[發明專利]一種鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法

無效

• 申請號: 200910219079.6
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101712765A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 王芳;張志毅
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: C08J5/12
• 分類號: C08J5/12;C08J5/18;C09J5/04;C09J5/06;C09J5/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于金屬表面的改性技術領域，涉及金屬表面與樹脂材料的粘接， 特別是一種鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法。

背景技術

二十一世紀的新型制造業應當是高產率、高性能及低環境負荷的制造業 (兩高一低)。半個多世紀以來，作為一種主要的材料表面處理技術，鉻鈍 化工藝被廣泛應用于不同工業領域，如汽車、飛機和船舶工業等。然而，鉻 化物中所含的Cr⁶⁺的毒性和致癌性嚴重阻礙了該工藝的繼續使用。隨著近年來 人們環保意識的加強，開發研制“綠色表面處理技術”勢在必行。

目前，不同材料之間的粘接一般是通過粘接劑涂抹在材料表面來實現粘 接。但是在結合界面涂粘接劑的過程中難以保證粘接劑涂層的均勻，尤其是 對于表面形狀特殊、結構復雜的零部件，這種方法更是難于保證全方位的良 好粘接。同時常用的粘接劑一般為有機溶劑型物質，對環境和人體危害較大， 并且大部分粘接劑對金屬的表面也會有腐蝕影響，因此開發新的無污染，粘 接性良好的粘接技術勢在必行。

近年來已有一部分新的環境友好表面涂層技術的研究，如有機-無機混合 納米膜層技術，導電聚苯胺防腐蝕涂層技術，自組裝納米膜技術。其中自組 裝納米膜技術是近幾年發展起來的新型有機超薄膜技術，是一種最具潛力的 可替代鉻鈍化的金屬表面處理方法。

然而，由于鐵、鋅、鋁等屬于活潑金屬其表面極易氧化，因此在其表面制 備自組裝納米膜較為困難；同時對于表面能較低的非極性樹脂材料材料表面， 自組裝納米膜的形成也很困難。而且這兩類材料間的高強度結合也是一個較 難解決的問題。

目前報道了一些金屬與樹脂材料的粘接方法，但是在粘接強度，形狀復 雜器件，環保等方面仍然存在著一定的缺陷。

發明內容

本發明解決的問題在于提供一種鋁或鋁合金與樹脂材料的粘接方法，通 過材料表面功能性納米薄膜的制備然后再粘結處理，實現鋁及鋁合金與樹脂 材料的良好粘接。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，包括以下步驟：

1)分別將待粘接的鋁或鋁合金表面和樹脂材料浸沒到自組裝溶液中，在 其表面上自組裝成高分子納米薄膜；

所述的自組裝溶液的溶劑是體積分數75～95％的乙醇，溶質為帶有反應 性巰基的烷氧基硅烷化合物，其濃度為1.0～10.0mmol/L；

自組裝成高分子納米薄膜的工藝條件為：

待自組裝溶液被加熱后，在90～170℃溫度下固化5～20min，每次自組 裝時間為10～30min，自組裝1～5次；

2)對表面形成10～40nm厚的高分子納米薄膜的待粘接的鋁或鋁合金表 面和樹脂材料，噴涂有機過氧化物與助硫化劑的混合溶液，其中，有機過氧 化物與助硫化劑的質量比為1∶1～1.2，其質量濃度均為1～5％；

3)將噴涂處理過的待粘接的鋁或鋁合金表面與樹脂材料接觸后，放入熱 壓機后在壓力為5～15M?Pa、溫度為90～180℃的條件下壓緊1～5min，取出 后自然冷卻至室溫。

所述的待粘接樹脂材料的的鋁或鋁合金表面和樹脂材料在自組裝成高分 子納米薄膜之前經過預處理，所述的預處理為：

在待粘的鋁或鋁合金表面和樹脂材料在自組裝成高分子納米薄膜之前經 過預處理，所述的預處理為：

首先用有機溶劑對待粘接的鋁或鋁合金表面和樹脂材料超聲波洗滌15～ 30min，再用質量濃度10％的SK-144堿溶液在60℃對其進行除油處理，用水 清洗之后干燥；

然后用低溫等離子體電源對待粘接的鋁或鋁合金表面和樹脂材料進行電 暈放電處理。

所述的帶有反應性巰基的烷氧基硅烷化合物為：

其中，R₁為下列官能團之一：

H、CH₃、C₂H₅、n-C₃H₇、CH₂＝CHCH₂、n-C₄H₉、C₆H₅、n-C₆H₁₃、 n-C₈H₁₇、i-C₈H₁₇；