專利名稱：一種塑料金屬合金復合材料以及用該材料制備型材的方法
技術領域：
本發明屬于材料及加工成型領域，具體涉及一種塑料金屬合金復合材料，并通過這種塑料金屬合金復合材料制備型材的方法。
背景技術：
塑料制品因重量輕，價格低廉，耐腐蝕，可絕緣，耐磨，良好的成形性等優點而廣泛使用。但塑料也因它的不足之處而使用受到限制，主要在于強度、硬度較低，不耐熱、易老化和蠕變等，為改善其性能，在進行塑料的注射成型過程中將塑料的原材料里加入具有更高性能的金屬合金的微細粉末，制備出具有更高的強度和硬度、更高的耐熱性、增強耐磨性能、有效阻燃、能導電、具有金屬炫彩的塑料金屬合金復合材料。
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對于塑料和金屬的復合材料制備，目前比較普遍采用的方法是層壓的方式像鋼塑和鋁塑材料。中國專利文獻CN1186017A(申請號9612145. I)提供了一種采用等靜壓方式制備的金屬-塑料復合材料。這種材料依次由金屬底層、粘結層、增強金屬網或非金屬網、表面潤滑層組成，采用熱等靜壓或連續熱輥壓成型工藝進行生產。但這些復合材料均存在明顯的連續界面，降低復合材料的性能，而且不能改變基體材料的性能，具有很大的局限性。
發明內容
發明目的本發明的目的在于克服上述問題，提供一種強度、硬度高；耐熱性、耐磨性好，具備導電性能，且美觀的塑料金屬合金復合材料，同時本發明還公開了用該材料制備型材的方法，生產工藝過程簡單、成本低、產品性能好。技術方案本發明所述的塑料金屬合金復合材料，包括熱塑性塑料和金屬合金材料組分，其中，熱塑性塑料與金屬合金的質量比為20:1 1:1。所述熱塑性塑料包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、樹脂(ABS)等材料中的至少一種。所述金屬合金為鋁的合金，或銅的合金。如上所述塑料金屬合金復合材料中，所述金屬合金的成分為AaBb，其中A為Al或Cu兩種金屬元素中的一種，B是合金中其他元素的組合，其它元素一般包括Mn、Si、Zn等的多種元素，a、b為質量份數。作為以上方案的一種優選方案，所述合金成分A和B的質量份數a、b應滿足a+b=100，68 彡 a 彡 100,0 < b 彡 25。本發明還公開了一種用以上塑料金屬合金復合材料制備型材的方法，采用注射成型的方法，制備具有更好性能和一定防火阻燃效果的塑料金屬合金復合材料的型材。包括以下步驟①將相應成分的塊狀或顆粒狀塑料經制粒機制成塑料顆粒狀或粉末狀的粒子，將金屬合金制成粉末；②在保護氣體的氛圍下，通過攪拌將塑料粒子與金屬合金粉末混合均勻，得到塑料與金屬合金的混合料；③將步驟②得到的塑料與金屬合金的混合料填充至注射機料斗中，通過注塑機上的螺桿輸送至塑化區；④塑料與金屬合金的混合料在注射機塑化過程中加熱，使塑料粒子熔化至粘流態，螺桿的運動起到攪拌作用，使金屬合金粉末和粘流態的塑料混合更加均勻；⑤在注塑機上螺桿或柱塞的推動下，使混合料受到一定的注射壓力，并填充到模具的型腔內，冷卻后得到與模具形狀匹配的塑料金屬合金復合材料的型材。以上步驟中，步驟①中所述的 塑料粒子的平均粒徑為3mm 8mm。以上步驟中，步驟①中所述的合金粉末的平均粒徑為20iim 100 iim。以上步驟中，步驟④中塑化加熱溫度為80°C 200°C。以上步驟中，步驟⑤中的注射壓力為50MPa 200MPa。有益效果本發明具有的積極效果(1)本發明可以在金屬顆粒的作用下提高基體材料的強度和硬度，有效利用金屬和合金的優異性能，提高基體塑料的耐磨性、耐熱性和導電性，同時，塑料具有金屬的炫彩效果，增加其觀賞性。(2)在塑化的過程中由于溫度比較低，塑化區為封閉空間空氣含量低，有效避免金屬合金粉末的氧化和其他污染，安全性高，使粘流態的塑料與金屬或合金粉末之間結合緊密，所得到的塑料金屬合金復合材料具有優良的綜合性能。(3)塑料、金屬合金混合料在注射機塑化過程中塑料將熔化至粘流態，由螺桿的運動使金屬粉末和基體塑料混合更加均勻，生產效率比較高，可以實現自動化控制。
(4)本發明的方法中，復合材料的混合料加熱保溫一定時間后直接進行注射成形，不需要粉末冶金方法中粉末燒結的工序，提高了效率，降低了成本，而且避免了在較高溫度下的長時間加熱，減少了氧化和其他污染的可能。(5)本發明的方法是塑料金屬復合材料領域中的一次創新，所得到的成型的成品，根據模具的型腔形狀的不同，可以得到各種形狀的塑料金屬合金復合材料的零件型材，也可以制成塑料金屬合金復合材料的棒材、板材等，以適用于不同的需求，產品靈活多樣。
具體實施例方式為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例對本發明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限定。實施例I本實施例的塑料金屬合金復合材料的成分及制備型材的步驟如下①選擇0. 8kg的PE粒料與40g的A356鋁合金粉末A356鋁合金粉末是塊狀或顆粒狀的合金通過機械球磨成粉末并過200目篩，得到平均粒徑為50 ii m的合金粉末。A356鋁合金的成分為6. 8 7. 0%Si，0. 25 0. 35%Mg，0. 15 0. 3%Mn，0. 20%Cr，0. OP/oNi。其余為Al。A356鋁合金也符合通式AaBb，A356鋁合金中，由于其它元素B中主要成分為Si和Mg，所以，A356鋁合金中的B為Si和Mg兩種金屬的組合；②將PE粒料與A365鋁合金粉末投至混料器攪拌混合均勻；③將步驟②得到的混合料填充至注射機料斗中，通過螺桿將混合料輸送至塑化區；
④通過加熱使塑料與金屬合金的混合料在注射機塑化過程中塑料將熔化至粘流態，由螺桿的運動使金屬粉末和基體塑料混合更加均勻，加熱溫度為120°C ；⑤在柱塞或螺桿的推動下使混合物注射填充到模具的型腔內，得到相應形狀的塑料金屬合金復合材料或塑料金屬復合材料的零件型材。填充型腔時注射壓力為120MPa。保持壓力為50MPa，保壓時間為5min，脫模取出即可得到相應形狀的塑料金屬復合材料零件。實施例2 實施例4各實施例的方法與實施例I基本相同，不同之處見表I。表I
權利要求
1.一種塑料金屬合金復合材料，其特征在于，包括熱塑性塑料和金屬合金材料組分，其中，熱塑性塑料與金屬合金的質量比為20:1 I: I。
2.根據權利要求I所述的塑料金屬合金復合材料，其特征在于，所述熱塑性塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、樹脂中的至少一種。
3.根據權利要求I所述的塑料金屬合金復合材料，其特征在于，所述金屬合金為鋁的合金，或銅的合金。
4.根據權利要求I所述的塑料金屬合金復合材料，其特征在于，所述金屬合金的成分為AaBb，其中A為Al或Cu兩種金屬元素中的一種，B是合金中其他元素的組合，a、b為質量份數。
5.根據權利要求4所述的塑料金屬合金復合材料，其特征在于，所述合金成分A和B的質量份數a、b應滿足a+b=100，68彡a彡100，O < b彡25。
6.本發明還公開了一種用如上權利要求1-5所述的塑料金屬合金復合材料制備型材的方法，其特征在于，包括以下步驟 ①將相應成分的塊狀或顆粒狀塑料經制粒機制成塑料顆粒狀或粉末狀的粒子，將金屬合金制成粉末； ②在保護氣體的氛圍下，通過攪拌將塑料粒子與金屬合金粉末混合均勻，得到塑料與金屬合金的混合料； ③將步驟②得到的塑料與金屬合金的混合料填充至注射機料斗中，通過注塑機上的螺桿輸送至塑化區； ④塑料與金屬合金的混合料在注射機塑化過程中加熱，使塑料粒子熔化至粘流態，螺桿的運動起到攪拌作用，使金屬合金粉末和粘流態的塑料混合更加均勻； ⑤在注塑機上螺桿或柱塞的推動下，使混合料受到一定的注射壓力，并填充到模具的型腔內，冷卻后得到與模具形狀匹配的塑料金屬合金復合材料的型材。
7.根據權利要求6所述的用塑料金屬合金復合材料制備型材的方法，其特征在于，步驟①中所述的塑料粒子的平均粒徑為3mm 8mm。
8.根據權利要求6所述的用塑料金屬合金復合材料制備型材的方法，其特征在于，步驟①中所述的合金粉末的平均粒徑為20 μ m 100 μ m。
9.根據權利要求6所述的用塑料金屬合金復合材料制備型材的方法，其特征在于，步驟④中塑化加熱溫度為80°C 200°C。
10.根據權利要求6所述的用塑料金屬合金復合材料制備型材的方法，其特征在于，步驟⑤中的注射壓力為50MPa 200MPa。
全文摘要
本發明公開了一種塑料金屬合金復合材料，包括熱塑性塑料和金屬合金材料組分，其中，熱塑性塑料與金屬合金的質量比為20:1～1:1。同時還公開了用該塑料金屬合金復合材料制備型材的方法，通過攪拌將金屬合金粉末與塑料粒子混合均勻，得到混合料，將混合料送入注射機并在塑化過程中加熱，使塑料粒子熔化至粘流態，在注塑機上螺桿或柱塞的推動下，使混合料受到一定的注射壓力，并填充到模具的型腔內，冷卻后得到與模具形狀匹配的塑料金屬合金復合材料的型材。本發明的方法可以起到提高型材的力學性能、增強耐磨性能、有效阻燃、能導電、具有金屬炫彩等目的，并且工藝過程簡單，成本較低，生產效率高。
文檔編號C08L23/06GK102977448SQ20121053968
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者李小平, 金蔚虹, 于赟, 孫順平 申請人:江蘇技術師范學院