[發明專利]聚合物/泡沫鋁復合材料及其生產方法

有效

• 申請號: 201110406425.9
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102501357A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 龍春光;周揚;粟洋;龔建彬;曹太山
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B29C45/76
• 分類號: B29C45/76;B29C45/17;B29C45/14
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 李西寶

技術領域

本發明涉及一種聚合物/泡沫鋁復合材料的生產方法、一種聚合物/泡沫鋁復合材料，以及這種復合材料的用途。

背景技術

含空洞合金稱為泡沫金屬或發泡金屬，如發泡鋁、發泡鎳、發泡銅等。泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經過發泡工藝而成，由于其具有特殊的疏松孔洞結構，密度小、質量輕、比表面積大、比力學性能高，具有許多獨特的性能，如：良好的吸聲、隔音、電磁屏蔽、阻尼、減震等性能。目前泡沫鋁廣泛應用于機械、能源、通信、醫學、建筑、軍工、航天航空等行業，用于制造各種減震器、過濾器、消音器、高速磨床防護罩、汽車防沖擋、飛機機載設備夾持器、氣動工具和蒸汽發電廠的降噪裝置、工廠防聲墻、門內消聲件等多種部件。但單一的泡沫鋁由于存在性能上的缺陷，如強度、模量較低，而不能單獨作為結構材料使用。

聚合物，也稱高分子材料，具有許多金屬所不能比擬的特性，如高比強、低密度、耐腐蝕、具有自潤滑性能和良好的加工性能。但它也有不足，如導熱與耐熱性差、導電性差。

為了能將泡沫鋁和聚合物等材料結合起來，通過復合化的方式，制備性能優異的泡沫鋁復合材料。目前已經有了通過滲壓法制備硅橡膠、環氧樹脂等熱固性材料填充泡沫鋁復合材料的報道，如程和法等通過向開孔泡沫鋁中填充硅橡膠而制備了鋁/硅橡膠復合材料對其進行了靜動態研究，于英華等選用松香、環氧樹脂和環氧樹脂納米蒙脫土高分子材料作為泡沫鋁孔洞的填充相，對4?種材料進行了準靜態壓縮試驗，證明了泡沫鋁復合材料的性能有所提高。但環氧樹脂是一類具有交聯網絡結構的聚合物，雖具有良好的力學性能、電學性能及粘接性能。但它的最大弱點是固化后質脆、耐沖擊性和應力開裂能力較差。硅橡膠具有柔韌性、低表面能、耐熱、耐候、憎水、介電強度高等優點。但也存在如力學性能、附著力、耐有機溶劑性較差它主要是利用外加一定的壓力使具有較好流動性熱固性單體滲入到泡沫鋁的孔隙中然后通過化學反應固化后形成的。由于所加壓力大小有限，化學反應后會產生一定的氣體等原因，得到的產品并不致密。此工藝方法適用范圍也相對有限。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種聚合物/泡沫鋁復合材料，該材料集優良的力學性能、導熱性、抗阻尼于一體。

為了解決上述問題，本發明提供的聚合物/泡沫鋁復合材料，將聚合物熔體充入泡沫鋁的孔隙中，形成由泡沫鋁和聚合物構成的復合材料；所述聚合物為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛中的一種或一種以上的混合物。

所述的聚合物/泡沫鋁復合材料，優選泡沫鋁的孔隙率為50%~80%，孔徑為3~5mm的泡沫鋁。泡沫鋁更優選開孔連通型泡沫鋁。

所述的聚合物/泡沫鋁復合材料，當所述聚合物為聚丙烯時，所述復合材料的壓縮強度為31.5~46.2MPa、彎曲強度為47.2~65.1MPa、彎曲模量為2875~3903MPa、簡支梁無缺口沖擊強度為115~165KJ/m²、導熱系數為0.58~1.2W/m/K、密度為1.4~1.85g/cm³；所述聚合物為聚甲醛時，所述復合材料的壓縮強度為66.4~84.7MPa、彎曲強度為64.1~76.8MPa、彎曲模量為5907~7135MPa、簡支梁無缺口沖擊強度為32.7~56.3KJ/m²、導熱系數為0.57~1.18W/m/K、密度為1.58~2.02g/cm³；所述聚合物為聚乙烯時，所述復合材料的壓縮強度為30.8~44.7MPa、彎曲強度為45.3~63.3MPa、彎曲模量為2832~3788MPa、簡支梁無缺口沖擊強度為109~158KJ/m²、導熱系數為0.83~1.82W/m/K、密度為1.48~1.96g/cm³；所述聚合物為聚苯烯時，所述復合材料的壓縮強度為57.2~69.1MPa、彎曲強度為54.6~68.6MPa、彎曲模量為4187~5426MPa、簡支梁無缺口沖擊強度為28.1~46.9KJ/m²、導熱系數為0.43~0.94W/m/K、密度為1.51~2.03g/cm³。

本發明的另一目的還提供采用注射方法制備聚合物/泡沫鋁復合材料的方法，該方法效率高、成型過程可控，可填充的聚合物種類多，可根據需要獲得不同性能的聚合物/泡沫鋁復合材料。

為了解決上述問題，本發明聚合物/泡沫鋁復合材料的基本生產方法包括下列步驟：

S1：將泡沫鋁安裝在注塑設備上的模具內；