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​手机外壳纳米注塑有了T处理,为何还要TRI技术?

手机金属外壳纳米注塑技术最早来自日本:大成塑料(Taiseiplas)历经三年,将NMT纳米成型技术成功商业化;同样来自日本的东亚电化有限公司也在研究一项塑料+金属结合技术-TRI(Technology Rising from IWATE)技术。和NMT技术的关键物质胺类物质不同,TRI技术的关键物质为三嗪硫醇。我们先从三嗪硫醇的历史开始讲起:


图:手机压铸外壳纳米注塑,艾邦高分子拍摄于深圳市金宏欣科技有限公司


 TRI技术关键物质:三嗪硫醇


三嗪最开始是被用作银和铜等重金属的脱除剂由于毒性和臭味更小三嗪受到青睐。后来又被用作树脂或橡胶的稳定剂交联促进剂金属表面的三嗪硫醇成膜法打下基础。

1985,日本岩手大学、岩手县工业技术中心和东亚电化有限公司一起开始以三嗪硫醇衍生物进行镀镍表面功能化的研究工作。他们成功采用三嗪硫醇衍生物提高镀镍表面的耐热性、耐腐蚀性能,之后又研发出金属表面三嗪硫醇的成膜方法。

 

图:三嗪醇纳盐的分子式

关于三嗪醇,这里简单介绍一下,如上图所示:三嗪硫醇分子末端含有三个活跃的硫原子,硫常常用作高分子材料的交联固化,故三嗪硫醇能与高分子材料紧密结合。为什么三嗪硫醇能够与金属粘接呢?这是因为三嗪硫醇是通过电聚合反应镀到金属表面的,跟电镀的原理有些相似。


 T处理技术和TRI技术有什么差别?


1. T处理技术

NMT纳米成型技术是先将金属表面经过纳米化处理,塑胶直接注射成型在金属表面,得到塑胶+金属一体化结构的技术。T处理即是纳米成型技术的金属表面前处理技术。


图:T处理机理,来源于鑫迪科技

如以上原理图所示:T处理液中含有脂氨酸,T处理之后该物质残留在纳米孔洞中。当塑料与金属一体注射时,一般情况下塑胶会立刻固化,难以射入纳米孔洞中;这时脂氨酸和塑胶发生酯与胺的化学放热反应,延缓了塑胶的固化,促进脂氨酸和塑胶位置的交换,从而保证了塑胶成功进入纳米孔洞!


图:T处理工艺流程

金属基材先通过碱洗除去表面的油脂等杂质,通过酸洗除去表面的金属氧化物并刻蚀出纳米级孔洞;再通过T处理刻蚀出尺寸更小的纳米级孔洞;水洗干燥后的金属夹持在模具内,和塑料注塑达到一体化结构。



2. TRI技术


图:TRI化学反应链接合原理 

与NMT纳米注塑不同,TRI技术的机理是纳米级物理接合+化学反应链接合,具体为:

纳米级物理接合是指经过TRI处理的铝合金表面会形成纳米级的微孔,树脂与金属进行咬合,形成“锚栓效应”;

化学反应链接合是指经过TRI处理的铝合金形成一层厚度70-1500nm的氧化膜,氧化膜内含有三嗪硫醇等即能与树脂反应又可以和金属结合的物质,在高温高压下产生化学反应,使树脂与金属牢固结合。


图:TRI处理工艺流程

总体来讲,NMT纳米成型技术利用了酯与胺的化学反应,使得塑胶进入纳米孔洞;TRI技术利用三嗪硫醇成膜技术,将金属和塑胶结合起来。具体如下表所示(文末附TRI技术PPT详解):

表:T处理和TRI技术的区别


T处理

TRI技术

关键物质

脂氨酸

三嗪硫醇

结合方式

锚栓效应

锚栓效应+化学反应链结合

技术优势

生产效率高,适合不锈钢、铝合金和MIM,适合复杂结构件

结合强度高,适合复杂结构件,时效长达一月以上,使用的化学品较少,防水性能突出,有效物质分布均匀,产品品质稳定

技术劣势

使用大量强酸强碱污染环境,不适合压铸铝,时效只有一周

目前开发成熟的技术只有铝合金与铜合金,其他合金还在开发中


 TRI技术在中国--GEO-Nation与东亚电化的合作


故事还没讲完。。。

日本东亚电化有限公司在TRI技术开发成功后,出于对技术的保密,并没有像日本大成那样做广泛的商业推广,只是在日本国内的动力电池上的铜电极上有一些应用。机缘巧合之下,GEO-Nation了解到TRI技术的特点和优势,敏锐觉察到其在消费类电子领域的巨大市场,决定与东亚电化有限公司合作,对TRI进行商业推广。最后二者达成协议,东亚电化给与GEO-Nation独家销售协议,而东亚电化公司担任技术支持与技术改善与研发的角色,二者打成战略伙伴关系。


图:GEO Nation TRI 使用授权证明

之后,GEO-Nation开始向韩国三星与LG公司进行商业推广,在经过三星与LG内部严格的技术审查以及与目前市场上已经有应用的其他技术进行比较之后,耗时10个月,决定指定TRI技术为其高端机型纳米注塑前处理工艺。

图:TRI处理线,来自深圳市金宏欣科技有限公司

附:TRI技术PPT详解






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