一种可溶金属高分子复合材料及其制备方法和应用技术

一种可溶金属高分子复合材料，主要由以下重量份组成：高分子树脂粉末100份；可溶金属表面处理的碳纤维50‑100份；树枝状多元醇1‑3份；磷酸二氢钠0.1‑1.5份；复合增韧剂9‑14份；硫化锌0.2‑0.5份；二甲基硅油0.5‑2份；润滑剂0.2‑0.8份。本发明专利技术的可溶金属高分子复合材料，具有较高的机械强度和导电、导热性能，且在使用完毕后可以溶解在水中，免去了后处理的麻烦，节省了大量人力和财力。本发明专利技术制备的可溶金属高分子复合材料具有如下特点：1.具有金属的强度和导电性，有较高的比强度；2.可具有溶解性，在水中该材料可以快速溶解；3.可以在较低的加工温度下注塑成型和模压成型；可以用于石油化工、新能源、军工等特殊要求的领域。

Soluble metal macromolecule composite material, preparation method and application thereof

A soluble metal polymer composite materials, mainly consists of the following parts by weight: polymer resin powder 100; carbon fiber soluble metal surface treatment of 50 100; dendrimers polyol 1 3; 0.1 1.5 sodium dihydrogen phosphate; composite toughening agent 9 14; 0.2 zinc sulfide 0.5; two 0.5 2 methyl silicone lubricant 0.2 0.8. Soluble metal polymer composite material of the invention has high mechanical strength and electrical conductivity, thermal conductivity, and after use can be dissolved in water, eliminating the postprocessing of trouble, save a lot of manpower and financial resources. Soluble metal polymer composite material prepared by the invention has the following characteristics: 1. with metal strength and electrical conductivity, high specific strength; 2. can have dissolved in water, the material can be quickly dissolved; 3. in the lower processing temperature of injection molding and molded into type; can be used in petroleum chemical industry, new energy, military and other special requirements of the field.

【技术实现步骤摘要】
一种可溶金属高分子复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于工程塑料领域，具体涉及一种可溶金属高分子复合材料及其制备方法。
技术介绍
在军工、石油、航天航空等领域有些设备或部件并不是长期使用，而是实现完功能后在特定条件下自动消除。采用通常的金属材料，虽然可以满足机械强度和导电、导热等需要，但初始加工和后处理比较麻烦，需要的耗费大量的人力和物力；如采用通常的高分子材料，虽然可以方便加工，而且后处理也相对容易些，但材料的机械强度、导电、导热性能达不到金属材料。
技术实现思路
本专利技术开发一种可以通过注塑或模压成型的金属高分子复合材料，其具有金属材料的导电和导热性，同时具有可溶的特性，在最初阶段溶解速度较慢，后期溶解速度加速，可以制备军工、石油、航天等特殊应用领域的产品。本专利技术通过以下技术方案实现：一种可溶金属高分子复合材料，由以下重量份的组分制备而成：高分子树脂粉末100份；可溶金属表面处理的碳纤维50-100份；树枝状多元醇1-3份；磷酸二氢钠0.1-1.5份；复合增韧剂9-14份；硫化锌0.2-0.5份；二甲基硅油0.5-2份；润滑剂0.2-0.8份。所述高分子树脂粉末是指PLA、PVA、PC、PA、PET、PBT、PMMA、PPO、PPA中的一种或几种，目数为80～150目；所述树枝状多元醇分子量≧600，—OH质量比≧40％；所述磷酸二氢钠为无水结晶磷酸二氢钠；所述复合增韧剂是由SEPS和SEBS按5:5～6:4的重量比组成，数均分子量范围为12万～18万，苯乙烯基重量含量为32-36％；所述二甲基硅油的粘度为200-500cps；所述润滑剂为PE蜡。所述可溶金属表面处理的碳纤维是由可溶金属合金与碳纤维粉末通过真空球磨制备而成，可溶金属表面处理的碳纤维粉末D90粒径为120～150目。所述可溶金属合金是由锡、镁、铝、铜、硅、锌混合熔炼，合金化制得。所述可溶金属表面处理的碳纤维的制备方法，包括以下步骤：1)可溶金属的制备a、将锡、镁、铝、铜、硅、锌的金属粉末加入低速混料机中混合均匀；b、混合后的金属粉末放入真空电磁感应熔炼炉中坩埚内，升温至1000℃，待金属混合熔炼、合金化后，在真空条件下冷却，即制备出可溶金属合金；c、将完全冷却后可溶金属合金放入破碎机粉碎成D90粒径为1～3mm的金属粉末；2)可溶金属表面处理的碳纤维制备a、将制备好的可溶金属粉末放入真空球磨机中，控制温度400℃，转速200转/分钟，磨至粉末颗粒粒径为50～100μm；b、加入碳纤维，抽真空后继续球磨8小时，待碳纤维和可溶金属合金粉末完全混合均匀，此时可溶金属合金完全附着在碳纤维表面，形成表面金属改性的碳纤维。所述锡、镁、铝、铜、硅、锌的重量百分比为：锡2～8％，镁2～10％，铝80～90％，铜1～5％，硅2～5％，锌2～10％。所述的可溶金属合金和碳纤维的体积比为1:3～1:1。所述的可溶金属高分子复合材料的制备方法，步骤如下：1)将高分子树脂粉末、可溶金属表面处理的碳纤维、树枝状多元醇、磷酸二氢钠、复合增韧剂、硫化锌和润滑剂加入到高混机中混合均匀，升温至80℃，加入二甲基硅油，混合3分钟后降至室温；2)将混合均匀的混物料在平行双螺杆挤出机中造粒，螺杆组合强剪切，造粒温度200-300℃，螺杆转速400rpm～600rpm，风冷热切粒，即得复合材料。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对相似的应用情况开发了可以用于注塑和模压成型的可溶金属高分子复合材料，具有较高的机械强度和导电、导热性能，且在使用完毕后可以溶解在水中，免去了后处理的麻烦，节省了大量人力和财力。本专利技术制备的可溶金属高分子复合材料具有如下特点：1.具有金属的强度和导电性，有较高的比强度；2.可具有溶解性，在水中该材料可以快速溶解；3.可以在较低的加工温度下注塑成型和模压成型；可以用于石油化工、新能源、军工等特殊要求的领域。具体实施方式以下部分是具体实施方式对本专利技术做进一步说明，但以下实施方式仅仅是对本专利技术的进一步解释，不代表本专利技术保护范围仅限于此，凡是以本专利技术的思路所做的等效替换，均在本专利技术的保护范围实施例1将20g锡、30g镁、900g铝、10g铜、20g硅、20g锌在低速混料机中混合均匀，再放入真空电磁感应熔炼炉中坩埚内，打开电源升温至1000℃，待金属混合熔炼，合金化后，在真空条件下冷却，即制备出可溶金属合金。等可溶金属合金完全冷却后放入破碎机粉碎成1～3mm粒径的金属粉末，待用。将上述所得金属合金粉末500g加入到真空球磨机中，温度控制400℃，转速200转/分钟，磨至粉末颗粒粒径为0.05～0.1mm左右，加入1000g碳纤维，抽真空后继续球磨8小时，待碳纤维和可溶金属合金粉末完全混合均匀，此时可溶金属合金完全附着在碳纤维表面，形成表面金属改性的碳纤维，待用。将2000gPPA和500gPLA加入高混机中，加入1500g所制得的可溶金属表面处理的碳纤维，并且加入50g树枝状多元醇，25g磷酸二氢钠，225g复合增韧剂(由SEPS和SEBS按重量比为5:5～6:4组成，数均分子量范围为12万～18万，苯乙烯基重量含量为32-36％)，7.5g硫化锌，及15gPE蜡，高速混合，并升温至80℃，加入37g二甲基硅油，混合3分钟后降至室温。将混合均匀的干混物料加入到平行双螺杆料筒中，调整螺杆组合强剪切，造粒温度280℃，螺杆转速400rpm～600rpm，风冷热切粒，即得到所需复合材料。实施例2将30g锡、50g镁、850g铝、10g铜、40g硅、20g锌在低速混料机中混合均匀，再放入真空电磁感应熔炼炉中坩埚内，打开电源升温至1000℃，待金属混合熔炼，合金化后，在真空条件下冷却，即制备出可溶金属合金。等可溶金属合金完全冷却后放入破碎机粉碎成1～3mm粒径的金属粉末，待用。将上述所得金属合金粉末1000g加入到真空球磨机中，温度控制400℃，转速200转/分钟，磨至粉末颗粒粒径为0.05～0.1mm左右，加入1000g碳纤维，抽真空后继续球磨8小时，待碳纤维和可溶金属合金粉末完全混合均匀，此时可溶金属合金完全附着在碳纤维表面，形成表面金属改性的碳纤维，待用。将2000gPP0、800gPA和200gPVA加入高混机中，加入2000g所制得的可溶金属表面处理的碳纤维，并且加入90g树枝状多元醇，45g磷酸二氢钠，300g复合增韧剂，12g硫化锌，及18gPE蜡，高速混合，并升温至80℃，加入45g二甲基硅油，混合3分钟后降至室温。将混合均匀的干混物料加入到平行双螺杆料筒中，调整螺杆组合强剪切，造粒温度260℃，螺杆转速400rpm～600rpm，风冷热切粒，即得到所需复合材料。实施例3将50g锡、100g镁、800g铝、10g铜、30g硅、10g锌在低速混料机中混合均匀，再放入真空电磁感应熔炼炉中坩埚内，打开电源升温至1000℃，待金属混合熔炼，合金化后，在真空条件下冷却，即制备出可溶金属合金。等可溶金属合金完全冷却后放入破碎机粉碎成1～3mm粒径的金属粉末，待用。将上述所得金属合金粉末500g加入到真空球磨机中，转速200转/分钟，磨至粉末颗粒粒径为0.05～0.1mm左右，加入1500g碳纤维，抽真空后继续球磨8小时，待金属合金和碳纤维完全复合，待用。将1500g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可溶金属高分子复合材料，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：高分子树脂粉末100份；可溶金属表面处理的碳纤维50‑100份；树枝状多元醇1‑3份；磷酸二氢钠0.1‑1.5份；复合增韧剂9‑14份；硫化锌0.2‑0.5份；二甲基硅油0.5‑2份；润滑剂0.2‑0.8份。

【技术特征摘要】
1.一种可溶金属高分子复合材料，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：高分子树脂粉末100份；可溶金属表面处理的碳纤维50-100份；树枝状多元醇1-3份；磷酸二氢钠0.1-1.5份；复合增韧剂9-14份；硫化锌0.2-0.5份；二甲基硅油0.5-2份；润滑剂0.2-0.8份。2.根据权利要求1所述的可溶金属高分子复合材料，其特征在于：所述可溶金属表面处理的碳纤维是由可溶金属合金与碳纤维粉末通过真空球磨制备而成，可溶金属表面处理的碳纤维粉末D90粒径为120～150目。3.根据权利要求2所述的可溶金属高分子复合材料，其特征在于：所述可溶金属合金是由锡、镁、铝、铜、硅、锌混合熔炼，合金化制得。4.根据权利要求1-3任一项所述的可溶金属高分子复合材料，其特征在于：所述可溶金属表面处理的碳纤维的制备方法，包括以下步骤：1)可溶金属的制备a、将锡、镁、铝、铜、硅、锌的金属粉末加入低速混料机中混合均匀；b、混合后的金属粉末放入真空电磁感应熔炼炉中坩埚内，升温至1000℃，待金属混合熔炼、合金化后，在真空条件下冷却，即制备出可溶金属合金；c、将完全冷却后的可溶金属合金放入破碎机粉碎成D90粒径为1～3mm的金属粉末；2)可溶金属表面处理的碳纤维制备a、将制备好的可溶金属粉末放入真空球磨机中，控制温度400℃，转速200转/分钟，磨至粉末颗粒粒径为50～100μm；b、加入碳纤维，抽真空后继续球磨8小时，待碳纤维和可溶金属合金粉末完全混合均匀，此时可溶金属合金完全附着在碳纤维表面，形成表面金属改性的碳纤维。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大勇，耿立涛，郑君，任瑞波，房建宏，徐安花，张利军，张哲，杨立君，
申请(专利权)人：青岛科凯达橡塑有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37