本發(fā)明涉及一種可激光直接成型高分子復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

lds(laserdirectstructuring)激光直接成型技術(shù)是一種專業(yè)鐳射加工、射出與電鍍制程的3d-mid生產(chǎn)技術(shù)，其原理是將普通的塑膠元件/電路板賦予電氣互連功能、支撐元器件功能和塑料殼體的支撐、防護(hù)等功能，以及由機(jī)械實(shí)體與導(dǎo)電圖形結(jié)合而產(chǎn)生的屏蔽、天線等功能結(jié)合于一體，形成所謂3d-mid。過(guò)去傳統(tǒng)塑膠元件要具有電氣性能，需通過(guò)與金屬焊接等工序來(lái)完成，其制品不易做到微小化、高精度化。而添加了lds助劑可使塑膠制件(如手機(jī)天線等)通過(guò)鐳射雕刻和化學(xué)電鍍等工序后，直接具有電氣互連功能，使塑膠產(chǎn)品做到微小化、高精度。在一種新型的塑料件上利用激光鐳射技術(shù)直接三維打印電路板的技術(shù)，顯而易見(jiàn)，不再需要傳統(tǒng)的電路板，線路設(shè)計(jì)也更靈活，同時(shí)零件的組裝也更方便，最重要的是可以使產(chǎn)品的體積顯著縮小。目前最常見(jiàn)的應(yīng)用是手機(jī)天線，一般常見(jiàn)手機(jī)天線內(nèi)建方法，大多采用將金屬片以塑膠熱融方式固定在手機(jī)背殼或是將金屬片直接貼在手機(jī)背殼上，lds可將天線直接雷射在手機(jī)外殼上，不僅避免了內(nèi)部手機(jī)金屬干擾，而且縮小了手機(jī)體積。

并不是所有的高分子材料都可以用于lds成型，要實(shí)現(xiàn)lds工藝，關(guān)鍵是要在高分子材料中添加一種或多種有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物(激光敏感添加劑)，經(jīng)過(guò)激光照射后，使有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物還原，并釋放出金屬粒子集聚成金屬顆粒，金屬顆粒黏附在被激光燒蝕過(guò)的樹(shù)脂表面形成金屬核心，這種金屬核心在后續(xù)的無(wú)電化學(xué)鍍過(guò)程起著重要作用。故所謂的lds高分子復(fù)合材料是指一種內(nèi)含有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物激光敏感添加劑的改性高分子材料。

目前，大部分lds高分子復(fù)合材料使用的lds助劑均為cu-cr尖晶石類的激光敏感添加劑，其中含有重金屬cr，具有毒性，會(huì)污染環(huán)境，而且其顏色為黑色，故而無(wú)法制成淺色高分子材料以及其他不同顏色的高分子材料，限制了它的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料，其具有較好的lds性能，能用于配置不同顏色，而且無(wú)毒環(huán)保。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料，由以下重量份數(shù)的組分制備而成：聚碳酸酯52～86份，abs0～30份，增韌劑4～6份，潤(rùn)滑劑0.1～1份，抗氧劑0.2～2份，改性激光敏感添加劑9～13份；

所述改性激光敏感添加劑的制備步驟為：

s1.將質(zhì)量比為16:3:3的硼酸、正丁醇、乙二醇混合均勻后得到混合溶液，攪拌條件下升溫至75℃，用分水器將混合溶液中生成的水分離出去直至沒(méi)有水生成，得到硼酸酯；

s2.將質(zhì)量比為(2～6):6:1的堿式磷酸銅、鈦白粉、氧化鈰混合均勻后得到激光敏感添加劑，將質(zhì)量比為1:1的硅烷偶聯(lián)劑kh550、硼酸酯混合均勻后得到改性劑，以99:1的質(zhì)量比將激光敏感添加劑、改性劑加入高速攪拌機(jī)中，80℃、450轉(zhuǎn)/min轉(zhuǎn)速下攪拌均勻后得到改性激光敏感添加劑。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述增韌劑為mbs。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述潤(rùn)滑劑為pets。pets是季戊四醇硬脂酸酯的英文簡(jiǎn)寫。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述抗氧劑由等質(zhì)量的抗氧劑1010和抗氧劑pepq混合而成。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供上述淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料的制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，技術(shù)方案是：

一種淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

按照重量份數(shù)稱取各組分后混合均勻得到混合料，將混合料加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口中，熔融擠出后從模頭的出口引出，水冷后用切粒機(jī)切粒得到淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料。

優(yōu)選地，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為300～350轉(zhuǎn)/min。

優(yōu)選地，熔融擠出的溫度為250～310℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1)本發(fā)明采用的激光敏感添加劑中主要成分堿式磷酸銅具有優(yōu)異的lds性能，其顏色為淺綠色，鈦白粉是一種白色顏料，氧化鈰則具有很強(qiáng)的光散射和漫反射能力，能提高白度，因此添加了該激光敏感添加劑的高分子材料的顏色是淺灰色，能用于配制不同的顏色。

2)本發(fā)明采用的激光敏感添加劑不含鉻元素，因此無(wú)毒環(huán)保；而且用堿式磷酸銅制備的lds高分子復(fù)合材料的激光加工窗口寬，無(wú)電化學(xué)鍍沉積的金屬鍍層比較致密，性能優(yōu)良。

3)本發(fā)明采用的激光敏感添加劑為無(wú)機(jī)材料，與有機(jī)材料聚碳酸酯之間的兼容性不佳，導(dǎo)致激光敏感添加劑在基體樹(shù)脂中分散不均勻，不能充分發(fā)揮其lds性能，且會(huì)降低材料的機(jī)械性能，因此本發(fā)明合成制得了硼酸酯，并用其與硅烷偶聯(lián)劑kh550制成改性劑，用其對(duì)激光敏感添加劑進(jìn)行表面改性處理，有效改善了激光敏感添加劑與聚碳酸酯之間的兼容性，改性激光敏感添加劑能均勻地分散于聚碳酸酯中，從而進(jìn)一步提高了lds高分子復(fù)合材料的lds性能，而且對(duì)機(jī)械性能的影響較??；此外，本發(fā)明制得的改性劑中含有耐高溫的硅、硼元素，因此還能有效提高lds高分子復(fù)合材料的耐熱性能。

3)本發(fā)明所添加的增韌劑能消除激光敏感添加劑對(duì)lds材料的沖擊性能所產(chǎn)生的不良影響，有效改善了lds高分子復(fù)合材料的沖擊性能。

4)在雙螺桿擠出機(jī)的擠出過(guò)程中，螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)低的話不利于各組分的均勻分散，過(guò)高的話則會(huì)由于剪切過(guò)于劇烈而導(dǎo)致物理性能的下降，因而本發(fā)明選取了較為適中的螺桿轉(zhuǎn)速范圍，從而進(jìn)一步提高了lds高分子復(fù)合材料的物理性能。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料，由以下重量份數(shù)的組分制備而成：聚碳酸酯86份，abs0份，mbs5份，pets1份，由等質(zhì)量的抗氧劑1010和抗氧劑pepq混合而成的抗氧劑1份，改性激光敏感添加劑9份。

該淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：

s1.將質(zhì)量比為16:3:3的硼酸、正丁醇、乙二醇混合均勻后得到混合溶液，攪拌條件下升溫至75℃，用分水器將混合溶液中生成的水分離出去直至沒(méi)有水生成，得到硼酸酯；

s2.將質(zhì)量比為2:6:1的堿式磷酸銅、鈦白粉、氧化鈰混合均勻后得到激光敏感添加劑，將質(zhì)量比為1:1的硅烷偶聯(lián)劑kh550、硼酸酯混合均勻后得到改性劑，以99:1的質(zhì)量比將激光敏感添加劑、改性劑加入高速攪拌機(jī)中，80℃、450轉(zhuǎn)/min轉(zhuǎn)速下攪拌均勻后得到改性激光敏感添加劑；

s3.按照重量份數(shù)稱取各組分后混合均勻得到混合料，將混合料加入螺桿轉(zhuǎn)速為300～350轉(zhuǎn)/min的雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口中，250～310℃溫度下熔融擠出后從模頭的出口引出，水冷后用切粒機(jī)切粒得到淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料。

實(shí)施例2

淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料，由以下重量份數(shù)的組分制備而成：聚碳酸酯84份，abs0份，mbs4份，pets0.1份，由等質(zhì)量的抗氧劑1010和抗氧劑pepq混合而成的抗氧劑0.2份，改性激光敏感添加劑11份。

該淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：

s1.將質(zhì)量比為16:3:3的硼酸、正丁醇、乙二醇混合均勻后得到混合溶液，攪拌條件下升溫至75℃，用分水器將混合溶液中生成的水分離出去直至沒(méi)有水生成，得到硼酸酯；

s2.將質(zhì)量比為4:6:1的堿式磷酸銅、鈦白粉、氧化鈰混合均勻后得到激光敏感添加劑，將質(zhì)量比為1:1的硅烷偶聯(lián)劑kh550、硼酸酯混合均勻后得到改性劑，以99:1的質(zhì)量比將激光敏感添加劑、改性劑加入高速攪拌機(jī)中，80℃、450轉(zhuǎn)/min轉(zhuǎn)速下攪拌均勻后得到改性激光敏感添加劑；

s3.按照重量份數(shù)稱取各組分后混合均勻得到混合料，將混合料加入螺桿轉(zhuǎn)速為300～350轉(zhuǎn)/min的雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口中，250～310℃溫度下熔融擠出后從模頭的出口引出，水冷后用切粒機(jī)切粒得到淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料。

實(shí)施例3

淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料，由以下重量份數(shù)的組分制備而成：聚碳酸酯82份，abs0份，mbs6份，pets0.5份，由等質(zhì)量的抗氧劑1010和抗氧劑pepq混合而成的抗氧劑2份，改性激光敏感添加劑13份。

該淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：

s1.將質(zhì)量比為16:3:3的硼酸、正丁醇、乙二醇混合均勻后得到混合溶液，攪拌條件下升溫至75℃，用分水器將混合溶液中生成的水分離出去直至沒(méi)有水生成，得到硼酸酯；

s2.將質(zhì)量比為6:6:1的堿式磷酸銅、鈦白粉、氧化鈰混合均勻后得到激光敏感添加劑，將質(zhì)量比為1:1的硅烷偶聯(lián)劑kh550、硼酸酯混合均勻后得到改性劑，以99:1的質(zhì)量比將激光敏感添加劑、改性劑加入高速攪拌機(jī)中，80℃、450轉(zhuǎn)/min轉(zhuǎn)速下攪拌均勻后得到改性激光敏感添加劑；

s3.按照重量份數(shù)稱取各組分后混合均勻得到混合料，將混合料加入螺桿轉(zhuǎn)速為300～350轉(zhuǎn)/min的雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口中，250～310℃溫度下熔融擠出后從模頭的出口引出，水冷后用切粒機(jī)切粒得到淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料。

實(shí)施例4

淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料，由以下重量份數(shù)的組分制備而成：聚碳酸酯72份，abs10份，mbs5份，pets1份，由等質(zhì)量的抗氧劑1010和抗氧劑pepq混合而成的抗氧劑1份，改性激光敏感添加劑13份。

該淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料的制備方法與實(shí)施例3相同。

實(shí)施例5

淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料，由以下重量份數(shù)的組分制備而成：聚碳酸酯62份，abs20份，mbs4.5份，pets0.6份，由等質(zhì)量的抗氧劑1010和抗氧劑pepq混合而成的抗氧劑0.8份，改性激光敏感添加劑13份。

該淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料的制備方法與實(shí)施例3相同。

實(shí)施例6

淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料，由以下重量份數(shù)的組分制備而成：聚碳酸酯52份，abs30份，mbs5.5份，pets0.4份，由等質(zhì)量的抗氧劑1010和抗氧劑pepq混合而成的抗氧劑1.6份，改性激光敏感添加劑13份。

該淺色可激光直接成型高分子復(fù)合材料的制備方法與實(shí)施例3相同。

對(duì)比例1

與實(shí)施例1所不同的是改性激光敏感添加劑的制備步驟中沒(méi)有使用硼酸酯。

對(duì)比例2

與實(shí)施例1所不同的是激光敏感添加劑中不包含鈦白粉和氧化鈰。

對(duì)比例3

與實(shí)施例1所不同的是激光敏感添加劑中不包含氧化鈰。

對(duì)比例4

與實(shí)施例1所不同的是激光敏感添加劑替換為cu-cr尖晶石。

對(duì)比例5

與實(shí)施例1所不同的是激光敏感添加劑沒(méi)有經(jīng)過(guò)改性處理。

經(jīng)測(cè)試，實(shí)施例1-6、對(duì)比例1-3的各項(xiàng)性能如表1所示：

表1

關(guān)于機(jī)械性能(拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、缺口沖擊強(qiáng)度)，實(shí)施例1-6、對(duì)比例1-4均明顯好于對(duì)比例5，表明改性處理能有效消除激光敏感添加劑對(duì)機(jī)械性能的不良影響。

關(guān)于材料顏色，可用表1中的l*值來(lái)表征，l*值越高表明顏色越淺，實(shí)施例1-6、對(duì)比例1的l*值處于最高水平，然后從高到低依次是對(duì)比例3、對(duì)比例5、對(duì)比例2、對(duì)比例4，表明本發(fā)明的顏色最淺，硼酸酯對(duì)顏色的影響較小(對(duì)比例1)，氧化鈰對(duì)顏色的變淺有一定貢獻(xiàn)(對(duì)比例3)，但不如鈦白粉的貢獻(xiàn)大(對(duì)比例2)，改性處理能有效提高激光敏感添加劑的分散性(對(duì)比例5)，cu-cr尖晶石的顏色最深(對(duì)比例4)。

關(guān)于lds性能，可用表1中的pi值來(lái)表征，pi值越高表明lds性能越好，實(shí)施例1-6、對(duì)比例1、2的pi值處于最高水平，然后從高到低依次是對(duì)比例3、對(duì)比例5、對(duì)比例4，表明本發(fā)明的lds性能很好，硼酸酯(對(duì)比例1)、鈦白粉(對(duì)比例2)對(duì)lds性能的影響較小，氧化鈰(對(duì)比例3)對(duì)lds性能有一定的影響，改性處理能有效提高激光敏感添加劑的分散性(對(duì)比例5)，cu-cr尖晶石的lds性能相對(duì)較差(對(duì)比例4)。

關(guān)于耐熱性能，可用表1中的熱變形溫度來(lái)表征，熱變形溫度越高表明耐熱性能越好，實(shí)施例1-6、對(duì)比例2、3的熱變形溫度處于最高水平，然后從高到低依次是對(duì)比例4、對(duì)比例1、對(duì)比例5，表明本發(fā)明的耐熱性能很好，cu-cr尖晶石的耐熱性能一般(對(duì)比例4)，硼酸酯(對(duì)比例1)對(duì)耐熱性能的影響較大，改性處理(對(duì)比例5)對(duì)耐熱性能的影響最大，說(shuō)明硼酸酯和硅烷偶聯(lián)劑kh550均是影響耐熱性能的重要因素。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理以及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。