由重质塑料材料制成的制品制造技术

本发明专利技术涉及一种由以下材料制成的制品，按重量计，所述材料包括：以大于50％且小于或等于85％的百分比存在的金属和/或陶瓷填料，以大于或等于15％且小于或等于50％的百分比存在的至少一种聚合物，以大于或等于0％且小于10％的百分比存在的任选的至少一种偶联剂，其特征在于，所述聚合物(4)通过选自氢键、配位键和离子键的一种或多种键与填料(2)和任选的偶联剂(3)键合。本发明专利技术还涉及一种通过注模法或3D打印制造该制品的方法。3D打印制造该制品的方法。3D打印制造该制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】vacancies)和聚合物和/或偶联剂的基团之间建立。为此，聚合物和/或偶联剂是例如一种或多种以下基团的载体：NH
x
，OH，COC，C＝O，COOH。这些结合填料、聚合物和如果合适的话偶联剂的键，使得确保材料的良好内聚力成为可能。它们的特点是具有通常小于100kJ/mol或甚至50kJ/mol的相互作用能，这使得在制造方法中的温度升高过程中破坏分子之间的键成为可能，从而确保在冷却和重整键合后材料的更好的混合和更好的内聚力。
[0013]对于钟表应用，这样开发的材料具有杨氏模量大于或等于2.5GPa的足够刚度，大于或等于5％的足够的断裂伸长率，大于或等于30MPa的断裂载荷。此外，它还具有良好的韧性，并具有在2至7g/cm3之间的密度。
[0014]此外，本专利技术涉及通过模塑法、注射或3D打印制造这种材料的方法。
[0015]该方法的特征是填料的原料为粉末形式，其具有大于或等于0.01m2/g，优选2m2/g，更优选5m2/g的BET，从而获得表面具有足够反应性的填料，以与聚合物和/或偶联剂，如果后者存在，形成氢键、离子键和/或配位键。无论何种类型的陶瓷(氧化物、氮化物或碳化物)或金属(钢、钨等)，其反应性表面都包括氢氧化物、氧化物和/或电子空位。
[0016]本专利技术的其他特征和优点将在以下优选实施方案的描述中变得显而易见，以非限制性示例参考附图的方式呈现。
附图说明
[0017]图1显示了包括由根据本专利技术的重质塑料材料制成的中间组件的钟表。
[0018]图2说明了填料表面、偶联剂和聚合物之间的相互作用。
[0019]图3示意性地说明了在填料、偶联剂和聚合物之间建立的氢键。

技术实现思路

[0020]本专利技术涉及一种由包括塑料材料和金属或陶瓷材料的复合材料制成的制品。
[0021]举例来说，该制品可以是手表、珠宝、手镯等的组成元件。
[0022]该制品也可以是表圈的组成元件，例如框架、臂、垫圈(shoe)。
[0023]以非限制性和非穷尽的方式，根据本专利技术的制品也可以是体育用品、烹饪用品、音乐用品或乐器、皮革制品或服装制品、汽车或航空组件、电子用品(例如电话保护壳、电脑键盘、电脑键盘按键、音频耳机等)的组件以及书写用品等的组成元件或构成整体。
[0024]有利的是，该制品是其功能需要一定的抗冲击性和抗震性的组件。
[0025]在钟表制造术的特定领域，该制品可以是例如外部组件，例如中间组件、表背、表圈、按钮、链带链节、表盘、表针、表盘字钉等。
[0026]作为说明，根据本专利技术的材料制成的中间组件1如图1所示。
[0027]根据实施方案的另一个实施例(未显示)，根据本专利技术的制品可以是机芯的组件，例如举例，主夹板。
[0028]根据本专利技术，该制品由包括填料、金属和/或陶瓷以及聚合物的至少两种组分的材料制成。因此，该材料可以被定性为复合材料。
[0029]任选地，如果填料和聚合物之间的物理化学相互作用不充分，则该材料可以包括一种或多种偶联剂。
[0030]任选地，该材料可以包括增强剂。
[0031]任选地，该材料还可以包括一种或多种颜料。
[0032]任选地，该材料还可以包括稀释剂和/或增塑剂。
[0033]填料可以是金属和/或陶瓷。
[0034]对于金属材料，其可以涉及常规的碳钢、不锈钢、铜、铜合金、钛、钛或钨合金。优选地，其涉及无镍不锈钢。
[0035]对于陶瓷材料，其可以涉及碳化物、氮化物或氧化物，如ZrO2,CeO2，ZnO等。
[0036]它还可以涉及包含金属和陶瓷材料的混合物的填料。
[0037]填料整体上在质量上占优势，但按重量计小于或等于85％。因此，其按重量计在50％和85重量％之间(不包括下限)，例如在50％和75％之间或也在50％和65％之间(不包括下限)。
[0038]优选地，其重量百分比在60％和80％之间，甚至更优选在65％和75％之间。
[0039]根据本专利技术，填料在制造方法中以具有高比表面(≥0.01m2/g)的粉末形式引入，事实上，在没有特殊处理的情况下，无论金属或陶瓷填料的类型如何，其表面会有成分和/或缺陷的变化。其可能涉及该粉末的氧化表面上存在的氧化物或氢氧化物以及缺陷例如电子空位，这将使其有可能通过各种键与聚合物和/或偶联剂，如果后者存在，相互作用。因此，图2说明了在填料2的表面、偶联剂3和聚合物4之间建立的相互作用。
[0040]该材料包括一种或多种能够与填料和/或偶联剂，当偶联剂存在时，产生氢键、离子键和/或配位键的聚合物。所有这些物理化学键都具有低的相互作用能的特征，通常在5至100kJ/mol之间，这使得在材料的注射或3D打印过程中的温度升高过程中，断开分子之间的键成为可能，这些物理化学键在注射或3D打印后在材料冷却过程中重新建立。这一特性使得组分之间更好的混合、更好的相容性以及因此在分子尺度上更好的材料内聚力，以及因此材料的更好的整体内聚力成为可能。
[0041]聚合物或所有聚合物占材料的重量百分比在15％和50％之间(不包括上限)，例如在25％和50％之间或也在35％和50％之间(不包括上限)。
[0042]优选地，该聚合物或所有聚合物占材料的重量百分比在20％和40％之间，更优选在25％和35％之间。
[0043]为了形成氢键，聚合物包括包含具有氢原子的基团例如NH或OH基团的氢键供体，和包含具有比氢电负性更大的原子例如氮、氧或卤素组中的原子例如氟、氯、溴等的基团的氢键受体。氢键与存在于金属或陶瓷填料的氧化表面的氢氧化物和氧化物建立。举例来说，填料表面的氢氧化物基团与聚合物的C＝O、R
‑
OH、COC、R
‑
NH
x
R'基团相互作用。优选地，氢键供体和受体在聚合物链上相邻。仍然举例来说，该聚合物可以是具有R
‑
C(＝O)
‑
NH
‑
R'模式的聚酰胺，因此，C＝O基团包括键受体氧原子，N
‑
H基团包括相邻的键给体氢原子。
[0044]本专利技术范围内的离子键是由带负电的碱性官能团和带正电的酸性官能团之间的相互作用产生的。键随着H
+
离子从金属或陶瓷填料表面的OH基团向聚合物的转移而建立。举例来说，聚合物可以包括NH
x
基团，更具体地是多胺，其中R
‑
NH
x+1
‑
R'+/MO
‑
在酸碱反应后获得。
[0045]配位键是一种特殊类型的共价键，其共用的电子对仅来自键合的原子中的一个，与传统的电子来自每个键合的原子的共价键相反。根据本专利技术，该键更具体地涉及由聚合物形成的路易斯碱，与形成路易斯酸的填料表面的电子空位有关。任何包含非结合电子对
载体原子的官能团载体聚合物都可以分享该电子对，以“稳定”电子空位。例如，它可以涉及R(C＝O)NR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.制品，其由密度在2g/cm3和7g/cm3之间的材料制成，按总100重量％计，所述材料包括：
‑
填料(2)，所述填料(2)由密度大于或等于3g/cm3的金属和/或陶瓷材料制成，所述填料(2)以大于50％且小于或等于85％的百分比存在，
‑
至少一种聚合物(4)，所述聚合物(4)以大于或等于15％且小于或等于50％的百分比存在，
‑
任选地至少一种偶联剂(3)，所述偶联剂(3)以大于或等于0％且小于10％的百分比存在，
‑
任选地至少一种增强剂，所述增强剂以0和10％之间的百分比存在，
‑
任选地至少一种颜料，所述颜料以0和5％之间的百分比存在，
‑
任选地至少一种稀释剂和/或增塑剂，所述稀释剂和/或增塑剂以0和5％之间的百分比存在，通过选自氢键、配位键和离子键的一种或多种键，所述聚合物(4)与所述填料(2)键合，和/或当所述材料包含至少一种偶联剂(3)时，所述偶联剂(3)分别与所述聚合物(4)和所述填料(2)键合。2.根据权利要求1所述的制品，其特征在于，所述填料(2)以60％和80％之间的重量百分比存在，且所述聚合物(4)以20％和40％之间的重量百分比存在。3.根据权利要求1或2所述的制品，其特征在于，所述填料(2)以65％和75％之间的重量百分比存在，且所述聚合物(4)以25％和35％之间的重量百分比存在。4.根据前述权利要求任一项所述的制品，其特征在于，所述偶联剂(3)以0.1％和10％之间的重量百分比存在。5.根据前述权利要求所述的制品，其特征在于，所述偶联剂(3)以0.1％和5％之间的重量百分比存在。6.根据权利要求4或5所述的制品，其特征在于，所述偶联剂(3)以0.5％和3％之间的重量百分比存在。7.根据前述权利要求任一项所述的制品，其特征在于，所述金属和/或陶瓷材料包含在表面的氧化物、氢氧化物和/或电子空位，其含在与聚合物(4)和/或偶联剂(3)的氢键、配位键和离子键中。8.根据前述权利要求任一项所述的制品，其特征在于，所述聚合物(4)和/或所述偶联剂(3)是选自NH
x
、OH、COC、C＝O和COOH中的一种或多种基团的载体。9.根据前述权利要求任一项所述的制品，其特征在于，一个键是氢键，所述聚合物(4)和/或所述偶联剂(3)包含作为氢键供体的氢原子的载体基团和作为氢键受体的比氢更具电负性的元素的载体基团，所述键与所述填料(2)的表面上的氢氧化物和氧化物基团建立。10.根据权利要求9所述的制品，其特征在于，所述元素选自氧、氮、氯、溴和氟。11.根据权利要求9或10所述的制品，其特征在于，氢键供体和受体基团分别在所述聚合物(4)和/或所述偶联剂(3)上相邻。12.根据前述权利要求所述的制品，其特征在于，所述聚合物(4)和/或所述偶联剂(3)包括氢键供体NH
x
基团和氢键受体C＝O基团。13.根据前述权利要求所述的制品，其特征在于，所述聚合物(4)为聚酰胺。
14.根据权利要求12或13所述的制品，其特征在于，所述偶联剂(3)为聚氨酯。15.根据前述权利要求任一项所述的制品，其特征在于，一个键是与所述聚合物(4)的离子键，所述聚合物(4)携带键合到所述填料(2)和/或所述偶联剂(3)的阴离子上的NH
x
+基团。16.根据前述权利要求任一项所述的制品...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：ETA瑞士钟表制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：