[發明專利]將聚合物工件聯接至其它部件

有效

• 申請號: 200810087423.6
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN101274487A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: D·R·西格勒;Y·－L·陳;P·H·富斯;A·L·布勞恩;N·D·曼卡姆
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: B29C65/02
• 分類號: B29C65/02;B23P11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬

技術領域

本發明涉及將形狀記憶聚合物工件的表面聯接至第二工件的互補面對表面。

背景技術

存在許多制造出的物品，在其制造過程中會將聚合物部件聯接至另一部件。例如，有時需要將塑料襯里、條帶或面板附接到沖壓金屬面板上。在這種情況下，聚合物部件和金屬面板被放置或組裝成表面與表面接觸并且實施附接或聯接操作。

機械緊固件通常被用于這種聯接工藝中。這就需要在附接操作中清查所述緊固件并對它們進行處理。在其它應用中，粘結劑已被用于將一個或多個聚合物部件附接到金屬表面上。但粘結劑連結需要施加粘結劑劑型并且設置或連結所施加的粘結劑材料以便進行連結。對于許多這種聚合物-金屬組件而言，機械或粘結劑附接的成本和加工復雜性是優選的或可被容忍的。但更簡單且不那么昂貴的附接方法可使得能夠進行其它產品應用，其中聚合物部件被聯接至第二工件如板片或條帶。

發明內容

本說明書披露了一種用于將聚合物部件或工件附接到第二工件上的聯接工藝。所述聚合物部件具有適當的形狀記憶性質，正如將要描述地那樣，以便進行所述附接。這種聚合物組合物通常被稱作形狀記憶聚合物(SMP)。在對所述聯接工藝做出說明之前，對適用于所述聯接工藝中的形狀記憶聚合物進行描述可能是有所幫助的。

形狀記憶聚合物是那些聚合物分子的組合物，所述組合物在其溫度升高至高于特征溫度時其彈性模量會呈現出顯著且可逆轉的變化，所述特征溫度已公知地被稱作轉變溫度(Ts)。實現這種溫度升高的手段有時被稱作形狀記憶材料的“激活”。當形狀記憶聚合物的溫度升高至高于其Ts時，其彈性模量通常顯著降低十倍或百倍或更多倍。一種類型的形狀記憶聚合物是包括相對較硬的晶體嵌段(crystallinesegment)(或微相(micro?phase))和相對較軟的非晶嵌段(或微相)的半晶體共聚物族。在這種情況下，共聚物的Ts是軟的非晶相的玻璃轉變溫度(Tg)。軟的非晶相嵌段是形狀記憶聚合物的更低溫度的軟化相，且當材料的溫度高于其Ts時，由于非晶相產生了從玻璃態向橡膠態的轉變，因此使得共聚物的彈性模量急劇下降。已公知地還存在其它類型的形狀記憶聚合物，其中Ts對應于聚合物的其中一個相的熔化。盡管本說明書中說明的實施例集中在上述類型的形狀記憶聚合物上，但本發明可毫不費力地延伸保護其它類型的形狀記憶聚合物。

在高于硬嵌段的熔點(Tm)的溫度下通過熱機械加工使得由上述形狀記憶聚合物制成的部件獲得了永久形狀。隨后冷卻至低于T_s的溫度導致產生了剛性的聚合物(例如，E＝800MPa，其中E是在相對較冷的溫度下的聚合物材料的彈性模量)。材料在介于Ts與Tm之間的溫度范圍內作為軟聚合物(例如E＝4MPa)存在，由此使得在該實例中彈性模量降低了兩百倍。當材料在該溫度范圍內高于Ts的溫度下時，其可易于變形為不同的暫時形狀。典型的形狀記憶聚合物在其軟化狀態下的彈性伸長率(或伸展范圍)為約100％至300％，而不會產生永久變形。如果聚合物并未產生劣化(例如由于塑性屈服、加熱超出其氧化溫度等)，則可通過在沒有外部載荷的情況下在高于軟相的Ts的溫度下對所述聚合物進行長時間均熱處理(soaking)而回復原始的永久形狀。通過這種方式可回復達200％-300％的應變。材料已公知地受到數百次加熱循環而產生變形從而設定暫時形狀和/或受到加熱以便回復永久形狀。

本發明的聯接工藝利用了形狀記憶聚合物的軟聚合物狀態的更低的彈性模量與剛性聚合物狀態的更高的模量之間的適當差異，從而首先在所述聚合物工件與所述第二工件之間建立起軟連接且隨后保持堅固連接。一個或多個通孔或盲孔被用于所述第二工件中以便附接所述聚合物部件。所述第二部件可由具有適當剛度的任何材料制成以便完成聯接工藝。在許多情況下，所述第二工件將為金屬工件且將會結合將形狀記憶聚合物部件聯接至金屬部件而對本發明的實施方式進行描述。