用于注塑-方法中的复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有聚合基体和无机填料的复合材料。
【背景技术】
[0002] 塑料-注塑方法被证明有利于大批量地成本有效地制造塑料工件。其允许以高的 精确度和/或高的生产速率来制造部件。用合适的注塑-工具，可以实现复杂的几何形状， 还可以制造内螺纹和其它的凹陷（hinterschnitten)的结构。同样可以在一个工序中制造 由不同的塑料种类构成的组件。
[0003] 在注塑-方法中制造的工件的强度来源于所使用的塑料组成。所使用的塑料必须 是热塑性的，从而能够在高压下将其以液态熔体的形式引入到注塑_模具中，然后在此处 使其凝固。对于注塑，例如使用热塑性聚合物，聚丙烯PP、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚碳酸 酯PC、聚苯乙烯PS、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-共聚物ABS、聚酰胺PA、聚甲醛P0M，但也使 用聚酯和聚氯乙稀PVC。
[0004] 通过添加合适的功能性填料，可以影响塑料的性能，例如弹性和机械强度。例如玻 璃纤维和硅灰石的功能性填料尤其用于提高聚酯、聚酰胺和聚丙烯的硬度和抗弯强度。同 样地，对于例如环氧树脂的热固性反应树脂使用这样的填料，以由此避免由于收缩而造成 的应力裂纹。
[0005] 由于各种原因，使用塑料-组件对于某些用途而言可能是不可行或者不希望的。 例如，塑料_部件可达到的机械强度对于某些应用而言可能是不足的。在其它的情况中，例 如对于高价的消费品，塑料_组件尽管可比的性能却是不希望的，因为消费者通常将塑料 与廉价_产品作关联。
[0006] 相比于塑料，金属材料具有不同的优点。对于金属材料而言，存在用于成本有效地 大批量生产的不同的方法，例如压铸-方法。在该方法中，在高压下将液态的金属熔体，例 如铝、镁或者锌压入可多次使用的浇铸模具中，其在此处凝固。
[0007] 由于相对于塑料-注塑而言受限的浇铸模具的可能性，用金属-压铸来制造成型 复杂的工件是更复杂的，因为尤其可能需要更多后处理步骤。例如不可以用压铸_方法直 接地制造内螺纹，而必须注入相应的钢芯，其随后在进一步的工序中被再次去除。
[0008] 已知具有金属粉末作为填料的环氧树脂-预聚物(所谓的"金属填充的环氧树 脂"）。所产生的物料可以作为可固化的材料例如用于修理金属工件或者用于将导体印制 到板坯上。然而，这样的环氧树脂-材料是热固性塑料，其不适合于注塑-方法。
[0009] 同样地已知具有金属粉末作为填料的热塑性聚合物。然而，其仅具有小的机械强 度。应用领域例如是快速原型法，其中逐层地用激光烧结用铝粉填充的聚酰胺。
[0010] 从EP0185783A1中已知用于制造电子装置的屏蔽无线电频率的外壳的热塑性组 合物。该组合物由热塑性聚合物、粗的金属薄片、导电纤维和导电碳粉构成。
[0011] JP63205362同样公开了用于制造屏蔽无线电频率的部件的热塑性组合物，其由 热塑性聚合物、分布在聚合物中的具有非常低的熔点的金属合金颗粒和作为填料的玻璃纤 维构成。一起混合和挤出聚合物/填料-粒料和（Pb-Sn-Sb)-合金薄片，其中在挤出温度 下该金属熔化，并且通过混合相应地细致地分布在聚合物中。软的金属-合金具有小的机 械稳定性。
[0012] JP2006096966展示了用于制造屏蔽无线电频率的部件的热塑性组合物。拉伸细 的钢纤维和玻璃纤维的绞束、用尼龙-66-聚合物浸渍、挤出，并且以约12mm的长度粒化。 将该纤维/尼龙-粒料和正常的尼龙-粒料以约1:1的重量比一起挤出。长的纤维长度导 致复合材料不适合于细致的结构。
[0013] 还已知由硬铁素体粉末和热固性或者热塑性聚合物构成的复合材料，其用于制造 同样仅具有相对小的机械强度的永磁体。
[0014] 相应地存在这样的需求，即结合压铸-方法和注塑-方法的优点，或者使这样的制 造方法可以用于不能够压铸的金属。
[0015] 本发明的目的 本发明的目的是提供不具有以上所提及的和其它的缺点的材料。特别地，应可以用注 塑-方法加工这样的材料。在加工之后，该材料应例如在强度、传导性、比重和外观方面具 有尽可能类似金属的性能。
[0016] 这些和其它的目的通过根据独立权利要求的本发明的复合材料、由这样的本发 明复合材料构成的本发明的工件和半成品、用于制造这样的复合材料的本发明的组分盒 (Kits)、这样的复合材料的根据本发明的用途和用于制造这样的复合材料的本发明的方法 来实现。其它的优选的实施方案存在于从属权利要求中。
【发明内容】
[0017] 具有聚合基体组分和颗粒状填充组分的本发明的复合材料包含20-60体积％，优 选20-50体积％的热塑性聚合物；15-60体积％的第一颗粒状填充组分，其中所提到的第一 填充组分选自粉末状的金属、金属氧化物、共价的碳化物、类金属（metallartig)的碳化物 或者这样的粉末的混合物；5-30体积％的第二颗粒状填充组分，其中所提到的第二填充组 分是粉末形式的无机和/或矿物材料；和1-15体积％的增粘剂。
[0018]在此，体积含量Vi由确定的组合物的各个组分i的重量含量mi除以该组分的比密 度Pi来计算，即：Vi=m; /P
[0019] 相对体积含量(体积％)定义为rv,; =Vi/ ，相对重量含量(重量％)为；= nii/n^.。那么，从相对重量含量换算到相对体积含量的公式为：
或者相反地，从相对体积含量换算到相对重量含量：
[0020] 在本说明书的范围内，术语"金属"既表示纯金属，也表示金属合金。术语"聚合 物"既表示纯聚合物，也表示共聚物和聚合物掺合物。
[0021] 有利地，所述的热塑性聚合物的含量为33-44体积％，和/或第一填充组分的含量 为29 - 51体积％，和/或第二填充组分的含量为8 - 21体积％，和/或增粘剂的含量为6 - 9 体积％。
[0022] 在这样的本发明复合材料的一个有利的实施方案中，第一填充组分含有粉末状的 选自青铜、黄铜、铜、铁、钢、锌、镁、铝的金属或者这样的粉末的混合物。
[0023] 在这样的本发明复合材料的另一个有利的实施方案中，第一填充组分含有粉末状 的选自金、银、铂、钯、钨的金属或者含有这样的金属的合金或者这样的粉末的混合物。
[0024] 在这样的本发明复合材料的另一个有利的实施方案中，第一填充组分含有粉末形 式的铁磁性金属氧化物。
[0025] 在本发明的复合材料中，第二填充组分有利地选自硅灰石、玻璃纤维、煅烧的硅 石、煅烧的高岭土或者它们的混合物。
[0026] 本发明的复合材料的热塑性聚合物有利地含有至少一种聚酰胺和/或聚酰胺-共 聚物。
[0027]有利地，本发明的复合材料含有具有三个烷氧基和一个具有氨基官能度的烷基的 硅烷和具有三个烷氧基和一个具有环氧官能度的烷基的硅烷构成的混合物作为增粘剂。在 这样的实施方案中，增粘剂特别有利地为3-氨基丙基二乙氧基硅烷和3-(2, 3-环氧丙氧 基）_丙基三甲氧基硅烷的混合物。
[0028] 在本发明的复合材料的另一个实施方案中，所述的增粘剂含有马来酸酐-接枝的 聚乙烯或者马来酸酐-接枝的聚丙烯。
[0029] 有利地，本发明的复合材料是粒化的。这允许容易地用于传统的注塑-装置中。
[0030] 本发明的工件和半成品由这样的本发明的复合材料制造。
[0031] 用于制造本发明复合材料的本发明的组分盒，以分开的形式和/或混合但是尚未 加工的形式包含复合材料的每种组分。这意味着，每种组分以纯类的粉末的形式存在，或者 组分的两种或者更多种已经预混，即以粉末混合物的形式存在，或者以粉末和液体增粘剂 的混合物的形式存在。于是，这样的组分盒可以任选地在组分预混之后直接输送到捏和机 中，然后在其中产生本发明的复合材料。
[0032] 对于本发明的用途，本发明的复合材料用于以注塑-方法或者吹塑-方法制造工 件。
【具体实施方式】
[0033] 以下给出的实施例用于更好地阐述本发明，而不意于将本发明限制于在此公开的 特征。
[0034] 以下以不同的组分含量来描述本发明复合材料的组合物的不同的实施方案。各自 用具有不同的颗粒形态的五种不同的金属粉末来实施实施例(参见表1)。
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