[發(fā)明專利]金屬塑膠復(fù)合體、制備方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011089454.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112318814B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫志源;張益良;郭曉軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市鑫鴻達(dá)清洗技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B29C45/14
• 分類號(hào): B29C45/14
• 代理公司: 深圳市中興達(dá)專利代理有限公司 44637
• 代理人: 林麗明

1.一種金屬塑膠復(fù)合體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過(guò)化學(xué)蝕刻和/或電化學(xué)蝕刻方法在金屬表面形成微米級(jí)孔洞；

S2、在金屬表面化學(xué)吸附含活性基團(tuán)的有機(jī)化合物；

S3、將金屬置于模具中進(jìn)行注射成型使金屬與塑膠接合成為復(fù)合體；

所述微米級(jí)孔洞的直徑為10～300μm，深度為10～200μm，在金屬表面的孔占比為30％～80％，并且所述微米級(jí)孔洞內(nèi)部有寬度和深度均為1～50μm的分枝狀縫隙和/或直徑和深度均為1～50μm的次生孔洞；

所述塑膠在注射成型過(guò)程中以熔融態(tài)填充入所述金屬表面形成的微米級(jí)孔洞及其內(nèi)部的分枝狀縫隙和/或次生孔洞中并冷卻硬化，使金屬表面與塑膠之間形成相互抓緊的物理結(jié)合；

所述含活性基團(tuán)的有機(jī)化合物一方面通過(guò)共價(jià)鍵、配位鍵中的一種或兩種方式與所述金屬表面和所述微米級(jí)孔洞內(nèi)壁表面發(fā)生化學(xué)吸附，另一方面通過(guò)其活性基團(tuán)與塑膠分子鏈上的特定官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，使金屬表面與塑膠之間建立化學(xué)鍵連接；

所述含活性基團(tuán)的有機(jī)化合物的活性基團(tuán)為氨基、巰基、羧基、環(huán)氧基、異氰酸酯基中的一種或多種的組合，所述含活性基團(tuán)的有機(jī)化合物通過(guò)氨基、巰基、羧基、甲氧基硅基、乙氧基硅基中的一種或多種的組合對(duì)金屬表面形成化學(xué)吸附；

所述塑膠為熱塑性樹(shù)脂組合物，其高分子主鏈或支鏈上的化學(xué)鍵或官能團(tuán)，或者高分子主鏈或支鏈的端基，與吸附在金屬表面的含活性基團(tuán)的有機(jī)化合物發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，塑膠中添加有纖維狀填料和顆粒狀填料中的一種或多種的組合；

在S1中，所述金屬為TC4鈦合金測(cè)試塊；將TC4鈦合金測(cè)試塊進(jìn)行脫脂清洗，水洗后進(jìn)行第一電化學(xué)蝕刻液的處理，溶液溫度為60℃，鈦合金測(cè)試塊作為陽(yáng)極，石墨板作為陰極，蝕刻2次，每次在30V恒電壓下通電15min；每次電化學(xué)蝕刻后水洗，接著使用75℃的200g/L氫氧化鈉溶液浸漬處理3min以去除腐蝕產(chǎn)物，再次水洗后進(jìn)行下一次電化學(xué)蝕刻處理；第一電化學(xué)蝕刻液為50g/L氯化鈉、5g/L六水合氯化鎳、850g/L丙三醇、100g/L乙二醇、220g/L水的混合液；第一電化學(xué)蝕刻液處理后，轉(zhuǎn)至第二電化學(xué)蝕刻液中處理，溶液溫度為60℃，鈦合金測(cè)試塊作為陽(yáng)極，石墨板作為陰極，在8V恒電壓下通電10min；第二電化學(xué)蝕刻液為10g/L溴化鉀和50g/L水溶于丙三醇得到的溶液；第二蝕刻液處理后先水洗，接著用75℃的200g/L氫氧化鈉溶液浸漬處理3min以去除腐蝕產(chǎn)物，然后再次水洗干凈；

在S2中，蝕刻處理后的測(cè)試塊浸漬于常溫的15％硝酸溶液中進(jìn)行化學(xué)氧化5min，然后水洗，轉(zhuǎn)至在0.5％二乙烯三胺的水溶液中浸漬5min，再次水洗后在70℃鼓風(fēng)干燥箱干燥30min；

在S3中，將表面形成有孔洞并吸附有二乙烯三胺的測(cè)試塊放入模具中預(yù)熱2min，然后采用聚芳醚酮進(jìn)行注射成型，使塑膠在測(cè)試塊的其中一個(gè)7mm×7mm端面接合，即得到金屬塑膠復(fù)合體的樣品。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬塑膠復(fù)合體的制備方法，其特征在于，所述纖維狀填料為選自玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、石墨烯纖維、硼纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、碳化硼纖維、氮化硼纖維和金屬纖維中的一種或多種的組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬塑膠復(fù)合體的制備方法，其特征在于，所述顆粒狀填料為選自炭黑、石墨、碳酸鈣、滑石粉、鈦白粉、二氧化硅、高嶺土、硅灰粉、玻璃微球、云母粉、硫酸鈣、硫酸鋇、氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化鋁、氮化硼中的一種或多種的組合。

4.一種金屬塑膠復(fù)合體，其特征在于，采用如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的方法制備而成，包含：金屬和塑膠，所述金屬表面形成其內(nèi)部有寬度和深度均為1～50μm的分枝狀縫隙和/或直徑和深度均為1～50μm的次生孔洞的微米級(jí)孔洞，微米級(jí)孔洞直徑為10～300μm，深度為10～200μm，在金屬表面的孔占比為30％～80％，所述塑膠填充于微米級(jí)孔洞及其分枝狀縫隙和/或次生孔洞中，使金屬表面與塑膠之間形成相互抓緊的物理結(jié)合，所述金屬與所述塑膠之間還有含活性基團(tuán)的有機(jī)化合物，所述含活性基團(tuán)的有機(jī)化合物一方面通過(guò)共價(jià)鍵、配位鍵中的一種或兩種方式與所述金屬表面、所述微米級(jí)孔洞內(nèi)壁表面發(fā)生化學(xué)吸附，另一方面通過(guò)其活性基團(tuán)與塑膠分子鏈上的特定官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，使金屬表面與塑膠之間建立化學(xué)鍵連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬塑膠復(fù)合體，其特征在于，其特征在于，

所述塑膠中添加有纖維狀填料和顆粒狀填料中的一種或多種的組合，所述纖維狀填料為選自玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、石墨烯纖維、硼纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、碳化硼纖維、氮化硼纖維和金屬纖維中的一種或多種的組合；

所述顆粒狀填料為選自炭黑、石墨、碳酸鈣、滑石粉、鈦白粉、二氧化硅、高嶺土、硅灰粉、玻璃微球、云母粉、硫酸鈣、硫酸鋇、氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化鋁、氮化硼中的一種或多種的組合。