CN104231629A - 一种不锈钢与高分子材料的复合体及其制造方法 - Google Patents
一种不锈钢与高分子材料的复合体及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104231629A CN104231629A CN201410502246.9A CN201410502246A CN104231629A CN 104231629 A CN104231629 A CN 104231629A CN 201410502246 A CN201410502246 A CN 201410502246A CN 104231629 A CN104231629 A CN 104231629A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stainless steel
- acid
- macromolecular material
- complex body
- manufacture method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 title abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract 5
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 title 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 62
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 27
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 27
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 22
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims description 20
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- -1 trithiocyanuric acid sodium salt Chemical class 0.000 claims description 16
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 15
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 14
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 13
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 11
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 11
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 11
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 11
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 claims description 11
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 10
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 7
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 6
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 6
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 6
- GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N resorcinol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1 GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 6
- WZRRRFSJFQTGGB-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazinane-2,4,6-trithione Chemical compound S=C1NC(=S)NC(=S)N1 WZRRRFSJFQTGGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 4
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 4
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 229920006942 ABS/PC Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 3
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 3
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 2
- XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N Cyanamide Chemical compound NC#N XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229920004935 Trevira® Polymers 0.000 claims description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229910021502 aluminium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N benzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 abstract 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 abstract 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 17
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 16
- 239000002585 base Substances 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 3
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229920006038 crystalline resin Polymers 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000013527 degreasing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 125000005375 organosiloxane group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提供一种不锈钢与高分子材料的复合体及其制造方法。不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，包含以下步骤：1）将不锈钢表面进行适当的化学刻蚀，使其具有一定的表面粗糙度；2）将1）得到的不锈钢基材进行活化处理；3）将2）得到的经过表面处理的不锈钢进行注塑，成型后得到不锈钢与高分子材料的复合体，对于该复合体，不锈钢基材与高分子材料间的剥离力高，剪切力强，耐盐雾耐高温高湿性能好，并且制造过程和操作工艺简单，无污染，容易规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种不锈钢与高分子材料的复合体及其制造复合体的方法。
技术背景
金属和高分子材料的复合体，在家用电器，数码产品，汽车制造，工业制造业等领域具有广泛的应用。现阶段的制造方式主要有两种：1）使用黏合剂将金属与高分子材料粘结在一起，该方法简单易操作无技术难度，但是该方法需要大量人力进行表面处理与黏合剂的涂抹，然后再粘结，效率低下，不易进行大规模生产，且粘结效果受到人工操作的影响；更重要的是，黏合剂虽然能够将金属与高分子材料粘结在一起形成复合体，但复合体耐酸碱性能差，难以进行后续加工；2）内嵌件注塑，该方法将高分子材料通过注塑包裹金属件，一次成型，极大的提高了生产效率，同时高分子材料与金属内嵌件间的结合力也得到提高，容易理解该方法由于通过高分子材料对金属件的包裹实现结合，只能针对相对较小的金属件，并且高分子材料与金属界面间相互作用力弱，耐久性差，使用受到极大限制。
现阶段该领域的研究工作者的目标是，寻找一种方面快捷的处理技术，使高分子材料能够直接注塑在不特定大小与形状的金属表面，形成复合体，该复合体的金属与高分子界面间具有较高的并能够持久的相互作用力。目前有技术人员通过研究提出了纳米加工处理技术（NMT），NMT通过将金属表面纳米化处理，将高分子材料直接注塑在金属表面，使金属与高分子材料形成一定的有效结合，从而实现金属与高分子材料一体化成型，取代目前常用的嵌件成型与黏合剂成型的技术。与黏合剂成型和嵌件成型方法相比，NMT具有高效快捷，使用产品形状多样化，强度高，效率高等明显优势。但是目前的NMT技术或者新NMT技术，在酸对金属基材进行腐蚀后，通常还需要进行硬化处理，并且表面腐蚀的粗糙度要求高（通常要求在微米以下孔径），使用的树脂非常有限，只能为硬的高结晶性树脂，即聚苯醚（PPO），聚苯硫醚(PPS)，聚酰胺（PA）,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及聚苯硫醚（PPS）少数几种功能性塑料；不仅如此，在目前的研究技术中，都只涉及到金属与高分子材料间的剪切强度，对用户使用过程中最容易产生的金属与高分子材料界面失效，即不同材料间的剥离力并没有做研究，而且，NMT技术从原理上看，金属与塑胶间的结合力主要为两种材料相互的物理契合作用，随着使用次数的增加和塑料与金属间由于冷热收缩不均而不断积累起来的应力，会导致剥离强度大为降低，因此实际应用非常窄。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足提供一种不锈钢与高分子材料间粘结强度高，且工艺简单易于大规模生产，无污染的不锈钢高分子材料复合体的制造方法及其制造的不锈钢高分子材料复合体。
为此，本发明包含以下步骤：
A）表面化学蚀刻：将经过清洁前处理的不锈钢基材通过化学腐蚀得到在微观尺度具有高低不平的粗糙表面，所述不锈钢为通用的200系列（如201，202等），300系列（如301，304，309，316，321等），400系列（409，410，420，430等）以及其他系列的不锈钢基材；
B）表面活化处理：将经过步骤A）处理的不锈钢基材进行活化处理，得到不锈钢表面覆盖有一层活化剂的金属基材，所述活化剂为各种偶联剂、含极性基团的溶液以及高分子溶液；
C）注塑成型：将高分子材料组合物注塑在经过步骤B）表面活化处理过的不锈钢基材上，成型后得到不锈钢高分子材料复合体。
进一步的特征是：所述前处理包括对金属表面进行除油，酸碱洗，水洗步骤；
所述表面化学蚀刻为使用无机酸或者低分子有机酸进行化学腐蚀，无机酸或者低分子有机酸为硫酸，磷酸，盐酸，氢氟酸，硝酸，甲酸，乙酸，苯甲酸，二苯甲酸，磺酸，苯磺酸中的任一种或者两种，或者两种以上混合；
所述酸的质量百分比浓度为5～60％，温度为40～85℃，时间为0.1～60min；
所述的活化剂为通用型偶联剂，极性有机物溶液，高分子溶液的任一种或者两种，或者两种以上混合；
所述通用型偶联剂为有机络合物，钛酸酯类偶联剂，硅烷偶联剂，硅氧烷偶联剂，铝酸化合物中的一种或者两种，或者两种以上混合；
所述极性有机分子为苯甲酸，二苯甲酸，苯酚，对苯二酚，三聚氰胺，三聚硫氰酸，三聚硫氰酸钠盐，二甲基乙酰胺等中的一种或者两种，或者两种以上混合；
所述高分子溶液为通用高分子的溶液：为聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS），聚碳酸酯（PC）,聚苯醚（PPO），聚苯硫醚(PPS)，聚酰胺（PA）,聚丙烯酸酯(PAA)，聚甲基丙烯酸酯(PMA)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的一种或者两种，或者两种以上；
所述活化处理的温度为10～80℃，时间为0.1～60min；活化处理工艺完成后还需要对金属部件进行加热处理，处理温度为40～200℃，时间为3～60min；
10．根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述高分子材料为热塑性高分子聚合物；
所述热塑性高分子聚合物为聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS），聚碳酸酯(PC)，聚酰胺（PA）,ABS/PC共混物，以及含有主体高分子聚合物和聚烯烃的共混物中的一种或者两种，或者两种以上；
所述主体高分子聚合物为聚苯醚(PPO)与聚苯硫醚(PPS)的混合物，或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的混合物，混合物间的重量比为1：9～9：1,所述聚烯烃为通用或者改性聚乙烯，以热塑性高分子聚合物为100份记，聚烯烃含量为5～30％,熔点为60～110℃；
所述高分子聚合物中可含有填料，所述填料用量为0～50％（高分子聚合物为100％），所述填料包含纤维填料或无机粉末填料，所述纤维填料为玻璃纤维，碳纤维和聚酯纤维或聚酰胺纤维的一种或者几种；无机粉末为二氧化硅、滑石粉、玻璃粉、氢氧化铝、碳酸钙以及高岭土中的一种或者两种，或者两种以上。
本发明发现，本发明所使用的化学蚀刻方法为传统方法，简单易操作，很容易就在金属表面形成微观凹凸不平的表面，而且由于腐蚀的厚度在1um以下，对酸液的消耗低，非常适合大规模生产。本发明的原理或者说与NMT的区别在于，通过腐蚀增加界面间的接触面积的同时，在金属的凹坑里面埋下为数众多的分子级别的活化剂，使得进入腐蚀面的高分子材料无论结晶与否，除了通过微观空隙、孔洞本身的物理摩擦契合作用提供粘结力外，活化剂对进入腐蚀区域的高分子材料产生范德华力、静电吸引力甚至化学键合力，从而对进入粗糙表面的高分子材料产生锚固作用，将高分子材料牢牢的结合在金属表面，因此，本发明对高分子材料没有限制，实用范围更广，生产过程中不产生有害气体，对环境无污染，具有非常大的应用范围。
具体实施方式
为了使本发明说明的更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的说明。应当可以理解，本发明所描述的具体实施例仅用于解释或者举例，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种不锈钢与高分子材料的复合体及其制造复合体的方法，包含以下步骤：
A）在经过前处理的基材表面进行化学蚀刻，所述金属基材为各种不锈钢基材，前处理为通用的前处理方法：即使用市面通用的除油剂对表面进行清洁，然后用稀酸清洗，再用碱中和，清水清洗干净，烘干；化学蚀刻的处理方法使用本行业公知的方法：使用单一或者混合的有机或者无机酸对表面进行腐蚀，在表面形成凹凸不平的微细结构即可；
本发明优选使用硫酸、磷酸以及盐酸的混合液进行金属表面化学腐蚀。无机酸腐蚀金属表面为本领域技术员公知的技术，本发明优选将经过前处理的金属基材放入上述三酸重量浓度为5～55％的混合液中，温度控制在30～85℃，时间为1～60min，得到表面经过蚀刻的金属表面；
B）表面活化处理：将经过步骤A）处理的不锈钢基材进行活化处理，使活化物吸附到金属基材，干燥后留在金属基材表面，对金属基材进行活化改性。活化剂对高分子材料有很好的相容性，在高分子材料通过注塑进入到金属表面的微细结构中，与高分子材料相互作用，提高金属与高分子材料的界面结合力。
对于活化剂，本发明没有限制，可以为本领域技术人员公知的各种偶联剂，例如钛酸酯偶联剂，有机硅偶联剂，有机硅氧烷偶联剂，有机络合物等，也可以是低分子的有机极性分子，例如苯酚，二苯酚，三聚硫氰酸等，还可以是高分子聚合物的稀溶液，例如ABS，PC等的稀溶液。
优选浸泡温度为10～60℃，时间为1～30min，浓度为0.1~20%，将表面腐蚀过的金属基材在活化剂中浸泡后需除去残留的溶剂，除去残留溶剂的方法根据溶剂的种类来确定，如果残留的溶剂对后续注塑没有影响，则可直接进行后续步骤，但是本发明优选使用烘箱干燥，烘干温度优选为60～150℃，时间为5～30min；
3）注塑成型：将高分子材料组合物注塑在经过表面活化处理过的不锈钢基材上，成型后得到不锈钢高分子材料复合体；
高分子材料本发明没有特别限制，可以采用本领域人员公知的各种通用高分子材料聚合物如ABS，PC，PBT，PET，PA，PPO，PPS等，也可以采用其组合物，如ABS/PC组合物；高分子材料中可以加入一定的无机填料，也可以不加，本发明优选加入5～30％无机填料的组合高分子材料，无机材料优选为玻璃纤维，高岭土，碳酸钙。
实施例1：
1) 前处理：将市售的1mm厚的304不锈钢，切成30mm×60mm的长方形片，将其进行除油处理，然后将其放置在1％的HCL溶液中处理1min，再放置在2％的氢氧化钠水溶液中1min，用清水洗干净，得到前处理的金属片；
2) 表面蚀刻：在烧杯中配置20％左右硫酸，3％左右磷酸，1％左右盐酸溶液，升温至50℃，将金属片浸入烧杯溶液中，放置30min，后用清水洗干净，放入80℃烘干；
3) 活化处理：在烧杯中配置90％乙醇，5％水，5％的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）溶液，升温至40℃，将上述经过蚀刻的金属片浸入该溶液中，放置5min后取出，放入100℃烘烤干。
4) 成型：将烘干后的不锈钢金属片***注塑成型模具中，注塑含有30％玻璃纤维的聚苯硫醚（PPS）高分子树脂组合物，脱模后得到牢固结合在一起的不锈钢与高分子材料组合物的复合体NA1。
实施例2：
采用与实施例1相同的处理方法，不同的是活化处理采用2％的对苯二酚水溶液，放置5min后取出，放入100℃烘烤干。成型：将烘干后的不锈钢金属片***注塑成型模具中，注塑含有30％玻璃纤维的聚苯硫醚（PPS）高分子树脂组合物，脱模后得到牢固结合在一起的不锈钢与高分子树脂组合物的复合体NA2；
实施例3：
采用与实施例1相同的处理方法，不同的是活化处理采用4％的对苯二甲酸水溶液，放置5min后取出，放入100℃烘烤干。成型：将烘干后的不锈钢金属片***注塑成型模具中，注塑含有30％玻璃纤维的聚苯硫醚（PPS）高分子树脂组合物，脱模后得到牢固结合在一起的不锈钢与高分子树脂组合物的复合体NA3；
实施例4：
采用与实施例1相同的处理方法，不同的是活化处理采用2％的三聚硫氰酸水溶液，放置5min后取出，放入100℃烘烤干。成型：将烘干后的不锈钢金属片***注塑成型模具中，注塑含有30％玻璃纤维的聚苯硫醚（PPS）高分子树脂组合物，脱模后得到牢固结合在一起的不锈钢与高分子树脂组合物的复合体NA4；
实施例5：
采用与实施例1相同的处理方法，不同的是金属基材为S316不锈钢，活化处理采用实施例1的方法，放置5min后取出，放入100℃烘烤干。成型：将烘干后的不锈钢金属片***注塑成型模具中，注塑含有30％玻璃纤维的聚苯硫醚（PPS）高分子树脂组合物，脱模后得到牢固结合在一起的不锈钢与高分子树脂组合物的复合体NA5；
实施例6：
采用与实施例1相同的处理方法，不同的是金属基材为S201不锈钢，活化处理采用实施例1的方法，放置5min后取出，放入100℃烘烤干。成型：将烘干后的不锈钢金属片***注塑成型模具中，注塑含有30％玻璃纤维的聚苯硫醚（PPS）高分子树脂组合物，脱模后得到牢固结合在一起的不锈钢与高分子树脂组合物的复合体NA6；
实施例7：
采用与实施例1完全相同的处理方法，不同的成型时注塑用高分子材料为聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)：脱模后得到牢固结合在一起的不锈钢与高分子树脂组合物的复合体NA7；
实施例8：
采用与实施例1完全相同的处理方法，不同的成型是注塑用高分子材料为聚酰胺(PA)：脱模后得到牢固结合在一起的不锈钢与高分子树脂组合物的复合体NA8；
对比例1：
采用与实施例1相同的处理方法，不同的是不进行活化处理。成型：将烘干后的不锈钢金属片***注塑成型模具中，注塑含有30％玻璃纤维的聚苯硫醚（PPS）高分子树脂组合物，脱模后得到牢固结合在一起的不锈钢与高分子树脂组合物的复合体CD1；
对比例2：
采用与实施例7完全相同的处理方法，不同的是不进行活化处理，成型时注塑用高分子材料为聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)：脱模后得到牢固结合在一起的不锈钢与高分子树脂组合物的复合体CD2；
性能测试：
金属与高分子材料间的结合力：上述实施例1－8以及对比例中金属与高分子材料复合体间结合力的大小，通过金属与塑料结合面的剪切力与剥离力来表示，测试设备为万能材料试验机，测试结果为样品发生破坏时的最大载荷，特别是剥离强度，能非常直观的表现出垂直面的粘结强度。冷热冲击实验为将成型好的样品置于-40～70℃，20个循环周期后，再测试剪切力与剥离强度，模拟样品在使用过程中的疲劳过程对界面粘结性能的影响，其测试结果如表1所示：
| 样品 | 剪切强度（MPa） | 剥离强度（MPa） | 冷热冲击后剪切(MPa) | 冷热冲击后剪切(MPa) |
| NA1 | 21.36 | 12.8 | 20.5 | 12.6 |
| NA2 | 18.7 | 8.5 | 19.0 | 9.0 |
| NA3 | 19.36 | 9.0 | 20.9 | 9.8 |
| NA4 | 25.5 | 13.8 | 21.8 | 13.9 |
| NA5 | 17.8 | 8.8 | 18.6 | 8.0 |
| NA6 | 18.3 | 8.6 | 19.0 | 9.2 |
| NA7 | 20.6 | 11.6 | 21.3 | 12.1 |
| NA8 | 24.2 | 14.9 | 21.8 | 14.5 |
| CD1 | 16.8 | 6.6 | 10.7 | 3.4 |
| CD2 | 14.8 | 4.6 | 9.2 | 2.5 |
从表中数据可以看到，本发明的金属与高分子复合体的界面粘结强度高（剥离强度），可以高达14.9MPa，不仅远远高于现有技术，并且在冷热冲击疲劳实验后，与对比例相比，性能几乎无明显变化；同时该发明使用面广，不仅可以与高结晶性高分子材料结合，也可以与通用高分子材料结合，而且结合力前，工艺简单易于大生产。
本领域技术人员溶液知道，以上所述仅为本发明的一些具体实施例而已，并不限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应在本发明的保护范围之内。本发明的包含范围有权利要求书确定。
Claims (13)
1.一种不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：
A）表面化学蚀刻：将经过清洁前处理的不锈钢基材通过化学腐蚀得到在微观尺度具有高低不平的粗糙表面；
B）表面活化处理：将经过步骤A）处理的不锈钢基材进行活化处理，得到不锈钢表面覆盖有一层活化剂的金属基材，所述活化剂为偶联剂、或含极性基团的溶液或高分子溶液；
C）注塑成型：将高分子材料组合物注塑在经过步骤B）表面活化处理过的不锈钢基材上，成型后得到不锈钢高分子材料复合体。
2.根据权利要求1所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，其特征在于，所述前处理包括对金属表面进行除油，酸碱洗，水洗步骤。
3.根据权利要求1所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，所述表面化学蚀刻为使用无机酸或者低分子有机酸进行化学腐蚀，无机酸或者低分子有机酸为硫酸，磷酸，盐酸，氢氟酸，硝酸，甲酸，乙酸，苯甲酸，二苯甲酸，磺酸，苯磺酸中的任一种或者两种，或者两种以上混合。
4.根据权利要求3所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，所述酸的质量百分比浓度为5～60％，温度为40～85℃，时间为0.1～60min。
5.根据权利要求1所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，所述的活化剂为通用型偶联剂，极性有机物溶液，高分子溶液的任一种或者两种，或者两种以上混合。
6.根据权利要求5所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，所述通用型偶联剂为有机络合物，钛酸酯类偶联剂，硅烷偶联剂，硅氧烷偶联剂，铝酸化合物中的一种或者两种，或者两种以上混合。
7.根据权利要求5所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，所述极性有机分子为苯甲酸，二苯甲酸，苯酚，对苯二酚，三聚氰胺，三聚硫氰酸，三聚硫氰酸钠盐，二甲基乙酰胺等中的一种或者两种，或者两种以上混合。
8.根据权利要求5所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，所述高分子溶液为通用高分子的溶液：为聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS），聚碳酸酯（PC）,聚苯醚（PPO），聚苯硫醚(PPS)，聚酰胺（PA）,聚丙烯酸酯(PAA)，聚甲基丙烯酸酯(PMA)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的一种或者两种，或者两种以上。
9.根据权利要求1所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，所述活化处理的温度为10～80℃，时间为0.1～60min；活化处理工艺完成后还需要对金属部件进行加热处理，处理温度为40～200℃，时间为3～60min。
10.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述高分子材料为热塑性高分子聚合物。
11.根据权利要求10所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，其特征在于，所述热塑性高分子聚合物为聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS），聚碳酸酯(PC)，聚酰胺（PA）,ABS/PC共混物，以及含有主体高分子聚合物和聚烯烃的共混物中的一种或者两种，或者两种以上。
12.根据权利要求11所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，其特征在于，所述主体高分子聚合物为聚苯醚(PPO)与聚苯硫醚(PPS)的混合物，或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的混合物，混合物间的重量比为1：9～9：1,所述聚烯烃为通用或者改性聚乙烯，以热塑性高分子聚合物为100份记，聚烯烃含量为5～30％,熔点为60～110℃。
13.根据权利要求11所述的不锈钢与高分子材料复合体的制造方法，其特征在于，所述高分子聚合物中可含有填料，所述填料用量为0～50％（高分子聚合物为100％），所述填料包含纤维填料或无机粉末填料，所述纤维填料为玻璃纤维，碳纤维和聚酯纤维或聚酰胺纤维的一种或者几种；无机粉末为二氧化硅、滑石粉、玻璃粉、氢氧化铝、碳酸钙以及高岭土中的一种或者两种，或者两种以上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410502246.9A CN104231629B (zh) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | 一种不锈钢与高分子材料的复合体及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410502246.9A CN104231629B (zh) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | 一种不锈钢与高分子材料的复合体及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104231629A true CN104231629A (zh) | 2014-12-24 |
| CN104231629B CN104231629B (zh) | 2016-08-17 |
Family
ID=52220582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410502246.9A Active CN104231629B (zh) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | 一种不锈钢与高分子材料的复合体及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104231629B (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106046715A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-10-26 | 上海中镭新材料科技有限公司 | 一种用于nmt技术的聚酯工程塑料及其制备方法 |
| CN106738609A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-31 | 佛山市高明区诚睿基科技有限公司 | 一种不锈钢与塑胶材料复合件的制备方法 |
| CN107682766A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-09 | 合肥惠科金扬科技有限公司 | 一种蓝牙耳机的连接组件 |
| CN107953506A (zh) * | 2016-10-14 | 2018-04-24 | 库博标准有限责任公司 | 玻璃导槽组件和用于形成玻璃导槽组件的方法 |
| WO2018129996A1 (zh) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | 广东长盈精密技术有限公司 | 材料的表面处理方法、材料制品及复合体材料 |
| WO2018129872A1 (zh) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | 歌尔股份有限公司 | 不锈钢和塑料的结合件及其加工方法 |
| CN110594296A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-12-20 | 淄博昂洋节能环保科技有限公司 | 一种具有高分子材料层的元件及其制作方法 |
| CN111204008A (zh) * | 2018-11-22 | 2020-05-29 | 比亚迪股份有限公司 | 一种金属树脂复合体及制备方法和应用 |
| CN115071046A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-20 | 青岛弧光高分子科技有限公司 | 一种利用中间层连接木材与高分子材料的连接方法 |
| CN115181424A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-10-14 | 广州辰东新材料有限公司 | 一种可用于纳米注塑的聚苯硫醚复合材料及其制备和应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103341945A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-10-09 | 东莞劲胜精密组件股份有限公司 | 一种塑胶与金属复合材料及其制造方法 |
-
2014
- 2014-09-26 CN CN201410502246.9A patent/CN104231629B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103341945A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-10-09 | 东莞劲胜精密组件股份有限公司 | 一种塑胶与金属复合材料及其制造方法 |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106046715A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-10-26 | 上海中镭新材料科技有限公司 | 一种用于nmt技术的聚酯工程塑料及其制备方法 |
| CN107953506B (zh) * | 2016-10-14 | 2021-08-03 | 库博标准有限责任公司 | 玻璃导槽组件和用于形成玻璃导槽组件的方法 |
| CN107953506A (zh) * | 2016-10-14 | 2018-04-24 | 库博标准有限责任公司 | 玻璃导槽组件和用于形成玻璃导槽组件的方法 |
| CN106738609A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-31 | 佛山市高明区诚睿基科技有限公司 | 一种不锈钢与塑胶材料复合件的制备方法 |
| WO2018129996A1 (zh) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | 广东长盈精密技术有限公司 | 材料的表面处理方法、材料制品及复合体材料 |
| US11312048B2 (en) | 2017-01-10 | 2022-04-26 | Guangdong Everwin Precision Technology Co., Ltd. | Surface treatment method of material, material product and composite material |
| WO2018129872A1 (zh) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | 歌尔股份有限公司 | 不锈钢和塑料的结合件及其加工方法 |
| CN107682766A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-09 | 合肥惠科金扬科技有限公司 | 一种蓝牙耳机的连接组件 |
| CN111204008B (zh) * | 2018-11-22 | 2021-11-12 | 比亚迪股份有限公司 | 一种金属树脂复合体及制备方法和应用 |
| CN111204008A (zh) * | 2018-11-22 | 2020-05-29 | 比亚迪股份有限公司 | 一种金属树脂复合体及制备方法和应用 |
| CN110594296A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-12-20 | 淄博昂洋节能环保科技有限公司 | 一种具有高分子材料层的元件及其制作方法 |
| CN115071046A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-20 | 青岛弧光高分子科技有限公司 | 一种利用中间层连接木材与高分子材料的连接方法 |
| CN115181424A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-10-14 | 广州辰东新材料有限公司 | 一种可用于纳米注塑的聚苯硫醚复合材料及其制备和应用 |
| CN115181424B (zh) * | 2022-09-15 | 2022-11-18 | 广州辰东新材料有限公司 | 一种可用于纳米注塑的聚苯硫醚复合材料及其制备和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104231629B (zh) | 2016-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104231629A (zh) | 一种不锈钢与高分子材料的复合体及其制造方法 | |
| CN104479152A (zh) | 一种金塑复合体及其制造方法 | |
| JP5581680B2 (ja) | 耐候性に優れたアルミ・樹脂複合品及びその製造方法 | |
| Zhu et al. | Self‐healing polymeric materials towards non‐structural recovery of functional properties | |
| CN103448201B (zh) | 一种金属树脂复合体的制备方法及其制备的金属树脂复合体 | |
| JP2015514862A (ja) | アルミニウム合金樹脂複合材及びそれを調製する方法 | |
| CN103451701B (zh) | 一种表面处理的金属及其表面处理的方法和金属树脂复合体及其制备方法 | |
| CN103448200B (zh) | 一种金属树脂复合体的制备方法及金属树脂复合体 | |
| CN107709002B (zh) | 金属树脂复合成型体及其制造方法 | |
| CN104962972A (zh) | 一种铝合金与树脂结合体的制造方法 | |
| TW201008750A (en) | Composite injection molded article of aluminum alloy and resin and method for production thereof | |
| WO2010082660A1 (ja) | 金属合金を含む接着複合体とその製造方法 | |
| EP2855740A1 (en) | Metal composite and method of preparing the same, metal-resin composite and method of preparing the same | |
| CN103290450A (zh) | 一种铝合金树脂复合体的制备方法及铝合金树脂复合体 | |
| CN106696170A (zh) | 一种金属与树脂结合的制备工艺 | |
| JP5673814B2 (ja) | アルミ・樹脂射出一体成形品製造用のアルミ形状体及びこれを用いたアルミ・樹脂射出一体成形品並びにそれらの製造方法 | |
| CN104085078A (zh) | 一种铝基塑料复合产品及其制备方法 | |
| JP2016529130A (ja) | 改良された携帯用電子機器部品 | |
| CN110506136A (zh) | 接合用涂装的铝材及铝树脂复合材料 | |
| KR20170026741A (ko) | 탄소섬유 강화 열가소성 플라스틱용 복합재료의 제조방법 | |
| CN107190309A (zh) | 一种在不锈钢表面形成微纳米孔的方法 | |
| CN103451704A (zh) | 一种金属树脂复合体的制备方法及其制备的金属树脂复合体 | |
| CN108790013A (zh) | 不锈钢件与塑料件的复合体及其制备方法 | |
| Jordá‐Vilaplana et al. | Improvement of mechanical properties of polylactic acid adhesion joints with bio‐based adhesives by using air atmospheric plasma treatment | |
| TWI475132B (zh) | 表面處理的金屬、金屬樹脂複合體及其製備方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20161018 Address after: 301712 Tianjin District of Wuqing City Heng Yuan Road No. 1 Keihin Industrial Zone Patentee after: Tianjin radium Automation Technology Co., Ltd. Address before: 065099 No. 199, Wan Mu Road, Langfang, Hebei Patentee before: Li Qiang |