金属与塑胶的复合体及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属与塑胶材料一体化的制造技术，尤其是关于一种能够提供防水、 防尘和防震功效的金属与塑胶复合体及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着制造业的发展和延伸，将金属与塑胶材料（树脂、弹性体等高分子材料）一体 化复合的技术，在汽车、家庭电气化制品、产业设备等部件，乃至个人日常制品的制造业等 广阔产业领域都有非常大的需求。而制造技术发展将金属的强度和刚性与塑胶材料的可塑 性的有效结合，提供了更宽泛的应用领域。通过可行的技术手段能够实现金属与塑胶材料 的一体化结合，对于结合体性能的要求，既要满足二者间的结合强度（不能轻易分开），还 应满足二者结合的紧密性（即，防尘防水性），而利用塑胶材料对金属构件的外露部进行包 覆和粘附，也进一步提升了这类部件的加工性能。针对这些需求，相关的研究和应用也陆续 被报道。
[0003] 金属构件与塑胶材料（塑件）的结合强度和紧密度提升始终是被关注的问题， 考虑到对制造/使用环境和生产者的影响以及可能加速塑胶的老化，选择不使用粘接剂 的更合理的结合方法成为更多生产者的追求，注塑结合技术也因此被广泛应用。例如，CN 200780047587. X中公开了一种将钛合金制的部件与热塑性树脂组合物一体化得到的复合 体及其制造方法，这种通过选择经表面处理的钛合金构件与高硬度结晶性树脂组合物的注 射结合而提高其结合性的复合体，适合在需要移动便携使用的各种电子设备、家电制品、医 疗设备、车辆用构造部件、车辆搭载用品、其它的电气部件、耐腐蚀性外装部件等中使用，该 技术的研究认为，针对钛合金基材的性质，选择适当具有结晶性的树脂组合物（以聚苯硫 醚树脂为主要成分的第1树脂组合物，或者是以聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂为主要成分的 第2树脂组合物），通过注射成形而直接结合于钛合金基材上，能够提供钛合金制部件与树 脂组合物难以剥离而被一体化了的复合体。对该技术的研究还证明，若使用的树脂组合物 不同（主要成分改变），其与钛合金构件的结合力则明显下降。
[0004] 目前已经有报道的金属与塑胶材料复合体中，对塑胶材料的选择多集中在硬胶性 材料，例如结晶型（或者说不推荐选择无定形材料）且具有适当的强度，从而满足二者结合 面的气密性同时应提供复合体的可加工性。进一步的研究也发现，针对金属（金属材料或 合金材料）的种类和性质，塑胶材料的选择及二者的结合工艺（注塑结合工艺）选择，都对 最终得到的复合体的特性和能提供的功效带来明显不同结果。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种金属与塑胶的复合体，选择柔性塑胶/弹性体作为用于结合成型 的塑胶材料，在满足二者间结合强度的同时，更能赋予该复合体抗冲击的优点，从而拓宽其 应用范畴。
[0006] 本发明还提供了所述金属与塑胶的复合体的制造方法，针对所选择的塑胶材料特 性，配合相应的成型和处理工艺，从而得到金属与塑胶结合力优良的复合体。
[0007] 本发明提供的一种包含金属材料和塑胶材料的复合体，该复合体为将结合面经化 学处理成至少部分区域具有纳米级凹凸结构的金属构件与塑胶材料结合成，金属构件与塑 胶材料在该区域呈镶嵌结构的紧密结合，所述金属构件包括金属材料或合金材料构件，所 述塑胶材料的主要成分为聚醚嵌段酰胺，且该塑胶材料具有单层或叠层结构。
[0008] 本发明还提供了所述包含金属材料和塑胶材料的复合体的制备方法，包括以下过 程：
[0009] 将结合面经化学处理成至少部分区域为纳米级凹凸结构的金属构件基材置于模 具的模腔内；
[0010] 向已置入所述金属构件基材的模腔中注入所述塑胶材料而使塑胶材料成型的同 时与金属构件相接合，且金属构件通过所述结合面与塑胶材料呈镶嵌结构的紧密结合，得 到所述复合体。
[0011] 本发明的方案中，选择聚醚嵌段聚酰胺（PEBA)作为与金属构件结合的塑胶材料， 利用其兼具热塑体和弹性体特点的性质（或者称柔性塑胶），通过适当的成型结合技术与 金属构件形成的复合体，使PEBA在成型过程中与表面经化学处理而具有纳米级凹凸结构 (或者说表面被结构化）的金属构件在结合面呈镶嵌结构而紧密结合，不仅具有优良的结 合强度，用于制品的外壳或连接部件，相比于目前普遍使用硬胶材料而制成的同类产品，更 赋予了优良的抗冲击性，当结合于金属构件的表面，则在实现二者结合部的密封效果的同 时，也为该产品提供了抗冲击（例如防摔、放撞击）的效果；并且采用本发明的复合体制成 的结构部件用于产品的组装结合时，无论是该复合体之间还是与其它部件之间，都能够通 过部件间的"软硬搭配组接"而易于使部件之间的结合可在无需密封件的情况下保证紧密 性和密闭性；而这样的复合体，可以替代传统工艺中，多个零件的装配组合达到的效果，并 同时达到精简产品结构和优化体积等效果。
[0012] 另一方面，本发明还探索了采用PEBA作为注塑材料与金属（包括金属或合金）结 合过程中，材料的筛选与结合工艺之间的匹配，为实现连续化生产奠定了基础。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明实施例提供的复合体产品示意图，图中，金属构件与PEBA塑胶经注 塑结合工艺通过结合面形成紧密结合。
[0014] 图2是本发明实施例提供的具有多层结构的复合体产品示意图，金属构件与PEBA 塑胶结合的同时，另一种高分子材料也被复合。
[0015] 图3是本发明实施例提供的另一种结构的复合体产品示意图，金属构件同时与包 括PEBA塑胶在内的二种高分子材料复合。
【具体实施方式】
[0016] 本发明提供了一种包含金属材料和塑胶材料的复合体，选择主要组成为聚醚嵌段 酰胺（PEBA)的嵌段共聚物作为与金属构件结合的塑胶材料，通过在金属构件表面的凹凸 微结构中镶嵌结合，所得到的复合体结合力强，且在实现密封的同时，抗冲击性得到提升。
[0017] 聚醚嵌段酰胺的结构可以表示为：H〇-(C〇-PA-C〇-PE-〇)n-H，PA代表聚酰胺链段 (也称尼龙）的单元，PE代表聚醚的单元，即，本发明的实施方案中，所述聚醚嵌段酰胺是选 自由聚酰胺链段与聚醚链段组成的嵌段共聚物，其中酰胺单元含量至少为10%，例如含有 30-90 %酰胺单元的聚醚嵌段酰胺，在具体实施方案中选择了酰胺单元含量为30-60 %的聚 醚嵌段酰胺塑胶。
[0018] 本发明的实施方案中，所使用的聚醚嵌段酰胺塑胶材料中，聚醚嵌段酰胺的数均 分子量 500-20000g/mol。
[0019] 本发明所使用的聚醚嵌段酰胺塑胶材料均来自商品化的工业产品，即，商品化的 PEBA，根据对复合体的应用和加工要求，选择具有适当聚酰胺嵌段（PA)的材料，以获得所 需要的表观硬度，在具体实施方案中，可以使用具有PA6嵌段、PA66嵌段、PA12嵌段、PAll 嵌段、PAl2嵌段、PA6/11嵌段、PA6/12嵌段、PA610嵌段、PA1010嵌段等规格的PEBA材料。 所述PEBA材料可商购或按照需要的结构特征进行合成得到，例如可以使用商购尼龙弹性 体材料PEBAX，其数均分子量可以为700-16000g/mol。
[0020] 本发明的复合体对于所结合的金属构件材质没有特别限制，本文中记载的"金属 构