專利名稱：一種塑料電鍍制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電鍍技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種塑料電鍍制品及其制備方法。
背景技術(shù)：
高分子材料由于具有密度小、重量輕、比強度高、絕緣性能好、介電損耗低、化學穩(wěn)定性好、耐磨、隔音減震等優(yōu)點，在國防、航空航天、建材、家電、醫(yī)療、自動化設(shè)備、汽車等諸多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。塑料電鍍是指在塑料制件上電沉積金屬鍍層的工藝。與金屬制件相比，塑料電鍍制品不僅可以實現(xiàn)很好的金屬質(zhì)感，而且能減輕制品重量，在有效改善塑料外觀及裝飾性的同時，也改善了其在電、熱及耐蝕等方面的性能，提高了其表面機械強度，越來越受到用戶的青睞。目前塑料電鍍通常包括超聲波除蠟、除油、粗化、還原、催化、解膠、化學鎳、預(yù)鍍鎳、鍍銅、鍍鎳、鍍鉻等工藝過程。其中最重要的前期粗化工藝主要是完全通過化學方法在塑料制品表面形成大量微小凹坑，粗化時粗化液使用量大，粗化效率低，大型塑料制品一次電鍍大約耗時4 5小時，能耗非常大，同時電鍍過程中伴隨著一系列的化學反應(yīng)，會產(chǎn)生大量重金屬廢水、固體廢棄物、酸性氣體，嚴重污染環(huán)境，危害人體健康。另一方面，對于一些用于手機、筆記本電腦、汽車等領(lǐng)域的塑料電鍍制品，其在注塑成型過程中常常存在縮水、翹曲等問題，且產(chǎn)品體積越大縮水、翹曲等問題越嚴重，而傳統(tǒng)注塑成型技術(shù)與工藝難以很好地解決這些問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明有必要提供一種塑料電鍍制品及其制備方法，其能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，改善注塑產(chǎn)品的縮水、翹曲變形，并節(jié)省電鍍成本，降低電鍍能耗與污染，提高電鍍制品質(zhì)量。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種塑料電鍍制品制備方法，其包括有:
(1)塑料粒子通過料斗進入注塑機料筒；
(2)注塑機利用螺桿轉(zhuǎn)動和料筒加熱塑化塑料粒子，同時向注塑機料筒通入超臨界流體，形成聚合物熔體/超臨界流體均相體系；超臨界流體達到設(shè)定量后停止供應(yīng)，螺桿繼續(xù)塑化，得到未吸收超臨界流體的聚合物熔體；
(3)螺桿前移注射，聚合物熔體/超臨界流體均相體系率先注入模具，形成產(chǎn)品的表層微孔發(fā)泡層，繼續(xù)注入模具的未吸收超臨界流體的聚合物熔體形成產(chǎn)品芯層，最終制得表層微孔發(fā)泡，實心芯層的塑料制品；
(4 )將表層微孔發(fā)泡，實心芯層的塑料制品通過電鍍工藝進行電鍍，最終制得具有金屬鍍層、微孔發(fā)泡層和實心芯層三層結(jié)構(gòu)的高性能塑料電鍍制品。優(yōu)選的是，在步驟(I)中，所述塑料粒子為電鍍級熱塑性或熱固性材料，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龍、聚苯乙烯、玻璃纖維增強酚醛樹脂材料以及高分子復(fù)合材料或高分子合金等。優(yōu)選的是，在步驟(2)中，超臨界流體為CO2或隊；有序定量控制超臨界流體注入流量、壓力和時間，在注塑機螺桿計量室最前端形成聚合物熔體/超臨界流體均相體系，其后為未吸收超臨界流體的聚合物熔體。優(yōu)選的是，在步驟(3)中，注塑機螺桿快速前移使聚合物熔體/超臨界流體均相體系率先進入模具，而當注塑機的螺桿繼續(xù)前移時，未吸收超臨界流體的聚合物熔體后進入模具。優(yōu)選的是，在步驟(4)中，塑料制品微孔發(fā)泡層經(jīng)過粗化處理后會形成倒扣狀的凹坑，電鍍后形成具有倒扣結(jié)構(gòu)的金屬鍍層。本發(fā)明還提供一種如以上任意一項所述的塑料電鍍制備方法制得的塑料電鍍制品，其包括有:由內(nèi)至外分布的實心芯層、微孔發(fā)泡層及金屬鍍層。優(yōu)選的是，所述微孔發(fā)泡層的厚度為100-200 iim。優(yōu)選的是，所述微孔發(fā)泡層包含有多個微孔，所述微孔的直徑為I 一 10 Pm。優(yōu)選的是，所述金屬鍍層的厚度為30 - 50 Um0首先，塑料粒子從料斗進入注塑機料筒，在螺桿的剪切和料筒加熱的作用下逐漸被塑化成聚合物熔體，同時向注塑機料筒中通入超臨界流體，超臨界流體的注入量、注入速度、時間和壓力等根據(jù)塑料粒子種類、制品大小以及制品表面微孔尺寸和密度設(shè)定。聚合物熔體與超臨界流體在注塑機螺桿的剪切作用下被混合均勻，并在螺桿前端形成聚合物熔體/超臨界流體均相體系；超臨界流體注入一定量后停止注入，此時螺桿繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并后退進行塑化儲料動作，當儲料量達到設(shè)定之后螺桿停止轉(zhuǎn)動。隨后執(zhí)行注射動作，此時率先注入成型模具的聚合物熔體/超臨界流體均相體系，在快速泄壓條件下形成產(chǎn)品的表層微孔發(fā)泡層，后續(xù)注入模具的未吸收超臨界流體的聚合物熔體形成產(chǎn)品芯層，最終制得表層微孔發(fā)泡，實心芯層的塑料制品。由于此時產(chǎn)品表面已經(jīng)形成大量微孔，可大大簡化傳統(tǒng)電鍍工藝中粗化和還原兩個過程。隨后通過超聲波除蠟、除油、粗化、還原、催化、解膠、化學鎳、預(yù)鍍鎳、鍍銅、鍍鎳和鍍鉻等工藝進行電鍍，獲得電鍍制品。本發(fā)明一種塑料電鍍制品及其制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
(I)本發(fā)明能有效改善或解決制品縮水、翹曲等問題，且節(jié)省原材料，降低成本?，F(xiàn)有塑
料電鍍制品注射成型制備技術(shù)與工藝，是先用注射機成型獲得實心結(jié)構(gòu)的塑料制品，然后經(jīng)電鍍工藝過程對其進行電鍍，最終得到塑料電鍍制品。塑料制品在整個成型制備過程中經(jīng)常存在難以解決的縮水、翹曲等問題。本發(fā)明則是在塑料注射機上通過有序定量控制通入超臨界流體，成型獲得微孔發(fā)泡層和實心芯層二層結(jié)構(gòu)的塑料制品，其表層發(fā)泡成型工藝以及大量微孔的存在不僅能有效改善或解決上述縮水、翹曲等問題，而且能節(jié)省原材料，降低成本。(2)本發(fā)明能減少粗化和還原過程中藥液用量，縮短電鍍時間，降低電鍍能耗、污染以及綜合電鍍成本。現(xiàn)有塑料電鍍制品注射成型制備技術(shù)中的電鍍工藝，是對實心結(jié)構(gòu)的塑料制品進行電鍍，在電鍍工藝的粗化階段主要是通過化學方法在制品表面獲得大量的凹坑，以提高鍍層與塑料的結(jié)合力。本發(fā)明所獲得的具有微孔發(fā)泡層和實心芯層二層結(jié)構(gòu)的塑料制品，則由于塑料制品微孔發(fā)泡層中已存在大量微孔，可大大減少電鍍粗化時間，因而能減少粗化過程和后續(xù)還原過程中藥液的用量，縮短電鍍時間，降低電鍍能耗、污染以及綜合電鍍成本。(3)本發(fā)明的制備方法能獲得具有金屬鍍層、微孔發(fā)泡層和實心芯層三層結(jié)構(gòu)的塑料電鍍制品，在結(jié)構(gòu)性能方面更優(yōu)越。本發(fā)明所獲得的具有微孔發(fā)泡層和實心芯層二層結(jié)構(gòu)的塑料制品，表層經(jīng)過粗化以及后續(xù)電鍍工藝階段時，可形成具有倒扣結(jié)構(gòu)的金屬鍍層，從而獲得鍍層與塑料附著力強的具有金屬鍍層、微孔發(fā)泡層和實心芯層三層結(jié)構(gòu)的高性能塑料電鍍制品。


圖1為本發(fā)明塑料電鍍制品制備方法的注射成型原理示意 圖2為采用本發(fā)明塑料電鍍制品制備方法制備的注塑制品橫截面結(jié)構(gòu)示意 圖3為圖2的局部放大 圖4為采用本發(fā)明塑料電鍍制品制備方法制備的塑料電鍍制品橫截面結(jié)構(gòu)示意 圖5為圖4的局部放大圖。
具體實施例方式一種塑料電鍍制品制備方法，其包括有:
(1)塑料粒子通過料斗進入注塑機料筒；
(2)注塑機利用螺桿轉(zhuǎn)動和料筒加熱塑化塑料粒子，同時向注塑機料筒通入超臨界流體，形成聚合物熔體/超臨界流體均相體系；超臨界流體達到設(shè)定量后停止供應(yīng)，螺桿繼續(xù)塑化，得到未吸收超臨界流體的聚合物熔體；
(3)螺桿前移，聚合物熔體/超臨界流體均相體系率先注入模具，形成產(chǎn)品的表層微孔發(fā)泡層，后續(xù)注入模具的未吸收超臨界流體的聚合物熔體形成產(chǎn)品芯層，最終制得表層微孔發(fā)泡，實心芯層的塑料制品；
(4 )將表層微孔發(fā)泡，實心芯層的塑料制品通過電鍍工藝進行電鍍，最終制得表層微孔發(fā)泡，實心芯層的塑料電鍍制品。首先，塑料粒子從料斗進入注塑機料筒，在螺桿的剪切和料筒加熱的作用下逐漸被塑化成聚合物熔體，同時向注塑機料筒中通入超臨界流體，超臨界流體的注入流量、時間和壓力根據(jù)制品體積大小以及制品表面微孔尺寸和密度設(shè)定。聚合物熔體與超臨界流體在注塑機螺桿的剪切作用下被混合均勻，并在螺桿前端形成聚合物熔體/超臨界流體均相體系。超臨界流體注入一定量后停止注入，此時螺桿繼續(xù)后退進行塑化儲料動作，當儲料量達到設(shè)定之后螺桿停止轉(zhuǎn)動。隨后執(zhí)行注射動作，此時率先注入成型模具的聚合物熔體/超臨界流體均相體系，在快速泄壓條件下形成產(chǎn)品的表層微孔發(fā)泡層，后續(xù)注入模具的未吸收超臨界流體的聚合物熔體形成產(chǎn)品芯層，最終制得表層微孔發(fā)泡，實心芯層的塑料制品。因為此時產(chǎn)品表面已經(jīng)形成大量微孔，所以它可以大大簡化傳統(tǒng)電鍍工藝中粗化和還原兩個過程。隨后通過超聲波除蠟、除油、粗化、中和還原、催化、解膠、化學鎳、預(yù)鍍鎳、鍍銅、鍍鎳和鍍鉻等電鍍工藝進行電鍍，獲得塑料電鍍制品。在步驟(I)中，所述塑料粒子為電鍍級熱塑性或熱固性材料，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龍、聚苯乙烯、玻璃纖維增強酚醛樹脂材料以及高分子復(fù)合材料或高分子合金等。在步驟(2)中，超臨界流體為CO2或N2或者其他的超臨界流體；有序定量控制超臨界流體注入流量、壓力和時間，在注塑機螺桿計量室最前端形成聚合物熔體/超臨界流體均相體系，其后為未吸收超臨界流體的聚合物熔體。在步驟(3)中，注塑機螺桿快速前移使聚合物熔體/超臨界流體均相體系率先進入模具，而當注塑機的螺桿繼續(xù)前移時，未吸收超臨界流體的聚合物熔體后進入模具。在步驟(4)中，塑料制品表層微孔經(jīng)過粗化處理后會形成倒扣狀的凹坑，電鍍后形成具有倒扣結(jié)構(gòu)的金屬鍍層；制得的塑料電鍍制品包括有金屬鍍層、微孔發(fā)泡層和實心芯層。如圖1所示，所述注塑機包括有料筒1，料筒I的上部設(shè)有料斗9，料筒I內(nèi)設(shè)有螺桿3，并通過設(shè)置于料筒I外周的加熱器2給料筒進行加熱，模具5固定于料筒I的前端并與料筒I配合，在所述螺桿3的均化段接入超臨界流體，通過供氣單元8提供超臨界流體，并利用計量單元7控制超臨界流體注入時間。首先，將充分干燥的塑料粒子(本實施例為電鍍級ABS)通過料斗9進入注塑機料筒1，通過加熱器控制料筒I溫度為190-250°C，并設(shè)定模具5前模的溫度為70-75°C，后模的溫度為25°C。通過螺桿3塑化ABS，并在塑化過程中，利用供氣單元8提供超臨界CO2流體，超臨界CO2流體流量為0.3 0.5kg/h,通過計量單元7控制超臨界CO2注入時間為I 5s，停止注入時間為3 8s。具體超臨界流體參數(shù)設(shè)置根據(jù)成型的制品而定，比如，制品體積越大、表面微孔尺寸越小、密度越大則要適當加大超臨界流體流量，延長超臨界流體注入和停止注入的時間。進入料筒I的超臨界CO2與熔融后的ABS熔體混合，并通過螺桿3剪切作用混合均勻，在螺桿3前端形成超臨界C02/ABS熔體均相體系4。計量單元7停止超臨界CO2注入，螺桿3繼續(xù)塑化未塑化的ABS，當儲料量達到設(shè)定之后螺桿3停止轉(zhuǎn)動。隨后執(zhí)行注射動作，此時率先注入模具5的超臨界CO2ABS熔體均相體系4在快速泄壓條件下形成產(chǎn)品的表層微孔發(fā)泡層并均勻分布在模具型腔表面，后續(xù)注入模具的未吸收超臨界CO2的ABS熔體6形成產(chǎn)品實心芯層，充模完成后，迅速冷卻使產(chǎn)品保壓定型，得到厚度為100 -200iim且含有I 一 10 ii m直徑大小微孔發(fā)泡層10、實心芯層11的塑料制品，如圖2及圖3所示。最后通過超聲波除蠟、除油、粗化、還原、催化、解膠、化學鎳、預(yù)鍍鎳、鍍銅、鍍鎳和鍍鉻等工藝進行塑料制品電鍍，在塑料制件表面上電沉積30 — 50 ii m左右厚度的金屬鍍層12(如圖4及圖5所示)，最終獲得ABS塑料電鍍制品。其中借助于注塑產(chǎn)品表面已經(jīng)形成的大量微孔10，可以大大簡化傳統(tǒng)電鍍工藝中的化學粗化和還原過程，并形成具有倒扣結(jié)構(gòu)的金屬鍍層12，從而大幅提高鍍層結(jié)合力，獲得高性能的ABS塑料電鍍制品。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種塑料電鍍制品制備方法，其特征在于，其包括有: (1)塑料粒子通過料斗進入注塑機料筒； (2)注塑機利用螺桿轉(zhuǎn)動和料筒加熱塑化塑料粒子，同時向注塑機料筒通入超臨界流體，形成聚合物熔體/超臨界流體均相體系；超臨界流體達到設(shè)定量后停止供應(yīng)，螺桿繼續(xù)塑化，得到未吸收超臨界流體的聚合物熔體； (3)螺桿前移，聚合物熔體/超臨界流體均相體系率先注入模具，形成產(chǎn)品的表層微孔發(fā)泡層，繼續(xù)注入模具的未吸收超臨界流體的聚合物熔體形成產(chǎn)品芯層，最終制得表層微孔發(fā)泡，實心芯層的塑料制品； (4 )將表層微孔發(fā)泡，實心芯層的塑料制品通過電鍍工藝進行電鍍，最終制得具有金屬鍍層、微孔發(fā)泡層和實心芯層三層結(jié)構(gòu)的塑料電鍍制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料電鍍制品制備方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述塑料粒子為電鍍級熱塑性或熱固性材料，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龍、聚苯乙烯、玻璃纖維增強酚醛樹脂材料以及高分子復(fù)合材料或高分子合金等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料電鍍制品制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，超臨界流體為CO2或N2 ;有序定量控制超臨界流體注入流量、壓力和時間，在注塑機螺桿計量室最前端形成聚合物熔體/超臨界流體均相體系，其后為未吸收超臨界流體的聚合物熔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料電鍍制品制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，注塑機螺桿快速前移使聚合物熔體/超臨界流體均相體系率先進入模具，而當注塑機的螺桿繼續(xù)前移時，未吸收超臨界流體的聚合物熔體后進入模具。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料電鍍制品制備方法，其特征在于，在步驟(4)中，塑料制品微孔發(fā)泡層經(jīng)過粗化處理后會形成倒扣狀的凹坑，電鍍后形成具有倒扣結(jié)構(gòu)的金屬鍍層。
6.一種如權(quán)利要求1至5任意一項所述的塑料電鍍制備方法制得的塑料電鍍制品，其特征在于，其包括有:由內(nèi)至外分布的實心芯層、微孔發(fā)泡層及金屬鍍層。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塑料電鍍制品，其特征在于，所述微孔發(fā)泡層的厚度為100-200um。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塑料電鍍制品，其特征在于，所述微孔發(fā)泡層包含有多個微孔，所述微孔的直徑為1 一 10 Pm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塑料電鍍制品，其特征在于，所述金屬鍍層的厚度為30-.50 u m.
全文摘要
本發(fā)明公開了一種塑料電鍍制品及其制備方法，該制備方法包括有在塑料注射機上通入超臨界流體，并通過有序定量控制超臨界流體的注入，制備表層微孔發(fā)泡實心芯層的塑料制品；塑料制品通過電鍍工藝進行電鍍，形成具有倒扣結(jié)構(gòu)的金屬鍍層，從而獲得鍍層與塑料結(jié)合力強的具有金屬鍍層、微孔發(fā)泡層和實心芯層三層結(jié)構(gòu)的高性能塑料電鍍制品。本發(fā)明利用塑料制品表層的大量微孔，縮短和優(yōu)化傳統(tǒng)塑料電鍍工藝中的粗化和還原等重要電鍍過程，具有電鍍時間短、電鍍能耗與污染少、綜合電鍍成本低等特點。同時由于注射成型塑料制品時表層發(fā)泡，從而改善了制品的縮水和翹曲變形等問題，并可節(jié)約塑料粒子原材料，減輕制品重量，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號B29C45/16GK103144244SQ201310089950
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者楊桂萍, 彭響方, 文勁松, 王彬彬, 彭松, 凌華春 申請人:四維爾丸井(廣州)汽車零部件有限公司, 華南理工大學