CN102501357A - 聚合物/泡沫铝复合材料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚合物/泡沫铝复合材料及其生产方法，将聚合物熔体充入泡沫铝的孔隙中，形成由泡沫铝和聚合物构成的复合材料；所述聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛中的一种或一种以上的混合物。聚合物/泡沫铝复合材料的生产方法包括下列步骤：将泡沫铝嵌入模具内；将聚合物或共混物通过注射成型方法制得聚合物/泡沫铝复合材料；将所得聚合物/泡沫铝复合材料置于温度为50~80℃的烘箱内保温1~3h。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合物/泡沫铝复合材料的生产方法、一种聚合物/泡沫铝复合材料，以及这种复合材料的用途。
背景技术
含空洞合金称为泡沫金属或发泡金属，如发泡铝、发泡镍、发泡铜等。泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，由于其具有特殊的疏松孔洞结构，密度小、质量轻、比表面积大、比力学性能高，具有许多独特的性能，如：良好的吸声、隔音、电磁屏蔽、阻尼、减震等性能。目前泡沫铝广泛应用于机械、能源、通信、医学、建筑、军工、航天航空等行业，用于制造各种减震器、过滤器、消音器、高速磨床防护罩、汽车防冲挡、飞机机载设备夹持器、气动工具和蒸汽发电厂的降噪装置、工厂防声墙、门内消声件等多种部件。但单一的泡沫铝由于存在性能上的缺陷，如强度、模量较低，而不能单独作为结构材料使用。
聚合物，也称高分子材料，具有许多金属所不能比拟的特性，如高比强、低密度、耐腐蚀、具有自润滑性能和良好的加工性能。但它也有不足，如导热与耐热性差、导电性差。
为了能将泡沫铝和聚合物等材料结合起来，通过复合化的方式，制备性能优异的泡沫铝复合材料。目前已经有了通过渗压法制备硅橡胶、环氧树脂等热固性材料填充泡沫铝复合材料的报道，如程和法等通过向开孔泡沫铝中填充硅橡胶而制备了铝/硅橡胶复合材料对其进行了静动态研究，于英华等选用松香、环氧树脂和环氧树脂纳米蒙脱土高分子材料作为泡沫铝孔洞的填充相，对4 种材料进行了准静态压缩试验，证明了泡沫铝复合材料的性能有所提高。但环氧树脂是一类具有交联网络结构的聚合物，虽具有良好的力学性能、电学性能及粘接性能。但它的最大弱点是固化后质脆、耐冲击性和应力开裂能力较差。硅橡胶具有柔韧性、低表面能、耐热、耐候、憎水、介电强度高等优点。但也存在如力学性能、附着力、耐有机溶剂性较差它主要是利用外加一定的压力使具有较好流动性热固性单体渗入到泡沫铝的孔隙中然后通过化学反应固化后形成的。由于所加压力大小有限，化学反应后会产生一定的气体等原因，得到的产品并不致密。此工艺方法适用范围也相对有限。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种聚合物/泡沫铝复合材料，该材料集优良的力学性能、导热性、抗阻尼于一体。
为了解决上述问题，本发明提供的聚合物/泡沫铝复合材料，将聚合物熔体充入泡沫铝的孔隙中，形成由泡沫铝和聚合物构成的复合材料；所述聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛中的一种或一种以上的混合物。
所述的聚合物/泡沫铝复合材料，优选泡沫铝的孔隙率为50%~80%，孔径为3~5mm的泡沫铝。泡沫铝更优选开孔连通型泡沫铝。
所述的聚合物/泡沫铝复合材料，当所述聚合物为聚丙烯时，所述复合材料的压缩强度为31.5~46.2MPa、弯曲强度为47.2~65.1MPa、弯曲模量为2875~3903MPa、简支梁无缺口冲击强度为115~165KJ/m2、导热系数为0.58~1.2W/m/K、密度为1.4~1.85g/cm3；所述聚合物为聚甲醛时，所述复合材料的压缩强度为66.4~84.7MPa、弯曲强度为64.1~76.8MPa、弯曲模量为5907~7135MPa、简支梁无缺口冲击强度为32.7~56.3KJ/m2、导热系数为0.57~1.18W/m/K、密度为1.58~2.02g/cm3；所述聚合物为聚乙烯时，所述复合材料的压缩强度为30.8~44.7MPa、弯曲强度为45.3~63.3MPa、弯曲模量为2832~3788MPa、简支梁无缺口冲击强度为109~158KJ/m2、导热系数为0.83~1.82W/m/K、密度为1.48~1.96g/cm3；所述聚合物为聚苯烯时，所述复合材料的压缩强度为57.2~69.1MPa、弯曲强度为54.6~68.6MPa、弯曲模量为4187~5426MPa、简支梁无缺口冲击强度为28.1~46.9KJ/m2、导热系数为0.43~0.94W/m/K、密度为1.51~2.03g/cm3。
本发明的另一目的还提供采用注射方法制备聚合物/泡沫铝复合材料的方法，该方法效率高、成型过程可控，可填充的聚合物种类多，可根据需要获得不同性能的聚合物/泡沫铝复合材料。
为了解决上述问题，本发明聚合物/泡沫铝复合材料的基本生产方法包括下列步骤：
S1：将泡沫铝安装在注塑设备上的模具内；
S2：将熔融指数MI≥2g/10min的聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛中的一种或一种以上的混合物注射入泡沫铝的孔隙中，制得聚合物/泡沫铝复合材料；
S3：将步骤S2所得聚合物/泡沫铝复合材料置于温度为50~80℃的条件下保温1~3h。
优选，在步骤S1前还将泡沫铝进行前处理，所述前处理包括采用酸性溶液、碱性溶液、水冲洗去掉泡沫铝孔内的金属屑、矿物盐、油垢后，再置于80~100℃的温度下烘干。
优选，步骤S2所述一种聚合物或多种聚合物的共混物注射的工艺参数为：模具温度为50~100℃，聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛中的一种或一种以上混合物注射工艺参数为：模具温度为50~100℃，熔体温度高于所述聚合物的熔点温度，而低于所述聚合物的分解温度，溶胶压力为70~90MPa，注射压力为90~140MPa，注射速度为52~68cm3/s，保压压力为80 ~100MPa，保压时间为15~30s，冷却时间为12~15s。
优选，步骤S1所述前处理为采用5wt%~8wt% HCI溶液处理2~10分钟，再在5wt%~8wt%的NaOH溶液中浸泡2~10分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于80~100℃的温度下烘干2~3h，再使用泡沫铝0.5wt%~2wt%的偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在80~100℃温度下烘干2~3h。
偶联剂可以使用硅烷、铝酸酯偶联剂等，所述偶联剂优选自硅烷偶联剂中的一种或多种混合物。
本发明的进一步的方面，提供根据本发明的复合材料用作吸能、防震与冲击防护材料，如PP填充泡沫铝可用于汽车及火车的头部保险杠，汽车侧面门板、护板等，以及汽车吸能装置用材料、防撞击护栏等；PE填充泡沫铝用于吸音与防震材料，如用于建筑内装饰材料；PS填充泡沫铝作为包装用的结构材料，如用于机器运输用包装箱；POM填充泡沫铝用于耐磨结构材料，如用于制造滑动轴承、轴瓦、弹性垫片、密封件等耐磨结构零件。
本发明带来的有益效果：本发明采用注射成型工艺，通过调整与控制注塑工艺参数，使聚合物流体填充泡沫铝的孔隙之中，从而制备出集优良的力学性能、导热性、抗阻尼于一体的聚合物/泡沫铝复合材料。
附图说明
图1为实施例PP /泡沫铝复合材料显微结构图；
图2为实施例PP/泡沫铝复合材料微观形貌图；
图3为实施例PP/泡沫铝复合材料界面照片（浅灰色为铝，暗黑色为PP）。
具体实施方式
选用孔隙率50%～80%，孔径大小3～5mm的开孔连通型泡沫铝，采用5wt%~8wt% HCI溶液处理2~10分钟后，再在5wt%~8wt% NaOH溶液中浸泡2~10分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于80~100℃的温度下烘干2~3h，再使用泡沫铝0.5wt%~2wt%的硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在80~100℃温度下烘干2~3h。经过前处理的泡沫铝装入注塑设备的模具型腔大小与泡沫铝大小匹配的模腔内，合模，设定注射工艺参数：本发明各实施例中使用的注塑机型号为LS-80型，模具温度为50~100℃，熔体温度选为190~240℃，通常聚合物熔体温度高于所述聚合物熔点温度30~50℃，而低于所述聚合物的分解温度，溶胶压力为70~90MPa，注射压力为90~140MPa， 注射速度为52~68cm3/s，保压压力为80 ~100MPa，保压时间为15 ~30S，冷却时间为12~15S。进行注射加工，将熔融指数MI≥2g/10min的聚合物注入并充满泡沫铝孔隙中。冷却开模取出塑件，在50~80℃的温度下保温1~3h进行后处理。后续加工，包括铣、钻、磨等，可根据需要进行选择。
本发明所得产品将其加工成测试所需的各种测试样条，进行了材料的压缩、弯曲、冲击性能、以及材料的导热性、密度测试和微观结构分析。以聚丙烯（PP）与泡沫铝形成的复合材料为例，测试所得PP/泡沫铝复合材料的性能见表1。
表1 ：PP/泡沫铝复合材料的性能
| PP | PP/泡沫铝复合材料 | 测试方法标准 | |
| 压缩强度MPa | 29.5 | 31.5~46.2 | GB/T1041-2008 |
| 弯曲强度MPa | 34.4 | 47.2~65.1 | GB/T9341-2000 |
| 弯曲模量MPa | 1720 | 2875~3903 | GB/T9341.2000 |
| 简支梁无缺口冲击强度KJ/m2 | 121.3 | 115-165 | GB/T1043.1-2008 |
| 导热系数W/m/K | 0.23 | 0.58~1.2 | GB/T3392-82 |
| 密度g/cm3 | 0.91 | 1.4~1.85 | GB/T 1033-1986 |
利用微观分析方法，进行了材料的界面分析。具体结果参见图1、2、3，其中图1为实施例PP /泡沫铝复合材料显微结构图；图2为实施例PP/泡沫铝复合材料微观形貌图；图3为实施例PP/泡沫铝复合材料界面照片，浅灰色（左侧）为铝，暗黑色（右侧）为PP。
实施例1：
选用孔隙率65%，孔径大小4mm的椭球型开孔连通型泡沫铝，采用6.5wt% HCI溶液处理5分钟后，再在6wt% NaOH溶液中浸泡6分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于90℃的温度下烘干2.5h，再使用泡沫铝1.5wt%的KH550硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在90℃温度下烘干2.4h。前处理后孔隙率为65%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为70℃，熔体温度为230℃，溶胶压力为80MPa，聚丙烯（PP）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为115MPa，注射速度为60cm3/s，保压压力为90 MPa，保压时间为25S，冷却时间为13S，取出后放入温度为70℃的烘箱内保温1.5h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例2
选用孔隙率50%，孔径大小3mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用8wt% HCI溶液处理2分钟后，再在5wt% NaOH溶液中浸泡10分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于80℃的温度下烘干3h，再使用泡沫铝0.5wt%的 KH560 和KH550混合硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在80℃温度下烘干3h。前处理后孔隙率为50%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为80℃，熔体温度为240℃，溶胶压力为90MPa，聚丙烯（PP）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为140MPa，注射速度为52cm3/s，保压压力为100 MPa，保压时间为30S，冷却时间为12S，取出后放入温度为50℃的烘箱内保温2h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例3
选用孔隙率75%，孔径大小4.8mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用5wt% HCI溶液处理10分钟后，再在8wt% NaOH溶液中浸泡2分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于100℃的温度下烘干2h，再使用泡沫铝2wt%的KH570硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在100℃温度下烘干2h。前处理后孔隙率为80%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为60℃，熔体温度为220℃，溶胶压力为70MPa，聚丙烯（PP）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为90MPa，注射速度为68cm3/s，保压压力为80 MPa，保压时间为15S，冷却时间为15S，取出后放入温度为80℃的烘箱内保温3h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例4
选用孔隙率80%，孔径大小5mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用7wt% HCI溶液处理4分钟后，再在6wt% NaOH溶液中浸泡7分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于82℃的温度下烘干2.8h，再使用泡沫铝0.8wt%的KH792硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在85℃温度下烘干2.7h。前处理后孔隙率为80%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为78℃，熔体温度为225℃，溶胶压力为80MPa，聚丙烯（PP）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为110MPa，注射速度为52cm3/s，保压压力为90 MPa，保压时间为30S，冷却时间为12S，取出后放入温度为65℃的烘箱内保温2h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
表2 ：采用注塑成型方法制备不同孔隙率的PP/泡沫铝复合材料的性能比较。
实施例5：
选用孔隙率65%，孔径大小4mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用6.5wt% HCI溶液处理5分钟后，再在6wt% NaOH溶液中浸泡6分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于90℃的温度下烘干2.5h，再使用泡沫铝1.5wt%的KH550硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在95℃温度下烘干2.4h。前处理后孔隙率为65%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为80℃，熔体温度为200℃，溶胶压力为80MPa，聚甲醛（POM）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为90MPa，注射速度为60cm3/s，保压压力为80 MPa，保压时间为25S，冷却时间为13S，取出后放入温度为55℃的烘箱内保温2.5h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例6
选用孔隙率50%，孔径大小3mm的椭球型开孔连通型泡沫铝，采用8wt% HCI溶液处理2分钟后，再在5wt% NaOH溶液中浸泡10分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于80℃的温度下烘干3h，再使用泡沫铝0.5wt%的 KH560 和KH550混合硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在80℃温度下烘干3h。前处理后孔隙率为50%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为70℃，熔体温度为210℃，溶胶压力为90MPa，聚甲醛（POM）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为100MPa，注射速度为52cm3/s，保压压力为90 MPa，保压时间为30S，冷却时间为12S，取出后放入温度为70℃的烘箱内保温2h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例7
选用孔隙率80%，孔径大小4.8mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用5wt% HCI溶液处理10分钟后，再在8wt% NaOH溶液中浸泡2分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于100℃的温度下烘干2h，再使用泡沫铝2wt%的KH570硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在100℃温度下烘干2h。前处理后孔隙率为80%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为90℃，熔体温度为190℃，溶胶压力为70MPa，聚甲醛（POM）熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为110MPa，注射速度为68cm3/s，保压压力为80 MPa，保压时间为15S，冷却时间为15S，取出后放入温度为60℃的烘箱内保温3h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
表3 ：采用注塑成型方法制备不同孔隙率的POM/泡沫铝复合材料的性能比较。
实施例8：
选用孔隙率65%，孔径大小4mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用6.5wt% HCI溶液处理5分钟后，再在6wt% NaOH溶液中浸泡6分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于90℃的温度下烘干2.5h，再使用泡沫铝1.5wt%的KH550硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在85℃温度下烘干2.6h。前处理后孔隙率为65%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为70℃，熔体温度为190℃，溶胶压力为80MPa，聚乙烯（PE）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为100MPa，注射速度为60cm3/s，保压压力为80 MPa，保压时间为25S，冷却时间为13S，取出后放入温度为55℃的烘箱内保温2.5h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例9
选用孔隙率50%，孔径大小3mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用8wt% HCI溶液处理2分钟后，再在5wt% NaOH溶液中浸泡10分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于80℃的温度下烘干3h，再使用泡沫铝0.5wt%的 KH560 和KH550混合硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在80℃温度下烘干3h。前处理后孔隙率为50%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为60℃，熔体温度为220℃，溶胶压力为90MPa，聚乙烯（PE）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为90MPa，注射速度为52cm3/s，保压压力为100 MPa，保压时间为30S，冷却时间为12S，取出后放入温度为50℃的烘箱内保温3h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例10
选用孔隙率80%，孔径大小4.8mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用5wt% HCI溶液处理10分钟后，再在8wt% NaOH溶液中浸泡2分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于100℃的温度下烘干2h，再使用泡沫铝2wt%的KH570硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在100℃温度下烘干2h。前处理后孔隙率为80%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为50℃，熔体温度为240℃，溶胶压力为70MPa，聚乙烯（PE）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为90MPa，注射速度为68cm3/s，保压压力为80 MPa，保压时间为15S，冷却时间为15S，取出后放入温度为60℃的烘箱内保温2.5h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
表4 ：采用注塑成型方法制备不同孔隙率的PE/泡沫铝复合材料的性能比较。
实施例11：
选用孔隙率65%，孔径大小4mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用6.5wt% HCI溶液处理5分钟后，再在6wt% NaOH溶液中浸泡6分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于90℃的温度下烘干2.5h，再使用泡沫铝1.5wt%的KH550硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在92℃温度下烘干2.5h。前处理后孔隙率为65%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为70℃，熔体温度为190℃，溶胶压力为80MPa，聚苯烯（PS）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为115MPa，注射速度为60cm3/s，保压压力为90 MPa，保压时间为25S，冷却时间为13S，取出后放入温度为60℃的烘箱内保温2.5h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例12
选用孔隙率50%，孔径大小3mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用8wt% HCI溶液处理2分钟后，再在5wt% NaOH溶液中浸泡10分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于80℃的温度下烘干3h，再使用泡沫铝0.5wt%的 KH560 和KH550混合硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在80℃温度下烘干3h。前处理后孔隙率为50%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为60℃，熔体温度为210℃，溶胶压力为90MPa，聚苯烯（PS）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为140MPa，注射速度为52cm3/s，保压压力为100 MPa，保压时间为30S，冷却时间为12S，取出后放入温度为70℃的烘箱内保温2h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例13
选用孔隙率80%，孔径大小4.8mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用5wt% HCI溶液处理10分钟后，再在8wt% NaOH溶液中浸泡2分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于100℃的温度下烘干2h，再使用泡沫铝2wt%的KH570硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在100℃温度下烘干2h。前处理后孔隙率为80%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为50℃，熔体温度为220℃，溶胶压力为70MPa，聚苯烯（PS）的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为90MPa，注射速度为68cm3/s，保压压力为80 MPa，保压时间为15S，冷却时间为15S，取出后放入温度为80℃的烘箱内保温1.5h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
表5：采用注塑成型方法制备不同孔隙率的PS/泡沫铝复合材料的性能比较。
实施例14：
选用孔隙率65%，孔径大小4mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用6.5wt% HCI溶液处理5分钟后，再在6wt% NaOH溶液中浸泡6分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于90℃的温度下烘干2.5h，再使用泡沫铝1.5wt%的KH550硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在90℃温度下烘干2.5h。前处理后孔隙率为65%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为70℃，熔体温度为190℃，溶胶压力为80MPa，聚丙烯（PP）重量50份、聚乙烯（PE）重量50份的混合物，控制混合物的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为100MPa，注射速度为60cm3/s，保压压力为80 MPa，保压时间为25S，冷却时间为13S，取出后放入温度为55℃的烘箱内保温2.5h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例15
选用孔隙率50%，孔径大小3mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用8wt% HCI溶液处理2分钟后，再在5wt% NaOH溶液中浸泡10分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于80℃的温度下烘干3h，再使用泡沫铝0.5wt%的 KH560 和KH550混合硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在80℃温度下烘干3h。前处理后孔隙率为50%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为60℃，熔体温度为220℃，溶胶压力为90MPa，聚丙烯（PP）重量50份、聚乙烯（PE）重量50份的混合物，控制混合物的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为90MPa，注射速度为52cm3/s，保压压力为100 MPa，保压时间为30S，冷却时间为12S，取出后放入温度为50℃的烘箱内保温3h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
实施例16
选用孔隙率80%，孔径大小4.8mm的球型开孔连通型泡沫铝，采用5wt% HCI溶液处理10分钟后，再在8wt% NaOH溶液中浸泡2分钟，用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性后，再置于100℃的温度下烘干2h，再使用泡沫铝2wt%的KH570硅烷偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在100℃温度下烘干2h。前处理后孔隙率为80%的泡沫铝嵌入模具内，设置注射成型工艺参数为：模具温度为50℃，熔体温度为240℃，溶胶压力为70MPa，聚丙烯（PP）重量50份和聚乙烯（PE）重量50份的混合物，控制混合物的熔融指数MI≥2g/10min，注射压力为90MPa，注射速度为68cm3/s，保压压力为80 MPa，保压时间为15S，冷却时间为15S，取出后放入温度为60℃的烘箱内保温2.5h。取出后冷却即得到聚合物/泡沫铝复合材料。
表6 ：采用注塑成型方法制备不同孔隙率的PP/PE/泡沫铝复合材料的性能比较。
本发明中聚合物/泡沫铝复合材料的性能测试方法均参照表1所列的测试方法标准。
以上结合具体实施例阐述了本发明的具体实施方式，所述实施例并不以任何方式限制本发明。应当理解，本领域技术人员可以在不背离本发明的范围和精神的情况下，对这些实施例和具体实施方式进行多种改变或修改。因此，本发明的保护范围应该由权利要求书的限定及其等同替换所涵盖。
Claims (10)
1.一种聚合物/泡沫铝复合材料，其特征在于：将聚合物熔体充入泡沫铝的孔隙中，形成由泡沫铝和聚合物构成的复合材料；所述聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛中的一种或一种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的聚合物/泡沫铝复合材料，其特征在于：所述泡沫铝的孔隙率为50%~80%，孔径为3~5mm的泡沫铝。
3.根据权利要求2所述的聚合物/泡沫铝复合材料，其特征在于：所述泡沫铝为开孔连通型泡沫铝。
4.根据权利要求1所述的聚合物/泡沫铝复合材料，其特征在于：所述聚合物为聚丙烯时，所述复合材料的压缩强度为31.5~46.2MPa、弯曲强度为47.2~65.1MPa、弯曲模量为2875~3903
MPa、简支梁无缺口冲击强度为115~165KJ/m2、导热系数为0.58~1.2W/m/K、密度为1.4~1.85
g/cm3；所述聚合物为聚甲醛时，所述复合材料的压缩强度为66.4~84.7MPa、弯曲强度为64.1~76.8MPa、弯曲模量为5907~7135MPa、简支梁无缺口冲击强度为32.7~56.3KJ/m2、导热系数为0.57~1.18W/m/K、密度为1.58~2.02g/cm3；所述聚合物为聚乙烯时，所述复合材料的压缩强度为30.8~44.7MPa、弯曲强度为45.3~63.3MPa、弯曲模量为2832~3788MPa、简支梁无缺口冲击强度为109~158KJ/m2、导热系数为0.83~1.82W/m/K、密度为1.48~1.96g/cm3；所述聚合物为聚苯烯时，所述复合材料的压缩强度为57.2~69.1MPa、弯曲强度为54.6~68.6MPa、弯曲模量为4187~5426MPa、简支梁无缺口冲击强度为28.1~46.9KJ/m2、导热系数为0.43~0.94
W/m/K、密度为1.51~2.03g/cm3。
5.制备权利要求1至4任一项所述聚合物/泡沫铝复合材料的生产方法，其特征在于：所述生产方法包括下列步骤：
S1：将泡沫铝安装在注塑设备上的模具内；
S2：将熔融指数MI≥2g/10min的聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛中的一种或一种以上混合物通过注射工艺注入泡沫铝的孔隙中，制得聚合物/泡沫铝复合材料；
S3：将步骤S2所得聚合物/泡沫铝复合材料置于温度为50~80℃的条件下保温1~3h。
6.根据权利要求5所述的聚合物/泡沫铝复合材料的生产方法，其特征在于：在步骤S1前还将泡沫铝进行前处理，所述前处理包括采用酸性溶液、碱性溶液或水冲洗去掉泡沫铝孔内的金属屑、矿物盐、油垢后，再置于80~100℃的温度下烘干。
7.根据权利要求5所述的聚合物/泡沫铝复合材料的生产方法，其特征在于：所述泡沫铝的孔隙率为50%～80%；步骤S2所述聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛中的一种或一种以上混合物注射工艺参数为：模具温度为50~100℃，熔体温度高于所述聚合物熔点温度，而低于所述聚合物的分解温度，溶胶压力为70~90MPa，注射压力为90~140MPa，注射速度为52~68cm3/s，保压压力为80 ~100MPa，保压时间为15~30s，冷却时间为12~15s。
8.根据权利要求6所述的聚合物/泡沫铝复合材料的生产方法，其特征在于：所述前处理包括泡沫铝采用5wt%~8wt%的HCI溶液处理2~10分钟，再在5wt%~8wt%的NaOH溶液中浸泡2~10分钟；用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性；将泡沫铝置于80~100℃的温度下烘干2~3h；再使用泡沫铝0.5wt%~2wt%的偶联剂的酒精溶液进行表面处理后，再在80~100℃温度下烘干2~3h。
9.根据权利要求8所述的聚合物/泡沫铝复合材料的生产方法，其特征在于：所述偶联剂选自硅烷偶联剂中的一种或多种混合物。
10.权利要求1至4任一项所述聚合物/泡沫铝复合材料的用途，其特征在于：所述复合材料用作吸能、吸音、防震和/或冲击防护材料；用于包装的结构材料；用于耐磨结构材料。
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