[发明专利]用于塑料-金属混合应用的具有高键合强度的塑料材料

说明书

公开了用于在形成塑料‑金属混合材料时使用的塑料组合物，所述组合物包含环氧化合物。还提供了使用本发明的塑料组合物形成的塑料‑金属混合材料、用于形成这种材料的方法以及包含所述混合材料的电子装置。所述塑料组合物赋予与混合材料中的金属配偶体有益的键合强度、良好的冲击强度和在阳极化后的低颜色变化并且在一系列加工条件下保留这些有利的特性。

技术领域

本公开涉及根据塑性-金属混合应用用于与金属化合物键合的塑料材料。

背景技术

塑料-金属混合应用在电子装置的制造中越来越受到关注。纳米模制技术(NMT)是一项创新技术，其中通过将树脂注射模制到金属部件上来将塑料树脂与金属整合在一起。相对于用于整合塑料和金属部件的常规方法，此过程允许小型化并减小产品厚度，并且通常在塑料与金属之间赋予改进的结构强度和永久粘合性。在一些情况下，提供了水密密封。

用于生产金属-塑料混合材料的整个过程是复杂的且多步骤的过程。一个关键方面是在每个阶段期间的塑料性能。例如，塑料的特性不仅在产生混合物的注射模制过程期间重要，而且在处理混合物以产生必要的性能特性的后续步骤中也重要。在纳米注射模制过程之后，通常对混合材料均进行数字切割和阳极化。需要数字切割步骤以提供混合部件的详细结构，并且由于过程会产生热量和振动能量，因此模制的金属和塑料混合物应具有足够的键合强度和机械性质，以承受这些外部能量。阳极化步骤通常用于活化金属组分的表面，以便在金属上产生颜色，并且在此过程期间，将混合材料暴露于强酸和碱性试剂中。因此，混合材料(即，金属和塑料两者)必须具有高度的耐化学性，以便能够耐受阳极化过程。

混合材料的基本和关键性质是金属与塑料组件之间的键合强度。当前使用的主要NMT材料是聚苯硫醚(PPS)、单独或与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)、高温PA(聚邻苯二甲酰胺-PPA)和聚醚醚酮(PEEK)共混。所有这些都与金属(如铝或不锈钢)产生良好的键合强度。然而，也有与以下每种相关联的限制：例如，PBT(/PET)在阳极化过程期间由于其弱耐酸性而变色；尼龙基材料(如PA和PPA)对阳极化过程中的酸试剂的耐受性较差；并且，PEEK材料的高成本使得其使用几乎是不切实际的。

因此，尽管各种树脂材料可商购获得以用于NMT应用，但是仍然需要在快速进展的领域中进行改进。期望高键合强度、相对低的材料成本、良好的可加工性以允许NMT模制以及良好的机械性质(如冲击强度)。

发明内容

本文提供了用于在形成塑料-金属混合材料时使用的塑料组合物，所述塑料组合物包括：约45-65重量％的聚对苯二甲酸丁二醇酯；约6-13重量％的环氧化合物，如双官能环氧化合物；0到约10重量％的抗冲改性剂；约25-45重量％的玻璃纤维；以及0到约1重量％的聚乙烯，其中所述环氧化合物具有以下中的一种或多种：(i)如根据ASTM D-1652所测量的，环氧化物当量小于550克当量(g/eq)或大于600g/eq，(ii)如根据ASTM D-1652所测量的，环氧化物百分比为至少2.0％，或(iii)如根据ASTM D-445在150℃下所测量的，熔体粘度为至少400MPa，其中所述组合物不包含聚对苯二甲酸乙二醇酯，并且其中所有组分的总重量百分比为100。

还公开了通过将如上文所描述的塑料组合物注射模制到金属部件的表面上而形成的塑料-金属混合材料，所述表面具有纳米大小的孔、微米大小的孔或两者。

本公开还提供了用于形成塑料-金属混合材料的方法，所述方法包括将如上文所描述的塑料组合物注射模制到金属部件的表面上，所述表面具有纳米大小的孔、微米大小的孔或两者。

还提供了包括由如上文所描述的塑料组合物形成的塑料-金属混合材料的电子装置，以及包括上述类型的塑料-金属混合材料的电子装置，以及包括根据前述方法形成的塑料-金属混合材料的电子装置。

具体实施方式