成；所述基体层可进行配色，并提供基本的力学、阻燃、热力学、电学性能；所述功能层根据实际应用来决定该层的功能；多层结构为两层及两层以上的多层结构；LDS层，采用含有激光直接成型添加剂的材料制成，该层的厚度为10～1000微米；基体层，采用具有较好的综合性能的原料制成，该层可进行配色，并提供基本的力学、阻燃、热力学、电学等性能，厚度为100～5000微米；功能层，该层为可选层，根据实际应用来决定本层的功能，如提供耐化性、易清洁性、抗菌性或者耐候性等功能，该层厚度一般在10～500微米。一般来讲，在实际应用中，LDS层为内层，朝向电子器件，基体层和功能层为外层，与外界环境相接触。

进一步地，在另一个实施例中，所述LDS层为含有激光直接成型添加剂的PC/ABS合金层。

进一步地，在另一个实施例中，所述基体层为PC层。

进一步地，在另一个实施例中，所述功能层为PMMA/PVDF共挤制成的薄膜，厚度在20～80微米，其中PMMA层厚度在10～40微米。

PMMA层与PC具有较好化学粘结性，在高温高压的作用下，两种材料可以较好的粘结在一起。需要说明的是，上述材料也可以选用下述材料，包括但不限于ASA、PMMA、TPU、PVF、POK等。

进一步地，在另一个实施例中，所述LDS层的厚度为10～1000微米。

进一步地，在另一个实施例中，所述LDS层的厚度为20～100微米。

进一步地，在另一个实施例中，所述基体层的厚度为100～5000微米。

进一步地，在另一个实施例中，所述基体层的厚度为200～500微米。

进一步地，在另一个实施例中，所述功能层的厚度为10～500微米。

进一步地，在另一个实施例中，所述功能层的厚度为20～50微米。

实施例3：(本实用新型的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料的制备及性能测试示例)

采用多层共挤模头生产LDS/PC片材，LDS采用35mm单螺杆挤出机塑化挤出，PC原材料采用65mm单螺杆挤出机挤出，两种材料通过不同的熔体流道进入多层模头进行复合，LDS层厚度在100微米，PC层厚度为1.2毫米。所使用的PC原材料除基础配方外，未添加任何无机填料。所制的产品性能经测试如表1所示。其中，关于LDS层经激光镭射和化学镀后的镀覆性能评估，数据设定值在1-10之间，其中10对应镀覆性能最佳的情况。通常认为该项指标大于或等于9才可以满足实用要求。

表1

实施例4：(本实用新型的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料的制备及性能测试示例)

采用多层共挤模头生产LDS/PC/耐候PC，三层的片材，LDS采用35mm单螺杆挤出机塑化挤出，PC原材料采用65mm单螺杆挤出机挤出，所使用的PC原材料除基础配方外，未添加任何无机填料。耐候PC层采用35mm单螺杆挤出，其通过添加高浓度紫外线稳定剂来实现，如通过共混工艺将重量比为5％的紫外线稳定剂UV360/或者10％UV-3030共混进入聚碳酸酯配方中，三种材料通过不同的熔体流道进入多层模头进行复合，LDS层厚度在200微米，PC层厚度为1.5毫米，耐候PC层厚度为100微米。所制的产品性能经测试如表2所示：

表2

实施例5：(本实用新型的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料的制备及性能测试示例)

采用多层共挤模头生产LDS/PC片材，LDS采用35mm单螺杆挤出机塑化挤出，PC原材料采用65mm单螺杆挤出机挤出，两种材料通过不同的熔体流道进入多层模头进行复合，LDS层厚度在200微米，PC层厚度为1.5毫米。所使用的PC原材料除基础配方外，未添加任何无机填料。将50微米厚的PVDF/PMMA共挤薄膜通过在线覆膜工艺与PC层进行热压复合。所制的产品性能经测试如表3所示：

表3

实施例6：(本实用新型的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料的制备示例)

一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，包括依次设置的LDS层、基体层和功能层；所述LDS层采用含有激光直接成型添加剂的材料制成；所述基体层可进行配色，并提供基本的力学、阻燃、热力学、电学性能；所述功能层根据实际应用来决定该层的功能；

所述LDS层由包括以下重量份的原料制成：A合成树脂52～86份、ABS树脂1～30份、增韧剂4～6份、增塑剂0.1～1份、抗氧剂0.2～2份、改性激光敏感添加剂3～13份；

所述基体层由包括以下重量份的原料制成：B合成树脂97～300份，增塑剂0.1～1份，抗氧剂0.2～2份；

所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的薄膜，或所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的片材；所述功能层通过共挤出或热压复合工艺与基体层结合。

进一步的，在另一个实施例中，所述的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料的制备方法，包括下列步骤：

(1)按重量份分别称LDS层和基体层的各原料；

(2)将LDS层的各原料通过共挤出模头与基体层各原料共同挤出，形成两层结构；

(3)将提前生产好的功能层，在聚合物压延挤出工艺的工程中在线送入压延辊，与基体层进行在线热复合；得到所述具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料。

热压复合工艺：顾名思义，就是通过热和压力的同时作用，将两种材料粘结在一起，优选的情况是，将两种基体树脂性能接近或者相同的材料热压复合，材料的粘结性将得以保证。本实用新型将提前生产好的一种或者多种薄膜/片材类材料，在聚合物压延挤出工艺的工程中在线送入压延辊，与基体材料进行在线热复合。这里给出一个例子，首先将基于聚碳酸酯材料共混生产出的LDS原材料生产出薄膜，在生产聚碳酸酯片材的同时将上述LDS薄膜送入压延辊或者专门的覆膜辊，实现LDS薄膜与片材间的复合。当然这也可以采用离线方式实现，即将提前生产好的LDS膜片与具有其它功能的膜片在具备加热和加压功能的设备(如平板热压机，或连续双带热压机等)上进行热复合，制得具有多层结构的复合材料。

进一步的，在另一个实施例中，所述LDS层的厚度为10～1000微米。

进一步的，在另一个实施例中，所述基体层的厚度为100～5000微米。

进一步的，在另一个实施例中，所述功能层的厚度为10～500微米。

进一步的，在另一个实施例中，所述A合成树脂为PC、PA6/6T、PA4T、PA-MXD6、PA6T/X、PA10T、增强PA1010、β射线交联PA66、PPA、PBT、PBT/PET合金、PC/ABS合金、LCP、PPE、PEEK和PEKK中的任意一种或多种。

进一步的，在另一个实施例中，所述B合成树脂为PC、ABS、PC/ABS合金、PPO、PMMA、POM、PP、PE、PEEK中的任意一种或多种。

进一步的，在另一个实施例中，所述基体层还包括以下原料：阻燃剂、UV稳定剂、无机填料、玻璃纤维、碳纤维中的任意一种或多种。

进一步的，在另一个实施例中，所述功能层为PMMA/PVDF共挤制成的薄膜，厚度在20～80微米，其中PMMA层厚度在10～40微米。

进一步的，在另一个实施例中，步骤(2)中，所述共同挤出的方式为多层衣架型模头的共挤出方式。

共挤出工艺：目前的板材或薄膜的共挤工艺根据设备不同可分为：1)熔体分配器(Feed block)加单层衣架型模头的共挤方式和2)多层衣架型模头(Multi-Manifold Die)共挤出方式。熔体分配器加单层模头的共挤方式为较为传统的共挤出工艺，但是由于不同材料在分配器后就开始接触，可能会由于材料的热性能以及熔体流动粘度的不同造成流动不稳定，厚度分布不均匀等问题，造成这种配置方式对熔体流道特别是单层模头内腔流道的要求非常高。多层衣架型模头的共挤出方式，不同的材料通过不同的熔体流道进入模头内腔，直到模唇的位置才汇合到一起，避免由于材料热性能或流动性能不同所可能造成的问题，是一种比较新型的挤出方式。本实用新型原则上两种共挤出方式都可以选择，但是优选多层衣架型模头的共挤出方式。

依据本实用新型的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本实用新型的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，并且能够产生本实用新型所记载的积极效果。

如无特殊说明，本实用新型中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本实用新型中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本实用新型中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，其特征在于：包括依次设置的LDS层、基体层和功能层；

所述LDS层为PC层、PA6/6T层、PA4T层、PA-MXD6层、PA6T/X层、PA10T层、增强PA1010层、β射线交联PA66层、PPA层、PBT层、PBT/PET合金层、PC/ABS合金层、LCP层、PPE层、PEEK层和PEKK层中的任意一种；所述PC层、PA6/6T层、PA4T层、PA-MXD6层、PA6T/X层、PA10T层、增强PA1010层、β射线交联PA66层、PPA层、PBT层、PBT/PET合金层、PC/ABS合金层、LCP层、PPE层、PEEK层和PEKK层中均含有激光直接成型添加剂；

所述基体层为PC层、ABS层、PC/ABS合金层、PPO层、PMMA层、POM层、PP层、PE层和PEEK层中的任意一种；

所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的薄膜，或所述功能层为可提供耐化性、易清洁性、抗菌性和耐候性中的任意一种功能或多种功能的片材；

使用时，所述LDS层朝向电子器件，所述基体层和功能层与外界环境相接触。

2.根据权利要求1所述的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，其特征在于：所述LDS层为含有激光直接成型添加剂的PC/ABS合金层。

3.根据权利要求1所述的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，其特征在于：所述基体层为PC层。

4.根据权利要求1所述的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，其特征在于：所述功能层为PMMA/PVDF共挤制成的薄膜，厚度在20～80微米，其中PMMA层厚度在10～40微米。

5.根据权利要求1所述的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，其特征在于：所述LDS层的厚度为10～1000微米。

6.根据权利要求1所述的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，其特征在于：所述LDS层的厚度为20～100微米。

7.根据权利要求1所述的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，其特征在于：所述基体层的厚度为100～5000微米。

8.根据权利要求1所述的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，其特征在于：所述基体层的厚度为200～500微米。

9.根据权利要求1所述的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，其特征在于：所述功能层的厚度为10～500微米。

10.根据权利要求1所述的具有多层结构的可激光直接成型高分子复合材料，其特征在于：所述功能层的厚度为20～50微米。

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