本發(fā)明涉及工程塑料，具體涉及一種改性聚碳酸酯合金塑料鍍層材料及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在塑料電鍍領(lǐng)域，聚碳酸酯(pc)與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)的合金材料(pc/abs)憑借優(yōu)異的綜合性能，如良好的機械強度、尺寸穩(wěn)定性和成型加工性，得到了廣泛應(yīng)用。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，pc/abs合金在鍍層過程中仍存在一些亟待解決的問題。一方面，pc/abs合金表面極性較低，塑料基板與金屬鍍層之間的結(jié)合力不足，容易導(dǎo)致鍍層脫落、起皮等現(xiàn)象，影響制品的使用性能和使用壽命。另一方面，傳統(tǒng)的pc/abs合金鍍層材料在耐腐蝕性、阻燃性等方面存在一定缺陷，難以滿足高端領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅艿囊?。此外，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，對鍍層材料中有害物質(zhì)的限制也越來越高，開發(fā)環(huán)保型、高性能的pc/abs合金鍍層材料成為行業(yè)發(fā)展的趨勢。

2、目前，針對pc/abs合金鍍層材料的改性研究主要集中在改善界面結(jié)合力、提高綜合性能等方面。例如，通過添加偶聯(lián)劑來改善基板與鍍層之間的界面相容性，但現(xiàn)有技術(shù)普遍采用單一偶聯(lián)劑來改善界面相容性，這種改善效果非常有限。在功能添加劑方面，如何合理搭配分散劑、抗氧化劑和阻燃劑，以實現(xiàn)合金材料在加工過程中的穩(wěn)定性和使用過程中的功能性提升，仍需要進一步探索。同時，鍍層制備工藝中的基材預(yù)處理、鍍液配方和鍍覆參數(shù)等對鍍層質(zhì)量有著重要影響，現(xiàn)有工藝在鍍層均勻性、致密性等方面還有優(yōu)化空間。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本技術(shù)的目的在于提供一種改性聚碳酸酯合金塑料鍍層材料及應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中基板與鍍層之間界面相容性差、導(dǎo)致界面結(jié)合力差、且鍍層存在穩(wěn)定性、均勻性和致密性不佳的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種改性聚碳酸酯合金塑料鍍層材料，按照重量份數(shù)計算包括如下組分：

4、聚碳酸酯50-70份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物30-50份，復(fù)合改性劑5-15份，功能添加劑3-10份；

5、其中，所述復(fù)合改性劑由硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑組成，硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為(1-3):(1-2)；

6、所述功能添加劑包括分散劑、抗氧化劑和阻燃劑；分散劑、抗氧化劑和阻燃劑的質(zhì)量比為(1-3):(1-2):(1-4)。

7、優(yōu)選的，所述聚碳酸酯包括芳香族聚碳酸酯(如雙酚a型聚碳酸酯)、脂肪族-芳香族共聚碳酸酯中的一種，例如sabic的141r、科思創(chuàng)的2405等。

8、優(yōu)選的，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的重量比為(20-30):(15-25):(45-55)。在該比例范圍內(nèi)，丙烯腈提供極性基團以增強與偶聯(lián)劑的結(jié)合力，丁二烯賦予材料韌性，苯乙烯保證加工流動性。若丙烯腈含量低于20％，材料極性不足導(dǎo)致鍍層結(jié)合力下降；若丁二烯含量超過25％，可能降低耐熱性；若苯乙烯含量低于45％，會影響熔融加工性能。

9、優(yōu)選的，分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、脂肪酸酰胺中的一種；抗氧化劑為2,6-二叔丁基對甲酚、抗壞血酸棕櫚酸酯、硫代二丙酸二月桂酯、茶多酚中的一種；阻燃劑為十溴二苯乙烷、溴化環(huán)氧樹脂、磷酸三苯酯、氫氧化鋁中的一種。

10、優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一種；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯、四異丙基二(二辛基焦磷酸酯)鈦酸酯中的一種。硅烷偶聯(lián)劑的氨基、雙鍵等基團可與pc羥基反應(yīng)，鈦酸酯偶聯(lián)劑的長鏈結(jié)構(gòu)可與abs物理纏繞，二者復(fù)配產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。若單獨使用硅烷或鈦酸酯偶聯(lián)劑，或與鋯酸酯等其他偶聯(lián)劑復(fù)配，界面結(jié)合力顯著低于本方案。

11、第二方面，本技術(shù)提供了一種改性聚碳酸酯合金塑料鍍層材料的應(yīng)用，采用上述鍍層材料進行改性聚碳酸酯合金塑料鍍層制備，包括如下步驟：

12、步驟1：將塑料基板依次進行機械打磨、堿液除油和粗化處理，使塑料基板表面粗糙度ra達到0.5μm-1.5μm，同時，塑料基板表面形成平均孔徑為5μm-15μm的微孔結(jié)構(gòu)，接觸角降低至60°-75°；

13、步驟2：將鍍層材料混合均勻形成共混物，在220℃-260℃條件下擠出造粒，得到鍍層用粒料；

14、步驟3：將步驟2制備得到的粒料通過注塑成型工藝在步驟1處理后的基板表面形成鍍層前驅(qū)體層，再通過化學(xué)鍍與電鍍工藝依次在鍍層前驅(qū)體層上沉積形成金屬鍍層；

15、步驟4：鍍覆完成后，對基板進行清洗和干燥，使基板表面形成鍍層。

16、優(yōu)選地，在步驟1中，塑料基板采用800-1200目砂紙進行機械打磨；采用5wt％-10wt％的氫氧化鈉溶液在40℃-60℃條件下進行5min-10min除油處理；采用酸性混合液在50℃-70℃條件下進行10min-20min的粗化處理，粗化處理后水洗至中性；其中，在酸性混合液中，硫酸濃度為80g/l-100g/l，硝酸濃度為30g/l-50g/l，氫氟酸濃度為5g/l-10g/l。

17、優(yōu)選地，在步驟2中，將鍍層材料在80℃-100℃、500rpm-800rpm條件下混合20min-30min，形成均勻共混物。

18、優(yōu)選地，在步驟3中，化學(xué)鍍的具體步驟如下：

19、將具有鍍層前驅(qū)體的基板放入化學(xué)鍍鎳液中，在80℃-90℃條件下反應(yīng)20min-30min；其中，化學(xué)鍍鎳液中，硫酸鎳的濃度為20g/l-30g/l，次磷酸鈉的濃度為15g/l-25g/l，檸檬酸鈉的濃度為10g/l-20g/l，乙酸鈉的濃度為5g/l-10g/l，乙醇的濃度為5ml/l-10ml/l，ph值為4.5-5.5；

20、電鍍工藝的具體步驟如下：

21、(1)將完成了化學(xué)鍍的基板放入銅鍍液中，以1a/dm2-3a/dm2電流密度電鍍15min-25min；在銅鍍液中，硫酸銅濃度為20g/l-30g/l，硫酸濃度為50g/l-70g/l，氯離子濃度為50mg/l-100mg/l；

22、(2)將步驟(1)處理后的基板放入鎳鍍液中，控制ph4.0-5.0，以電流密度2a/dm2-4a/dm2電鍍20min-30min；在鎳鍍液中，硫酸鎳濃度為250g/l-350g/l，氯化鎳濃度為40g/l-60g/l，硼酸濃度為30g/l-50g/l。

23、優(yōu)選地，在化學(xué)鍍中，化學(xué)鍍鎳液采用孔徑為0.1-0.5μm的濾芯進行過濾，隨后加入丙二酸作為穩(wěn)定劑控制鍍液分解速率；按照化學(xué)鍍鎳液總質(zhì)量計算，丙二酸的添加量為1wt％-3wt％；

24、在電鍍過程中，鍍液溫度控制在25-35℃；采用脈沖電流進行電鍍，其中，脈沖電流的參數(shù)為：正向電流密度3-5a/dm2，反向電流密度1-2a/dm2，占空比60％-80％，頻率100-500hz。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有如下有益效果：

26、1、本技術(shù)對鍍層材料進行研究后發(fā)現(xiàn)，采用硅烷偶聯(lián)劑與鈦酸酯偶聯(lián)劑復(fù)配，兩者在特定重量比下會產(chǎn)生協(xié)同作用，能夠有效改善pc、abs與金屬鍍層之間的界面相容性；硅烷偶聯(lián)劑中的硅烷基團可與pc表面的羥基等基團發(fā)生反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合；鈦酸酯偶聯(lián)劑則能與abs中的極性基團結(jié)合，同時其長鏈烷基結(jié)構(gòu)可與金屬鍍層形成物理纏繞，從而在合金基材與鍍層之間形成較強的結(jié)合力，顯著提高鍍層的附著力，減少鍍層脫落等問題。

27、2、本技術(shù)還對添加劑進行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)分散劑聚乙烯吡咯烷酮能夠促進各組分在共混過程中的均勻分散，提高合金材料的加工性能，使物料在高速混合和雙螺桿擠出過程中形成均勻共混物，避免因分散不均導(dǎo)致的性能缺陷；抗氧化劑2，6-二叔丁基對甲酚可有效抑制合金材料在加工和使用過程中的氧化反應(yīng)，延長制品的使用壽命；阻燃劑十溴二苯乙烷的加入，使合金材料具有良好的阻燃性能，滿足不同領(lǐng)域?qū)ψ枞夹缘囊?，且該阻燃劑環(huán)保性能較好，符合行業(yè)環(huán)保趨勢；這三種添加劑通過合理的重量比搭配，協(xié)同提升了合金材料的綜合性能。

28、3、本技術(shù)還發(fā)現(xiàn)，在對塑料基板預(yù)處理后，使基板表面粗糙度提升，形成微孔結(jié)構(gòu)，這種表面狀態(tài)不僅增加了基材的比表面積，提高了表面活性，為后續(xù)的化學(xué)鍍和電鍍提供了良好的基底，還有利于金屬鍍層的均勻沉積，進一步增強鍍層與基材之間的結(jié)合力。

29、4、在基板表面鍍覆過程中，本技術(shù)還發(fā)現(xiàn)對化學(xué)鍍鎳液過濾，并加入丙二酸作為穩(wěn)定劑，能夠控制化學(xué)鍍鎳液的分解速率，保證化學(xué)鍍鎳整個過程的穩(wěn)定進行，使鎳鍍層均勻致密；同時，電鍍過程中采用脈沖電流技術(shù)，能夠有效改善鍍層的均勻性和致密性，進一步提高了鍍層的耐腐蝕性和外觀質(zhì)量。

30、5、本技術(shù)所述改性聚碳酸酯合金塑料鍍層材料具有優(yōu)異的鍍層結(jié)合力、良好的綜合性能和環(huán)保性能，制備方法工藝合理、穩(wěn)定，能夠制備出高質(zhì)量的鍍層制品，滿足高端領(lǐng)域?qū)λ芰襄儗硬牧系男枨?，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。