[发明专利]一种金属与塑料复合新材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属与塑料复合新材料的制备方法，特别涉及金属钨与塑料复合构成的新材料的制备方法。该材料在放射医疗和军事领域中可替代金属铅作为X射线、电子辐射和电子干扰的防护材料，并与金属钨材料相比具有更好的成型性能。

背景技术

在放射医疗和军事领域中，为了防止X射线、电子辐射和电子干扰通常使用铅金属材料制作相应的防护装置或屏障，利用铅金属自身具有的屏蔽效应来保护人体或电子设备的安全。众所周知，铅属于放射性金属，也是一种有毒元素，使用这种材料不仅对人体很不安全，而且会带来很大的环境污染。因此，目前世界各国政府都在努力禁止使用这种材料。

金属钨材料对X射线、电子辐射和电子干扰具有屏蔽效应，在放射医疗和军事领域中也可以作为防护材料使用。与铅相比金属钨材料对人体无毒，不会造成环境污染，但是，由于金属钨材料成型困难，因此在制作防护装置或屏障时生产成本高、能源消耗大、工艺复杂，而且只能加工成简单的金属钨板，无法生产复杂形状的防护装置或屏障。

发明内容

本发明提供一种金属钨与塑料复合新材料的制备方法，其目的是要获得一种无毒且可以注塑成型的防辐射屏蔽材料，以解决现有技术中，使用铅金属带来的毒性问题，以及使用金属钨存在的成型困难和生产成本高的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种金属与塑料复合新材料的制备方法，其内容为：

原料包含：

(1)、金属钨粉，颗粒平均直径在1～7μm    60～95份重量；

(2)、塑料选择下列材料之一：

①、ABS    5～40份重量；

②、PA66   5～40份重量；

③、EVA    5～40份重量；

(3)、硬脂酸0.02～1份重量；

制作工艺如下：

(1)、按比例配备原料；

(2)、对原料进行预处理：

①、将塑料加热至熔化状态后备用；

②、将金属钨粉放入封闭的球磨机中球磨，使金属钨粉的颗粒度充分均匀，球磨后的金属钨粉备用；

(3)、将熔化后的塑料和球磨后的金属钨粉装入双螺杆混炼机中混炼，使塑料与金属钨粉充分混合均匀，混炼时温度控制在80～250℃范围；

(4)、将混炼后的混合物料直接放入双辊轧机中，利用双辊间隙，反复滚动挤压混合物料炼胶，温度控制在100～300℃范围，炼胶过程中加入催化剂硬脂酸软化金属钨，炼胶时双辊间隙在0.3～2mm范围内由大变小，同时轧辊转速在50～2000转/每分范围内由高变低，直至混合物料起胶呈胶状结束；

(5)、将炼胶后取出呈胶状的混合物料冷却、制粒得到成品。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，原料金属钨粉颗粒平均直径在1～7μm，最佳颗粒平均直径为3～3.5μm，球磨后金属钨粉的颗粒均匀度越高越好。ABS为商品名，其化学名为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。PA66为尼龙66。EVA为商品名，基化学名为乙烯-醋酸乙烯共聚物。硬脂酸别名为十八酸或十八碳烷酸，分子式：CH₃(CH₂)₁₆COOH。

2、上述方案中，为了简化操作工艺，所述炼胶过程至少分为两个阶段，第一阶段将双辊间隙调整在1～2mm之间，双辊转速控制在1000～2000转/每分范围；最后阶段将双辊间隙调整在0.3～1mm之间，双辊转速控制在50～300转/每分范围。关于炼胶时双辊间隙在0.3～2mm范围内由大变小，同时轧辊转速在50～2000转/每分范围内由高变低，也可以通过连续调整来实现。连续调整对设备的要求较高，需要配备自动控制装置。

3、上述方案中，在炼胶过程中硬脂酸添加的最佳时机是第一阶段之后，且在最后阶段之前一次性加入。

4、上述方案中，所述金属钨粉的球磨时间在12～60小时，球磨时添加无水酒精0.2～1份重量，防止球磨中金属钨粉升温后导致钨氧化。

5、上述方案中，为了防止金属钨粉在球磨时氧化，可以添加抗氧剂1010或/和抗氧剂168，0.05～1份重量。

6、上述方案中，为了改善塑料的性能，可以在炼胶过程中，添加增韧剂纳米碳酸钙，0.05～1份重量。

7、上述方案中，调整金属钨粉与塑料的比例得到不同密度的复合材料。复合材料的密度范围在13.5～1克/立方厘米之间。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：