一种激光直接成型聚丙烯材料及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及一种激光直接成型聚丙烯材料及其制备方法与应用，属于材料技术领域。


背景技术：

2.激光直接成型(lds)是一种集注塑成型、镭射加工与无电化学镀制程于一体的三维模塑互联器件(3d-mid)的生产技术，其利用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动，将激光投照到模塑成型的三维塑料器件上，在几秒钟的时间内，活化出电路图案。简单的说，在成型的塑料支架上，利用激光镭射技术直接在支架上化镀形成金属pattern。该技术适用于手机天线、印制电路板、传感器、微机电系统、全球定位系统移动终端等电子器件的精细电路制作。
3.聚丙烯是世界上增长最快的通用型热塑性树脂，总量仅仅次于聚乙烯和聚氟乙烯，是第三大通用树脂。自1957年聚丙烯实现工业化以来，已成为通用热塑性树脂中历史最短、发展和增长最快的品种。聚丙烯生产工艺简单、原料来源丰富、产品透明度高、无度、密度小、易加工、具有韧性、挠曲性、耐化学品性、电绝缘性好，而且易于进行共聚、共混、填充、增强改性以及合金化等，已经在化工、化纤、建筑、轻工、家电、汽车、包装等工业和医疗领域得到广泛应用，与我们的生产和日常生活密切相关。聚丙烯应用于激光直接成型技术中，由于其本身的表面极性较低，使制备的聚丙烯材料的力学性能较差，影响激光直接成型聚丙烯材料的广泛应用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而，提供一种镀层附着力强、均匀性好的激光直接成型聚丙烯材料及其制备方法。本发明的激光直接成型聚丙烯材料具有非常好的力学性能，完全可以满足智能穿戴设备对激光直接成型材料在工艺和物理性能方面的需要。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种激光直接成型聚丙烯材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯70～90份，激光活化剂5～15份，粗化剂10～30份，增韧剂1～5份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂0.1～1份。通过对激光直接成型聚丙烯材料的组分及含量的选择，使本发明的激光直接成型聚丙烯材料具有优良的力学性能。
6.作为本发明所述激光直接成型聚丙烯材料的优选实施方式，所述聚丙烯是融指为230℃*2.16kg＜5g/min，悬臂梁缺口冲击强度＞20kj/m2。
7.作为本发明所述激光直接成型聚丙烯材料的优选实施方式，所述激光活化剂的制备方法包括以下步骤：
8.(1)将氯化铜溶解在蒸馏水中，搅拌至溶液呈蓝色，得溶液a；
9.(2)将磷酸氢二钠和分散剂分散于蒸馏水中，得溶液b；
10.(3)将溶液b滴加到溶液a，以10℃/min升温速度直至到80℃，搅拌反应至溶液中出
现的蓝色胶状物体转变为淡绿色，抽滤、干燥得粉末，再将粉末置于140～180℃下煅烧2h，得所述激光活化剂。
11.作为本发明所述激光直接成型聚丙烯材料的优选实施方式，所述氯化铜与磷酸氢二钠的重量比为氯化铜：磷酸氢二钠＝1:1～5:3。
12.作为本发明所述激光直接成型聚丙烯材料的优选实施方式，所述分散剂为分子量为3500～9000的聚乙二醇。
13.作为本发明所述激光直接成型聚丙烯材料的优选实施方式，所述粗化剂为高岭土、凹凸棒土、蒙脱土中的至少一种；所述粗化剂的目数为800～2500目。
14.作为本发明所述激光直接成型聚丙烯材料的优选实施方式，所述增韧剂为sebs弹性体、eva弹性体、poe弹性体中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种；所述润滑剂ebs、ebs接枝物、硅酮粉中的至少一种。
15.本发明还提供所述激光直接成型聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
16.(1)将激光活化剂、粗化剂、增韧剂、抗氧剂和分散剂混合均匀，得粉体；
17.(2)将聚丙烯与硅油混合搅拌，再加入步骤(1)的粉体，搅拌分散均匀，得混合料；
18.(3)将步骤(2)中的混合料加入双螺杆挤出机中挤出，得所述激光直接成型聚丙烯材料。
19.作为本发明所述激光直接成型聚丙烯材料的制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中的挤出温度为190～220℃。
20.本发明还提供所述激光直接成型聚丙烯材料或所述激光直接成型聚丙烯材料的制备方法制备的激光直接成型聚丙烯材料在制备智能穿戴设备中的应用。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22.(1)本发明的激光直接成型聚丙烯材料包含自制的激光活化剂，克服传统活化剂团聚严重、分散性差的问题，使之在与聚丙烯材料共混时，材料加工性能优异，活化剂分布均匀，提升后续聚丙烯材料镀后镀层附着力、均匀性。
23.(2)本发明激光直接成型聚丙烯材料具有良好的力学性能，满足智能穿戴设备对激光直接成型材料在工艺和物理性能方面的需要；且本发明的激光直接成型聚丙烯材料热变形温度超过90℃，能够满足化学镀镍最高82℃的工艺要求。
具体实施方式
24.为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
25.实施例1～8
26.实施例1～8激光直接成型聚丙烯材料的组成组分如表1所示。
27.实施例1～8激光直接成型聚丙烯材料的制备方法为：
28.(1)将激光活化剂、粗化剂、增韧剂、抗氧剂和分散剂混合均匀，得粉体；
29.(2)将聚丙烯与硅油混合搅拌，再加入步骤(1)的粉体，搅拌分散均匀，得混合料；
30.(3)将步骤(2)中的混合料加入双螺杆挤出机中挤出，得所述激光直接成型聚丙烯材料。
31.实施例1～8激光直接成型聚丙烯材料中的激光活化剂的制备方法为：
32.(1)将氯化铜溶解在蒸馏水中，搅拌至溶液呈蓝色，得溶液a；
33.(2)将磷酸氢二钠分散于蒸馏水中，得溶液b；
34.(3)将溶液b滴加到溶液a，以10℃/min升温速度直至到80℃，搅拌反应至溶液中出现的蓝色胶状物体转变为淡绿色，抽滤、干燥得粉末，再将粉末置于140～180℃下煅烧2h，得所述激光活化剂。
35.上述激光直接成型聚丙烯材料中的激光活化剂的制备方法中，氯化铜与磷酸氢二钠的重量比为3：2。
36.表1
[0037][0038][0039]
实施例9
[0040]
本实施例与实施例1的区别仅在于激光直接成型聚丙烯材料中的激光活化剂中的氯化铜与磷酸氢二钠的重量比不同，本实施例中激光活化剂中的氯化铜与磷酸氢二钠的重量比为1：1。
[0041]
实施例10
[0042]
本实施例与实施例1的区别仅在于激光直接成型聚丙烯材料中的激光活化剂中的氯化铜与磷酸氢二钠的重量比不同，本实施例中激光活化剂中的氯化铜与磷酸氢二钠的重量比为5：3。
[0043]
效果例
[0044]
分别对实施例1～10的激光直接成型聚丙烯材料的拉伸强度、悬臂梁缺口冲击强度、热变形进行测试、而后将挤出成型的材料进行注塑、激光镭雕和化学镀后，通过百格试验测试进行测评，测评结果如表2所示。
[0045]
百格实验按astm d3359-97标准进行，测试方法如下：用缝纫针的末端，在样品的平面上刻上1mm2的100个方格，划痕延伸到树脂的表面，并在用被甲醇(95％)湿透的布清洗后，用手指压力压上3m的胶带纸(610#)后，握住胶带纸的两端并迅速垂直拉升剥离，在同一位置上操作两次。其中胶带纸尺寸为15-20mm，符合astm规范要求4b及以上要求可判定为合格。百格测试附着力等级一般根据镀层脱落部分面积占总面积的百分数分为6级，包括0b(脱落部分超过65％)，1b(脱落部分35％-65％)，2b(脱落部分15-35％)，3b(脱落部分5％-15％)，4b(脱落部分小于5％)，5b(没有任何一个完整的格子脱落)，百格等级越高，镀层附着力越好。
[0046]
表2
[0047][0048]
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。