專利名稱：金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件及其成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料制件及其成型方法，具體涉及一種覆有金屬板的增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件及其成型方法。
背景技術(shù)：
金屬材料和增強(qiáng)塑料均為用途廣泛的工程材料，其性能各有所長金屬材料在強(qiáng)度、韌性、耐熱、導(dǎo)熱、耐磨、質(zhì)感等方面優(yōu)勢明顯，增強(qiáng)塑料則在強(qiáng)度、模量、輕質(zhì)、耐蝕、成本低等方面優(yōu)勢明顯。鋁塑板是一種鋁板與塑料板粘合而成的金屬-塑料復(fù)合材料，使得塑料具有了鋁質(zhì)的外觀質(zhì)感和表面性能，并已成功應(yīng)用于建筑裝飾等領(lǐng)域。鋁塑板的塑料為常規(guī)塑料，其力學(xué)性能、熱性能等不高，在對力學(xué)性能、熱性能等 要求較高的領(lǐng)域難于應(yīng)用。兼具高強(qiáng)、高模、輕質(zhì)、耐熱、導(dǎo)熱、耐蝕、耐磨、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)良性能的材料在3C、車輛、手持工具等領(lǐng)域有十分廣闊的應(yīng)用前景。金屬與增強(qiáng)塑料的復(fù)合可望取各材料之所長，從而獲得綜合性能優(yōu)良的復(fù)合材料，針對制件使用功能的短流程成型方法則可在確保制件性能的同時，使成型過程高效、經(jīng)濟(jì)且易于規(guī)?；I(yè)實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件及其成型方法。發(fā)明內(nèi)容為本發(fā)明的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件主要包括金屬板和塑料層金屬板為厚度O. 05mm 2. Omm的鋼板、鋁板、鎂板、銅板或鈦板,金屬板的待復(fù)合塑料層一側(cè)焊接或粘接有螺母、螺柱、卡口或它們的坯體，以方便與其他零部件連接；塑料層由質(zhì)量百分含量為5% 70%的纖維、O 60%的導(dǎo)熱填料及余量的塑料復(fù)合而成，其中纖維為玻璃纖維、有機(jī)纖維中的一種或它們的任意組合，導(dǎo)熱填料為石墨、鋁、鎂、鈣、硅、銀、ZnO, MgO, Al2O3,CaO、SiC、AlN、BN中的一種或它們的任意組合；塑料為聚碳酸酯、ABS塑料、聚烯烴中的一種或它們的任意組合或者環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、脲醛樹脂中的一種或其衍生品，同時塑料中可加有適應(yīng)性偶聯(lián)劑、抗氧劑、增塑劑、固化劑中的一種或它們的任意組合以進(jìn)一步改善塑料層的工藝性能及服役性能；金屬板與塑料層直接粘接或借助粘結(jié)層粘接，金屬板、塑料層的尺寸及形狀依金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件的尺寸、形狀及使用功能而定。本發(fā)明的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料的成型方法可以有如下幾種 金屬板成型為預(yù)定的形狀，清潔待復(fù)合面，置于注塑模內(nèi)，并向模內(nèi)注入纖維及導(dǎo)熱填料增強(qiáng)塑料的預(yù)混料，待其定型后獲得金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件，可在金屬板的待復(fù)合面施加粘結(jié)劑以增強(qiáng)金屬板與塑料層的結(jié)合效果。 金屬板成型為預(yù)定的形狀，清潔待復(fù)合面，涂覆或沉積纖維及導(dǎo)熱填料增強(qiáng)塑料的原材料或預(yù)混料，待其定型后獲得金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件，可在金屬板的待復(fù)合面施加粘結(jié)劑以增強(qiáng)金屬板與塑料層的結(jié)合效果。
金屬板、塑料層分別成型為預(yù)定的形狀，清潔待復(fù)合面，疊合并熱壓結(jié)合或者用粘結(jié)劑粘接成為金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件。金屬板、塑料層成型性好時，可省略單獨(dú)的預(yù)成型工序，借助成型模具同步完成成型與熱壓、粘接工序。成型后的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件可進(jìn)一步成型、加工、校正、清理、表面處理等，以獲得理想效果。本發(fā)明的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件實(shí)現(xiàn)了金屬與增強(qiáng)塑料各自優(yōu)勢的有機(jī)結(jié)合，盡量克服了各自的不足，不但使非直屬的增強(qiáng)塑料具有了金屬的外觀質(zhì)感及表面性能，而且增強(qiáng)塑料中的纖維及導(dǎo)熱填料顯著增強(qiáng)了塑料的力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能、耐熱性能等性能，縮小了增強(qiáng)塑料與金屬的性能差異，賦予了金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料優(yōu)良的綜合性倉泛。本發(fā)明的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件成型方法，著眼于針對制件使用功能的短流程制備，確保制件性能的同時，成型過程高效、經(jīng)濟(jì)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好，易于規(guī)?；I(yè)實(shí)施。
具體實(shí)施例方式實(shí)施本發(fā)明時，需要分析待制備的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件的服役工況特征，合理選擇制備金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料的各種原輔材料、配方及制備工藝，設(shè)計(jì)金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件形狀及尺寸并分解為金屬板、塑料層的形狀及尺寸，準(zhǔn)備成型設(shè)備、模具及工裝，之后即可按前述“發(fā)明內(nèi)容”描述的方面制備金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料及其制件。以下結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施方式。實(shí)施例I材料及配方金屬板0.05mm厚的招板(箔)。塑料層質(zhì)量百分含量為30%的玻璃纖維短切紗，20%的石墨粉，15%的聚碳酸酯及余量的ABS塑料。粘結(jié)劑聚酰胺熱熔膠。成型方法鋁板裁切為所需板片，清洗干凈，單面涂覆聚酰胺熱熔膠，壓制為預(yù)定形狀，放入注塑模內(nèi)，鋁片無膠面緊貼模壁，向模內(nèi)注入玻璃纖維-石墨-聚碳酸酯-ABS塑料的預(yù)混料，待其定型后獲得制件。實(shí)施例2材料及配方金屬板0. 3mm厚的鍍鋅鋼板。塑料層質(zhì)量百分含量為30%的玻璃纖維短切紗、30%的CaO粉、余量的聚乙烯塑料。粘結(jié)劑EVA熱熔膠。成型方法類似實(shí)施例I。實(shí)施例3材料及配方金屬板0. 3mm厚的鈦板。塑料層質(zhì)量百分含量為30%的玻璃纖維短切紗，30%的Ag粉，15%的聚碳酸酯及余量的ABS塑料。粘結(jié)劑聚酰胺熱熔膠。成型方法類似實(shí)施例I。實(shí)施例4材料及配方金屬板0. 5mm厚的銅板。塑料層質(zhì)量百分含量為30%的玻璃纖維短切紗，10%的Ag粉，10%的Ca粉，20%的聚碳酸酯及余量的ABS塑料。粘結(jié)劑聚酰胺熱熔膠。
成型方法類似實(shí)施例I實(shí)施例5材料及配方金屬板0. 2mm厚的不銹鋼板。塑料層質(zhì)量百分含量為10%的玻璃纖維短切紗、10%的短切麻纖維，40%的SiC、AIN、BN等質(zhì)量比混合粉、10%的聚碳酸酯及余量的ABS塑料。粘結(jié)劑聚酰胺熱熔膠。成型方法類似實(shí)施例I實(shí)施例6材料及配方金屬板2mm厚的鎂板。塑料層質(zhì)量百分含量為10%的短切麻纖維、O. 5%的MgO粉、余量的聚乙烯塑料。
成型方法；鎂板裁切為所需板片，清洗干凈，熱壓為預(yù)定形狀，趁熱放入注塑模內(nèi)，向模內(nèi)注入麻纖維-MgO-聚乙烯塑料的預(yù)混料，待其定型后獲得制件。實(shí)施例7材料及配方金屬板0. 15mm厚的招板。塑料層質(zhì)量百分含量為5%的玻璃纖維短切紗、60%的Al2O3粉、余量的聚乙烯塑料。粘結(jié)劑EVA熱熔膠。成型方法鋁板裁切為所需板片，清洗干凈，壓制為預(yù)定形狀；玻璃纖維-Al2O3-聚乙烯塑料的預(yù)混料注塑成為預(yù)定形狀，趁熱涂覆EVA熱熔膠并立即與預(yù)成型的鋁板疊合，待熱熔膠冷固后獲得制件。實(shí)施例8材料及配方金屬板0. 3mm厚的招板。塑料層質(zhì)量百分含量為10%的玻璃纖維短切紗，50%的ZnO粉、CaO粉、MgO粉的等質(zhì)量比混合粉，余量的聚乙烯塑料。粘結(jié)劑EVA熱熔膠。成型方法類似實(shí)施例7。實(shí)施例9材料及配方金屬板0. 2mm厚的不銹鋼板。塑料層質(zhì)量百分含量為40%的玻璃纖維織物、20%的鋁粉、余量的環(huán)氧樹脂及其固化劑和助劑。成型方法不銹鋼板裁切為所需板片，壓制為預(yù)定形狀并在需要的位置焊好螺母、螺柱及卡口，清洗干凈，在其上按照“環(huán)氧樹脂-[環(huán)氧樹脂與鋁粉混合物-玻璃纖維織物]
環(huán)氧樹脂”順序涂、覆出樹脂層，真空除氣并在靜壓下固化定型后獲得制件。其中“ []n”表示重復(fù)該過程η次，η值依據(jù)所需塑料層厚度而定，并可依據(jù)制件功能要求，在不同部位取不同值。實(shí)施例10材料及配方金屬板1_厚的鋼板。塑料層質(zhì)量百分含量為70%的玻璃纖維織物、余量的不飽和聚酯樹脂及其固化劑和助劑。成型方法類似實(shí)施例9。實(shí)施例11材料及配方金屬板0. 3mm厚的鍍鋅鋼板。塑料層質(zhì)量百分含量為50%的玻璃纖維短切紗，3%的鎂粉，余量的酚醛改性脲醛樹脂及其固化劑和助劑。成型方法鍍鋅鋼板裁切為所需板片，壓制為預(yù)定形狀并在需要的位置粘接好螺母、螺柱及卡口，清洗干凈，在其上涂覆一層酚醛改性脲醛樹脂，再噴射沉積玻璃纖維-酚醛改性脲醛樹脂混合物，最后涂覆一層酚醛改性脲醛樹脂 ，固化定型后獲得制件。
權(quán)利要求
1.一種金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件，包括金屬板和塑料層，其特征在于所述的金屬板為厚度0. 05mm 2. Omm的鋼板、鋁板、鎂板、銅板或鈦板，塑料層為質(zhì)量百分含量為5% 70%的纖維、0 60%的導(dǎo)熱填料及余量的塑料組合成的增強(qiáng)塑料，金屬板與塑料層直接粘接或借助粘結(jié)層粘接，金屬板、塑料層的尺寸及形狀依金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件的尺寸、形狀及使用功能而定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件，其特征在于所述的金屬板的待復(fù)合塑料層一側(cè)焊接或粘接有螺母、螺柱、卡口或它們的坯體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件，其特征在于所述的纖維為玻璃纖維、有機(jī)纖維中的一種或它們的任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件，其特征在于所述的導(dǎo)熱填料為石墨、鋁、鎂、鈣、硅、銀、Zn0、Mg0、Al203、Ca0、SiC、AlN、BN中的一種或它們的任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件，其特征在于所述的塑料為聚碳酸酯、ABS塑料、聚烯烴中的一種或它們的任意組合，或者是環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、脲醛樹脂中的一種或其衍生品。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件，其特征在于所述的塑料中加有適應(yīng)性偶聯(lián)劑、抗氧劑、增塑劑、固化劑中的一種或它們的任意組合。
7.—種權(quán)利要求I所述的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件的成型方法，其特征在于預(yù)成型的金屬板置于注塑模內(nèi)，并向模內(nèi)注入纖維及導(dǎo)熱填料增強(qiáng)塑料的預(yù)混料，待其定型后獲得金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件。
8.—種權(quán)利要求I所述的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件的成型方法，其特征在于在預(yù)成型的金屬板表面涂覆或沉積纖維及導(dǎo)熱填料增強(qiáng)塑料的原材料或預(yù)混料，待其定型后獲得復(fù)合材料制件。
9.一種權(quán)利要求I所述的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件的成型方法，其特征在于金屬板、塑料層分別預(yù)成型后熱壓或用粘結(jié)劑粘接為復(fù)合材料制件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件的成型方法，其特征在于金屬板或權(quán)利要求9所述的塑料層的待復(fù)合面覆有粘結(jié)劑。
全文摘要
一種金屬-增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制件及其成型方法，制件由金屬板和纖維及導(dǎo)熱填料增強(qiáng)的塑料層直接粘接或借助粘結(jié)層粘接而成，實(shí)現(xiàn)金屬和增強(qiáng)塑料各自優(yōu)勢的有機(jī)結(jié)合；成型方法為金屬板和塑料層預(yù)成型后粘合在一起或者金屬板預(yù)成型后注射或涂覆塑料層，成型過程高效、經(jīng)濟(jì)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好，易于規(guī)模化工業(yè)實(shí)施。
文檔編號B29C45/14GK102825860SQ20111017378
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者謝衛(wèi)東, 曾慶文, 李文娟, 陳杰, 彭曉東, 魏群義 申請人:重慶大學(xué)