TW201434606A - 仿金屬塑膠材料的製備方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種仿金屬塑膠材料的製備方法，包括以下步驟：步驟1、先將300-500目的金屬粉末進行表面處理，然後在常溫下將所述金屬粉末浸沒於偶合劑溶液中0.5-2小時，再將所述金屬粉末中的偶合劑溶液過濾，並在50-150℃下乾燥至恆重備用；步驟2、將5-50份由步驟1乾燥得到的金屬粉末、1-5份潤滑劑、5-30份抗衝擊改質劑、以及100份樹脂在混合機中預混，然後將預混物置於造粒機中在220-280℃下造粒，得到所述的仿金屬塑膠材料。

Description

仿金屬塑膠材料的製備方法

本發明係關於一種仿金屬塑膠材料，特別關於一種仿金屬塑膠材料的製備方法。

隨著家電、汽車、通訊等行業的迅速發展，消費者對相關產品的要求越來越高，包括對外觀的要求。對於大部分廠商而言，在競爭空前激烈的市場中要贏得自己的一片天地，就是要持續不斷的開發出性能優異、外觀漂亮、價格適中的產品。金屬外觀或具有金屬質感的外觀是近年來市場的主流要求。由於採用仿金屬塑膠材料製作的家電、汽車、通訊等產品，不僅具有金屬質感的外觀，而且價格適中，所以仿金屬塑膠材料受到各家廠商的追捧。目前採用仿金屬塑膠材料製備仿金屬塑膠產品的方法主要有：電鍍、噴鍍、噴漆、燙金、模內裝飾、仿金屬塑膠注塑等，而以上的製備方法各有缺點。

採用電鍍技術製備仿金屬塑膠產品的最大缺陷就是污染嚴重；隨著國家對環境污染嚴重行業的嚴格管控，電鍍的廠家越來越少，這樣也導致了電鍍的成本居高不下；另外，電鍍的塑膠回收製程非常複雜，而且容易引起二次污染。採用噴鍍技術製備仿金屬塑膠產品，污染也很大，而且對製備現場的無塵要求很高，因此良率不高，工作環境惡劣。採用噴漆技術製備仿金屬塑膠產品，不但污染嚴重，工作環境惡劣，且仿金屬效果一般。採用燙金技術製備仿金屬塑膠產品，雖然在仿金屬中的應用是比較理想的，而且色彩各異，可以達到仿製多種金屬效果的目的，但是燙金技術只能在平面或微弧面上進行轉印，對於形狀稍微複雜或弧度稍大的曲面就不能實現燙金，對於結構曲面更無法實現仿金屬效果。採用模內裝飾技術製備仿金屬塑膠產品，雖然可以在複雜的曲面或結構面上進行仿金屬裝飾，但是成本較高。

採用仿金屬塑膠注塑技術製備仿金屬塑膠產品，是目前最經濟、方便地製備仿金屬塑膠產品的方法。但目前採用仿金屬塑膠材料注塑成型時，普遍存在製品產生熔接痕的問題。請參照第1圖，第1圖所示為利用現有技術製備之仿金屬塑膠材料注塑成型的產品，產品上有清楚可見的熔接痕1。尤其在成型較大製件或有破孔的製品時，產生之熔接痕非常明顯，而且不易去除，從而嚴重影響產品外觀。

有鑑於此，本發明的目的在提出一種仿金屬塑膠材料的製備方法，以期採用此製備方法注塑成型的產品，無明顯熔接痕跡。

為達到上述目的，本發明提出一種仿金屬塑膠材料的製備方法，包括以下步驟：

步驟1、先將300-500目的金屬粉末進行表面處理，然後在常溫下將所述金屬粉末浸沒於偶合劑（Coupling agent）溶液中0.5-2小時，再將所述金屬粉末中的偶合劑溶液過濾，並在50-150℃下乾燥至恆重（Constant weight）備用；

步驟2、將5-50份由步驟1乾燥得到的金屬粉末、1-5份潤滑劑、5-30份抗衝擊改質劑（Impact modifier）、以及100份樹脂在混合機中預混，然後將預混物置於造粒機中在220-280℃下造粒，得到所述的仿金屬塑膠材料。

在本發明一實施例中，所述步驟1中的金屬粉末的表面處理方法為：磷化表面處理方法、陽極氧化表面處理方法、沸水表面處理方法或熱蒸汽表面處理方法中的一種或兩種以上組合使用。

在本發明一實施例中，所述金屬粉末為下列中的一種：鐵粉、鋁粉、銅粉或銀粉。

在本發明一實施例中，所述步驟1中的經偶合劑溶液浸漬處理過的金屬粉末係採用離心機或壓濾機過濾。

在本發明一實施例中，所述步驟1中的偶合劑溶液中的溶劑為水、乙醇、或己烷與丁烷按體積比1：1混合的混合溶液，所述偶合劑溶液的濃度為0.1%-2%。

在本發明一實施例中，所述步驟1中的偶合劑溶液中的偶合劑為下列中的一種：β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-(2,3-環氧丙氧基)丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三叔丁基過氧矽烷、磺醯疊氮矽烷或異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯。

在本發明一實施例中，所述步驟2中的潤滑劑為下列中的一種：白油、季戊四醇、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇或乙撐雙硬脂醯胺。

本發明一實施例中，所述步驟2中的抗衝擊改質劑為下列中的一種：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物（MBS）、丁腈橡膠（NBR）、丁苯膠（SBR）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）。

在本發明一實施例中，所述步驟2中的樹脂為丙烯睛-丁二烯-苯乙烯（ABS）樹脂或聚碳酸酯（PC）樹脂中的一種或兩種任意比例的組合。

在本發明一實施例中，所述步驟2中的造粒機為平行雙螺杆反向造粒機或錐形反向雙螺杆造粒機。

本發明所提出的一種仿金屬塑膠材料的製備方法，藉由此方法所製備的仿金屬塑膠材料，其在注塑成型為普通製品或有破孔的製品時，表面無明顯熔接痕，外形美觀，且成本低，環境污染小，二次料易回收利用。同時，採用本發明製備的仿金屬塑膠材料，除了可以成型破孔製品，還可成型形狀複雜的製品。

為讓本發明之目的、特徵和優點能使該領域具有通常知識者更易理解，下文舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

1．．．熔接痕

2．．．仿金屬塑膠產品

　　　 　
第1圖係現有技術製備之仿金屬塑膠材料注塑成型的產品示意圖。
第2圖係本發明一較佳實施例之仿金屬塑膠材料的製備方法製備之仿金屬塑膠材料注塑成型的產品示意圖。

本發明所提出之一種仿金屬塑膠材料的製備方法，包括以下步驟：

步驟1、先將300-500目的金屬粉末進行表面處理，然後在常溫下將所述金屬粉末浸沒於偶合劑溶液中0.5-2小時，再將所述金屬粉末中的偶合劑溶液過濾，並在50-150℃下乾燥至恆重備用；

步驟2、將5-50份由步驟1乾燥得到的金屬粉末、1-5份潤滑劑、5-30份抗衝擊改質劑以及100份樹脂在高速混合機中預混，然後將預混物置於雙螺杆造粒機中在220-280℃下造粒，得到所述的仿金屬塑膠材料。

其中，步驟1中的金屬粉末的表面處理方法可為：磷化表面處理方法、陽極氧化表面處理方法、沸水表面處理方法或熱蒸汽表面處理方法中的一種或兩種以上組合使用。金屬粉末可為下列中的一種：鐵粉、鋁粉、銅粉或銀粉。步驟1中的經偶合劑溶液浸漬處理過的金屬粉末可採用離心機或壓濾機過濾。所述偶合劑溶液中的溶劑可為水、乙醇、或己烷與丁烷按體積比1：1混合的混合溶液，所述偶合劑溶液的濃度為0.1%-2%，而偶合劑則可為下列中的一種：β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-(2,3-環氧丙氧基)丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三叔丁基過氧矽烷、磺醯疊氮矽烷或異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯。

所述潤滑劑為下列中的一種：白油、季戊四醇、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇或乙撐雙硬脂醯胺。所述抗衝擊改質劑為下列中的一種：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、丁腈橡膠、丁苯膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。所述樹脂為丙烯睛-丁二烯-苯乙烯樹脂或聚碳酸酯樹脂中的一種或兩種任意比例的組合。所述雙螺杆造粒機為平行雙螺杆反向造粒機或錐形反向雙螺杆造粒機。

採用以上仿金屬塑膠材料的製備方法，經表面處理後的金屬粉末可以通過偶合劑嫁接在樹脂分子鏈上而與之成為一體，有效克服了注塑過程中樹脂本體料流與金屬粉末料流不一致的問題，這樣製備的仿金屬塑膠粒料在成型普通製品或有破孔的製品時，在料流匯合的地方不易因金屬粉末“集結”而產生明顯熔接痕。

所述金屬粉末的表面處理方法，其中，所述磷化表面處理方法的具體操作為將金屬粉末用800-1000目的金屬網包裹後先進行化學脫脂和清洗，然後在以磷酸二氫錳鐵鹽（濃度30-60g/L）、硝酸鋅（濃度50-120g/L）、硝酸錳（濃度15-50g/L）、亞硝酸鈉（濃度0.2-2g/L）、氧化鋅（2-10g/L）和乙二胺四乙酸（濃度1-5g/L）等為主要溶質的溶液（游離酸度3-10點，總酸度30-150點）中，在20-100℃下攪拌處理10-60min後再清洗、乾燥備用。

所述陽極氧化表面處理方法的具體操作為將金屬粉用800-1000目的金屬網包裹後先進行化學脫脂和清洗，然後在以硫酸（濃度為80-150g/L）和Al3+（濃度＜40g/L）等為主要溶質的溶液中，於10-40℃，電壓為10-40V，陽極電流密度為0.5-4A/dm2的條件下，伴隨壓縮空氣攪拌，攪拌30-90min後再清洗、乾燥備用。

所述沸水表面處理方法的具體操作為將金屬粉用800-1000目的金屬網包裹後置於90-110℃、PH值6-7.5的高壓熱水中處理10-30min後，乾燥備用。

所述熱蒸汽表面處理方法的具體操作為將金屬粉用800-1000目的金屬網包裹後置於100-200℃的水蒸氣中處理10-30min，乾燥備用。

採用以上的表面處理方法，處理後的金屬粉末表面形成水合化合物或極性基團，可以與偶合劑分子的一端基團之間發生化學反應，形成共價鍵。在後續製備仿金屬塑膠材料中，偶合劑分子的另一端和樹脂高分子鏈上的基團發生反應。這樣偶合劑分子一端連接金屬粉末，另一端連接樹脂高分子鏈，將金屬粉末嫁接到樹脂高分子鏈上。

以下為金屬粉末未進行表面處理的對照實驗：

步驟1、先將300-500目的鐵粉金屬粉末在常溫下浸沒於濃度為0.1%的β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷偶合劑水溶液中0.5h，再將鐵粉金屬粉末中的β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷水溶液採用離心機過濾，並在150℃下乾燥至恆重備用；

步驟2、將25份步驟1得到的鐵粉金屬粉末、3份白油潤滑劑、20份甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物抗衝擊助改質劑及100份混合樹脂（ABS樹脂和PC樹脂各50份）在高速混合機中預混，然後將預混物置於平行雙螺杆反向造粒機中在250℃下造粒，得到所述的仿金屬塑膠材料。

以下為本發明實施例1：

步驟1、先將300-500目的鐵粉金屬粉末採用磷化表面處理方法進行表面處理，鐵粉金屬粉末表面處理完畢後，然後再在常溫下將鐵粉金屬粉末浸沒於濃度為0.1%的γ-(2,3環氧丙氧基)丙基三甲氧基矽烷偶合劑乙醇溶液中2h，再將鐵粉金屬粉末中的γ-(2,3環氧丙氧基)丙基三甲氧基矽烷乙醇溶液採用離心機過濾，並在50℃下乾燥至恆重備用；

步驟2、將25份步驟1得到的鐵粉金屬粉末、3份白油潤滑劑、20份甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物抗衝擊助劑及100份混合樹脂（ABS樹脂和PC樹脂各50份）在高混機中預混，然後將預混物置於平行雙螺杆反向造粒機中在250℃下造粒，得到所述的仿金屬塑膠材料。

以下為本發明實施例2：

步驟1、先將300-500目的鋁粉金屬粉末採用陽極氧化表面處理方法進行表面處理，再採用沸水表面處理方法進行表面處理，表面處理完畢後，然後在常溫下將鋁粉金屬粉末浸沒於濃度為2%的乙烯基三叔丁基過氧矽烷水溶液中1h，再將鋁粉金屬粉末中的乙烯基三叔丁基過氧矽烷水溶液採用壓濾機過濾，並在75℃下乾燥至恆重備用；

步驟2、將5份步驟1得到的鋁粉金屬粉末、1份季戊四醇潤滑劑、5份丁腈橡膠抗衝擊改質劑及100份ABS樹脂在高混機中預混，然後將預混物置於錐形反向雙螺杆造粒機中在220℃下造粒，得到所述的仿金屬塑膠材料。

以下為本發明實施例3：

步驟1、先將300-500目的銅粉金屬粉末採用沸水表面處理方法進行表面處理，銅粉金屬粉末表面處理完畢後，然後在常溫下將銅粉金屬粉末浸沒於濃度為1%的磺醯疊氮矽烷偶合劑乙醇溶液中1.5h，再將銅粉金屬粉末中的磺醯疊氮矽烷偶合劑乙醇溶液採用離心機過濾，並在100℃下乾燥至恆重備用；

步驟2、將50份步驟1得到的銅粉金屬粉末、5份硬脂酸鈣潤滑劑、30份丁苯膠抗衝擊改質劑及100份PC樹脂在高混機中預混，然後將預混物置於平行雙螺杆反向造粒機中在280℃下造粒，得到所述的仿金屬塑膠材料。

以下為本發明實施例4：

步驟1、先將300-500目的銀粉金屬粉末採用熱蒸汽表面處理方法進行表面處理，銀粉金屬粉末表面處理完畢，然後在常溫下將銀粉金屬粉末浸沒於濃度為1.5%的異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯己烷/丁烷溶液中1.0h，再將銀粉金屬粉末中的異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯己烷/丁烷溶液採用離心機過濾，並在125℃下乾燥至恆重備用；

步驟2、將35份步驟1得到的銀粉金屬粉末、2份乙撐雙硬脂醯胺潤滑劑、25份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物抗衝擊改質劑及100份PC樹脂在高混機中預混，然後將預混物置於平行雙螺杆反向造粒機中在260℃下造粒，得到所述的仿金屬塑膠材料。

對照實驗與實施例1-4得到的仿金屬塑膠材料性能檢測數據如表1所示：
表1 對照實驗與實施例1-4得到的仿金屬塑膠材料性能檢測數據

由以上表1可以看出，對照實驗中的金屬粉末未經表面處理，其得到的仿金屬塑膠材料彎曲強度、缺口衝擊強度偏低，彎曲強度為68.4 MPa，缺口衝擊強度為288.6J/M。而實施例1-4中的金屬粉末採用表面處理後，其得到的仿金屬塑膠材料彎曲強度、缺口衝擊強度提高，彎曲強度為70.5MPa以上，缺口衝擊強度為298.9J/M以上。同時，採用對照實驗的仿金屬塑膠材料製備的仿金屬塑膠產品在注塑成型製品時，表面易存在明顯熔接痕，而且不易去除（請參照第1圖）。第2圖所示為採用本發明之製備方法所得到的仿金屬塑膠材料進一步製備的仿金屬塑膠產品2，其表面光滑，無明顯熔接痕存在。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用於限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

2．．．仿金屬塑膠產品

Claims (10)

1. 一種仿金屬塑膠材料的製備方法，包括以下步驟：
   步驟1、先將300-500目的金屬粉末進行表面處理，然後在常溫下將所述金屬粉末浸沒於偶合劑溶液中0.5-2小時，再將所述金屬粉末中的偶合劑溶液過濾，並在50-150℃下乾燥至恆重備用；
   步驟2、將5-50份由步驟1乾燥得到的金屬粉末、1-5份潤滑劑、5-30份抗衝擊改質劑、以及100份樹脂在混合機中預混，然後將預混物置於造粒機中在220-280℃下造粒，得到所述的仿金屬塑膠材料。
2. 如申請專利範圍第1項所述之仿金屬塑膠材料的製備方法，其中，所述步驟1中的金屬粉末的表面處理方法為：磷化表面處理方法、陽極氧化表面處理方法、沸水表面處理方法或熱蒸汽表面處理方法中的一種或兩種以上組合使用。
3. 如申請專利範圍第1項所述之仿金屬塑膠材料的製備方法，其中，所述金屬粉末為下列中的一種：鐵粉、鋁粉、銅粉或銀粉。
4. 如申請專利範圍第1項所述之仿金屬塑膠材料的製備方法，其中，所述步驟1中的經偶合劑溶液浸漬處理過的金屬粉末係採用離心機或壓濾機過濾。
5. 如申請專利範圍第1項所述之仿金屬塑膠材料的製備方法，其中，所述步驟1中的偶合劑溶液中的溶劑為水、乙醇、或己烷與丁烷按體積比1：1混合的混合溶液，所述偶合劑溶液的濃度為0.1%-2%。
6. 如申請專利範圍第1項所述之仿金屬塑膠材料的製備方法，其中，所述步驟1中的偶合劑溶液中的偶合劑為下列中的一種：β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-(2,3-環氧丙氧基)丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三叔丁基過氧矽烷、磺醯疊氮矽烷或異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯。
7. 如申請專利範圍第1項所述之仿金屬塑膠材料的製備方法，其中，所述步驟2中的潤滑劑為下列中的一種：白油、季戊四醇、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇或乙撐雙硬脂醯胺。
8. 如申請專利範圍第1項所述之仿金屬塑膠材料的製備方法，其中，所述步驟2中的抗衝擊改質劑為下列中的一種：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、丁腈橡膠、丁苯膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
9. 如申請專利範圍第1項所述之仿金屬塑膠材料的製備方法，其中，所述步驟2中的樹脂為丙烯睛-丁二烯-苯乙烯樹脂或聚碳酸酯樹脂中的一種或兩種任意比例的組合。
10. 如申請專利範圍第1項所述之仿金屬塑膠材料的製備方法，其中，所述步驟2中的造粒機為平行雙螺杆反向造粒機或錐形反向雙螺杆造粒機。