[發明專利]一種提高聚合物與金屬界面結合的方法

有效

• 申請號: 202011353908.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112341941B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 李熹平;王博文;董衛平;汪斌;胡仲略;王思思;宮寧寧
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: C09J5/02
• 分類號: C09J5/02
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

本發明提供了一種提高聚合物與金屬界面結合的方法，屬于金屬聚合物復合技術領域。它包括以下步驟：1)金屬板材裁剪成金屬試樣，清洗金屬試樣表面；2)安裝金屬試樣于載物臺，啟動噴砂機，使噴砂介質從供料機構注入到噴砂機中，對金屬試樣表面進行噴砂；3)將噴砂處理后的金屬試樣放入模具中，通過注射系統將熔融的聚合物Ⅰ注射到金屬試樣表面，完成聚合物Ⅰ與金屬試樣的結合。本發明利用共噴涂與注射成型結合的工藝來實現金屬與聚合物的結合，不僅簡化了金屬表面處理工藝和提高了生產效率，還實現了金屬?塑料復合材料的外觀結構多樣性。將聚合物熔體注射到金屬試樣表面，利用摻雜劑層與聚合物的親附性，進一步實現聚合物與金屬試樣的結合。

技術領域

本發明屬于金屬聚合物復合技術領域，涉及一種提高聚合物與金屬界面結合的方法。

背景技術

金屬-塑料復合材料替代傳統材料，生產的產品成本低，強度高，質量輕。金屬-塑料復合材料廣泛用于航空航天和汽車行業，降低成本的同時，不會影響材料性能，安全性等特性。現有技術中，連接金屬和塑料的方法主要有粘結、機械緊固和焊接。

粘合劑粘合存在加工時間長、耐候性不穩定和不可靠等問題。機械緊固則需要夾緊并使用螺釘和鉚釘進行粘接，這將增加產品的重量、厚度，使結構的應力集中。激光焊接雖然具有成型快、熱輸入小、適應性強的優點，但成型效果會受到焊接功率、速度等焊接參數的限制。超聲波焊接與摩擦焊接則適用于小部件的焊接。以上的幾種連接方法都具有一定的局限性。綜上，現有技術中，金塑復合件產品存在外觀結構單一的缺點；生產過程中，存在工藝復雜、效率低等問題。

例如，發明專利公開了一種使用基于環氧化物的粘合劑的金屬-聚合物粘合[申請號為CN201080007904.7]。該發明專利使用環氧基粘合劑將非鹵化聚合物粘合到金屬基底，特別是將聚烯烴外涂層粘合到金屬管子或管道，所述環氧基粘合劑含有至少一種氧化態為n的金屬離子M的鹽，所述金屬離子M的鹽具有比所述金屬基底的表面的標準還原電位更為正值的標準還原電位E0M。使用粘合劑粘合金屬和聚合物，存在加工時間長、耐候性不穩定和不可靠等缺點。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，提供一種提高聚合物與金屬界面結合的方法。

為達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

一種提高聚合物與金屬界面結合的方法，包括以下步驟：

1)金屬板材裁剪成金屬試樣，以丙酮溶液作為溶劑，用超聲波清洗金屬試樣表面；

2)安裝金屬試樣于載物臺，啟動噴砂機，使噴砂介質從供料機構注入到噴砂機中，對金屬試樣表面進行噴砂；

噴砂完成后，去除金屬試樣表面浮砂；

3)將噴砂處理后的金屬試樣放入模具中，通過注射系統將熔融的聚合物I注射到金屬試樣表面，完成聚合物I與金屬試樣的結合；

其中，金屬試樣為純金屬或金屬合金；

在步驟2)中，噴砂介質為研磨劑與摻雜劑的共混物；

在步驟3)中，聚合物I包括聚偏氟乙烯、環氧樹脂、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚酰胺、聚苯硫醚、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚己內酯和聚烯烴中的一種或幾種。

噴砂過程中，通過控制載物臺勻速移動，使噴砂介質在金屬試樣表面均勻噴砂。通過觀測涂層的均勻性判斷噴砂操作完成。噴砂時間控制在10s-120s。噴砂完成后，使用高壓氣體或氣嘴吹去金屬表面浮砂。注射時間控制在1s-10s。研磨劑顆粒與摻雜劑顆粒直徑的比值在100-0.1，并且研磨劑的顆粒直徑在50nm-5000μm之間。

在上述的一種提高聚合物與金屬界面結合的方法中，金屬試樣為鈦、鈦合金、鐵合金、不銹鋼、碳鋼、鋁、鋁合金、鎳、鎳合金和鎳鈦合金中的一種。金屬試樣優選的選自鋁、不銹鋼、鈦。鈦合金優選的選自TiAl、NiTi。