專利名稱：一種鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面的改性技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
二十一世紀(jì)的新型制造業(yè)應(yīng)當(dāng)是高產(chǎn)率、高性能及低環(huán)境負(fù)荷的制造業(yè)(兩高一低)。半個(gè)多世紀(jì)以來，作為一種主要的材料表面處理技術(shù)，鉻鈍化工藝被廣泛應(yīng)用于不同工業(yè)領(lǐng)域，如汽車、飛機(jī)和船舶工業(yè)等。然而，鉻化物中所含的Cr6+的毒性和致癌性嚴(yán)重阻礙了該工藝的繼續(xù)使用。隨著近年來人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，開發(fā)研制"綠色表面處理技術(shù)"勢(shì)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(shí)現(xiàn)粘接。但是在結(jié)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(duì)于表面形狀特殊、結(jié)構(gòu)復(fù)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(shí)常用的粘接劑一般為有機(jī)溶劑型物質(zhì)，對(duì)環(huán)境和人體危害較大，并且大部分粘接劑對(duì)金屬的表面也會(huì)有腐蝕影響，因此開發(fā)新的無污染，粘接性良好的粘接技術(shù)勢(shì)在必行。 近年來已有一部分新的環(huán)境友好表面涂層技術(shù)的研究，如有機(jī)-無機(jī)混合納米膜層技術(shù)，導(dǎo)電聚苯胺防腐蝕涂層技術(shù)，自組裝納米膜技術(shù)。其中自組裝納米膜技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新型有機(jī)超薄膜技術(shù)，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(shí)對(duì)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(qiáng)度結(jié)合也是一個(gè)較難解決的問題。 目前報(bào)道了一些金屬與樹脂材料的粘接方法，但是在粘接強(qiáng)度，形狀復(fù)雜器件，環(huán)保等方面仍然存在著一定的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(jié)處理，實(shí)現(xiàn)鋁及鋁合金與樹脂材料的良好粘接。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) —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?jǐn)?shù)75 95%的乙醇，溶質(zhì)為帶有反應(yīng)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 17(TC溫度下固化5 20min，每次自組裝時(shí)間為10 30min，自組裝1 5次；
2)對(duì)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(jī)過氧化物與助硫化劑的混合溶液，其中，有機(jī)過氧化物與助硫化劑的質(zhì)量比為1 : 1 1. 2，其質(zhì)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(jī)后在壓力為5 15MPa、溫度為90 18(TC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(jīng)過預(yù)處理，所述的預(yù)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(jīng)過預(yù)處理，所述的預(yù)處理為 首先用有機(jī)溶劑對(duì)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(zhì)量濃度10%的SK-144堿溶液在6(TC對(duì)其進(jìn)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(duì)待粘接的鋁或鋁合金表面和樹脂材料進(jìn)行電暈放電處理。
所述的帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化合物為 其中，&為下列官能團(tuán)之一 H、 CH3、 C2H5、 n_C3H7、 CH2 = CHCH2、 n_C4H9、 C6H5、 n_C6H13、 n_C8H17、 i_C8H17 ;
R2為下列官能團(tuán)之一 CH2CH2、 CH2CH2CH2、 CH2CH2CH2CH2CH2、 CH2CH2SCH2CH2、 CH2CH2CH2SCH2CH2CH:CH2CH2NHCH2CH2CH2、 (CH2CH2) 2NCH2CH2CH2、 CH2CH2OCONHCH2CH2CH2、 CH2CH2NHCONHCH2CH2CH:(CH2CH2) 2CHOCONHCH2CH2CH2 ;x為下列官能團(tuán)之一H、 CH3、 C2H5、 n_C3H7、 i_C3H7、 n_C4H9、 i_C4H9、 t_C4H9 5Y為下列官能團(tuán)之一CH30、 C2H50、 n-C3H70、 i_C3H70、 n_C4H90、 i_C4H90、 t_C4H90M為下列原子之一Li、Na、K ;官能團(tuán)中所述的n、 i、 t分別為正、異、叔。所述的帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化合物為Z-R-SiX3—nYn ;其中，Z為下列官能團(tuán)之一SH、 SNa、 SK、 NH2、 CSOH、 CSSNa、 CSSK ;R為下列官能團(tuán)之一CH3、 C2H5、 n_C3H7、 n_C4H9、 n_C8H17、 n_C10H2i、 n_C12H25 ;X為下列官能團(tuán)之一
H、CH3、C2H5、n-C3H7、n-C4H9、
Y為下列官能團(tuán)之一
CH30、 C2H50、 n_C3H70-;
官能團(tuán)中所述的n為正。 所述的鋁合金為鋁鎂合金、鋁鋅合金、鋁銅合金、鋁錳合金或鋁錳鐵合金。
所述的有機(jī)過氧化物為過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲?；蚺嫉惗‰?br> 所述的助硫化劑為雙馬來酰亞胺 所述的樹脂材料為高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)或丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯樹脂(ABS樹脂)。 所述的待自組裝溶液被加熱后，鋁或鋁合金表面在120 16(TC溫度下固化5 20min。 所述的待自組裝溶液被加熱后，樹脂材料在90 12(TC溫度下固化5 20min。
與現(xiàn)有的粘接技術(shù)相比，本發(fā)明具有下有益的技術(shù)效果 1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在活潑金屬鋁或鋁合金表面與非極性樹脂材料材料表面的緊固粘接，而且實(shí)現(xiàn)的方案步驟簡(jiǎn)潔，配方環(huán)保。 2、本發(fā)明將待粘接樹脂材料的的鋁或鋁合金表面和樹脂材料經(jīng)反應(yīng)性巰基烷氧基硅烷的自組裝液處理后，經(jīng)過加溫固化在材料表面形成了與材料結(jié)合牢固的高分子納米薄膜，該高分子納米薄膜可以作為材料的保護(hù)層； 然后噴涂低濃度的有機(jī)過氧化物與助硫化劑溶液，使得被巰基烷氧基硅烷覆蓋的納米薄膜之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，形成了新的共價(jià)鍵，使得其表面改性變化。
3、本發(fā)明通過加溫加壓后實(shí)現(xiàn)了表面發(fā)生改性變化的鋁或鋁合金與樹脂材料之間的高強(qiáng)度結(jié)合；在2(TC恒溫條件下，通過拉伸測(cè)試來測(cè)定粘接試樣的剝離強(qiáng)度達(dá)到5. 2 7. 2KN/m2，并觀察到了聚乙烯面的破壞。 4、由于本發(fā)明采用的是自組裝浸漬的方法，因而能夠?qū)?fù)雜形狀的材料及部件進(jìn)行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜形狀鋁或鋁合金與樹脂材料的粘接。 5、本發(fā)明涉及的自組裝溶液不含有對(duì)環(huán)境和人類身體健康有毒有害成分，具有無毒無害無環(huán)境污染的特點(diǎn)，屬于環(huán)保型配方。 6、本發(fā)明操作工藝簡(jiǎn)便，鋁或鋁合金/樹脂材料之間的粘接強(qiáng)度大，且穩(wěn)定性高，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的鋁或鋁合金與樹脂材料的粘接方法，首先分別在粘接樹脂材料的的鋁或鋁合金表面和樹脂材料表面自組裝成高分子納米薄膜，然后在對(duì)高分子納米薄膜表面噴涂低濃度的有機(jī)過氧化物與助硫化劑溶液，使得其表面改性變化，再通過加溫加壓后實(shí)現(xiàn)鋁或鋁合金與樹脂材料之間的高強(qiáng)度結(jié)合。 以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述，需要說明的是，以下的實(shí)施例
是為本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1 待粘接的金屬零件為尺寸為50X30X0. 2(mm)的純鋁基底，待粘接的樹脂材料為低密度聚乙烯(LDPE)，通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)緊固粘接 步驟1):在純鋁基底的表面和LDPE表面自組裝成高分子納米薄膜 自組裝溶液的溶劑為無水乙醇水=95 : 5(體積比)，帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基
硅烷化合物為
濃度為1. 0mmol/L ;組裝溶液的熟化時(shí)間為24h ; 所述的自組裝溶液的配置過程為首先根據(jù)要配置的溶液濃度稱量反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化合物放入容量瓶，然后按95 : 5的比例先加入無水乙醇，再加入去離子水；
所述的組裝為將要處理的材料放入所配置的溶液中，溶液中的烷氧基硅烷化合物分子與處理過的材料表面之間通過非共價(jià)鍵相互作用形成的一類結(jié)構(gòu)明確、穩(wěn)定、具有特定功能的分子納米薄膜。
所述的固化為在基地材料表面自組裝的通過氫鍵作用的分子之間，通過加熱的
方式脫掉水分子，從而獲得交聯(lián)狀態(tài)的高分子納米薄膜的過程。 將純鋁基底浸沒在組裝溶液中組裝10min，然后加熱到160°C固化10min ;將LDPE浸沒在組裝溶液中組裝10min，然后加熱到分90°C固化lOmin ;分別在純
鋁基底表面和LDPE表面形成約lOnm的高分子納米薄膜； 步驟2)有機(jī)過氧化物與助硫化劑的噴涂 在形成高分子納米薄膜的純鋁基底表面噴涂濃度為1. 0%的有機(jī)過氧化物與助硫化劑的混合溶液； 有機(jī)過氧化物為過氧化二異丙苯，濃度為1. 0% ;助硫化劑為間苯撐雙馬來酰亞胺，濃度為1.0% ;溶劑為丙酮。
步驟3)加溫加壓粘接 將噴涂過有機(jī)過氧化物與助硫化劑的純鋁基底表面與LDPE接觸后放入熱壓機(jī)，
在壓力為5MPa，溫度為14(TC的與條件下壓緊lmin，取出后自然冷卻至室溫。 在2(TC恒溫條件下，通過拉伸測(cè)試來測(cè)定粘接試樣的剝離強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果表明，粘
接件的剝離強(qiáng)度達(dá)到5. 8KN/tf，并觀察到了聚乙烯面的破壞。 實(shí)施例2 待粘接的金屬零件為尺寸為50X30X0. 3(mm)的鋁鋅合金基底，待粘接的樹脂材
料為聚丙烯(PP)，通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)緊固粘接
步驟1):預(yù)處理 首先，分別用純丙酮溶劑對(duì)鋁鋅合金基底，用無水乙醇對(duì)聚丙烯進(jìn)行超聲波洗滌20min，洗滌之后干燥； 然后，用10% SK-144堿溶液在6(TC對(duì)鋁鋅合金基底的表面進(jìn)行除油處理，清水沖洗表面并對(duì)其進(jìn)行干燥；
OC3H7
C4H9~N——(CH2)5—Si—OC3H'丄 OC晶
再用低溫等離子體電源對(duì)鋁鋅合金基底的表面和聚丙烯表面進(jìn)行電暈放電處理 20s。 步驟2):在鋁鋅合金基底的表面和聚丙烯表面自組裝成高分子納米薄膜 自組裝溶液的溶劑為無水乙醇水=90 : io，帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化
合物為
濃度為5. 0mmol/L ;組裝溶液的熟化時(shí)間為24h ; 將鋁鋅合金基底浸沒在組裝溶液中組裝5min，然后加熱到14(TC固化lOmin ;固化 完成之后，將組裝過的基底材料重新加入到新的組裝液重新再組裝一次，再次固化5min。
將聚丙烯浸沒在組裝溶液中組裝5min，然后加熱到ll(TC固化lOmin ;固化完成之 后第一次組裝完成，然后再組裝一次； 分別在鋁鋅合金基底表面和聚丙烯表面形成約15nm的高分子納米薄膜；
步驟3)有機(jī)過氧化物與助硫化劑的噴涂 在形成高分子納米薄膜的鋁鋅合金基底表面噴涂濃度為2. 0%的有機(jī)過氧化物與 助硫化劑的混合溶液； 有機(jī)過氧化物為過氧化二苯甲酰，濃度為2. 0% ;助硫化劑為對(duì)苯撐雙馬來酰亞 胺，濃度為2.0% ;溶劑為丙酮。
步驟4)加溫加壓粘接 將噴涂過有機(jī)過氧化物與助硫化劑的鋁鋅合金基底表面與聚丙烯接觸后放入熱 壓機(jī)，在壓力為10MPa，溫度為17(TC的與條件下壓緊3min，取出后自然冷卻至室溫。
在2(TC恒溫條件下，通過拉伸測(cè)試來測(cè)定粘接試樣的剝離強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果表明，粘 接件的剝離強(qiáng)度達(dá)到6. 2KN/m2，并觀察到了聚乙烯面的破壞。
實(shí)施例3 待粘接的金屬零件為尺寸為50X30X0. 3(mm)的鋁鎂合金基底，待粘接的樹脂材 料為高密度聚乙烯(HDPE)，通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)緊固粘接
步驟1):預(yù)處理 首先，分別用純丙酮溶劑對(duì)鋁鎂合金基底，用無水乙醇對(duì)HDPE進(jìn)行超聲波洗滌 15min，洗滌之后干燥； 然后，用10% SK-144堿溶液的水溶液在7(TC對(duì)鋁鎂合金基底的表面進(jìn)行除油處 理，清水沖洗表面并對(duì)其進(jìn)行干燥； 再用低溫等離子體電源對(duì)鋁鎂合金基底的表面和HDPE表面進(jìn)行電暈放電處理 20s。 步驟2):在鋁鎂合金基底的表面和HDPE表面自組裝成高分子納米薄膜
自組裝溶液的溶劑為無水乙醇水=90 : io，帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化 合物為 濃度為lmmol/L ;組裝溶液的熟化時(shí)間為12h ; 將鋁鎂合金基底浸沒在組裝溶液中組裝15min，然后加熱到15(TC固化10min ;固 化完成之后第一次組裝完成，然后再組裝兩次； 將HDPE浸沒在組裝溶液中組裝5min，然后加熱到分IO(TC固化5min ;固化完成之 后第一次組裝完成，然后再組裝兩次； 分別在鋁鎂合金基底表面和HDPE表面形成約20nm的高分子納米薄膜；
步驟3)有機(jī)過氧化物與助硫化劑的噴涂 在形成高分子納米薄膜的鋁鎂合金基底表面噴涂濃度為1. 5%的有機(jī)過氧化物與 助硫化劑的混合溶液； 有機(jī)過氧化物為偶氮二異丁腈，濃度為1. 5%;助硫化劑為對(duì)苯撐雙馬來酰亞胺，
濃度為1.8% ;溶劑丙酮。 步驟4)加溫加壓粘接 將噴涂過有機(jī)過氧化物與助硫化劑的鋁鎂合金基底表面與HDPE接觸后放入熱壓
機(jī)，在壓力為8MPa，溫度為9(TC的與條件下壓緊2min，取出后自然冷卻至室溫。 在2(TC恒溫條件下，通過拉伸測(cè)試來測(cè)定粘接試樣的剝離強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果表明，粘
接件的剝離強(qiáng)度達(dá)到5. 6KN/tf，并觀察到了聚乙烯面的破壞。 實(shí)施例4待粘接的金屬零件為尺寸為50X30X0. 3(mm)的鋁銅合金基底，待粘接的樹脂材 料為丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯樹脂(ABS樹脂)，通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)緊固粘接
步驟1):預(yù)處理 首先，分別用純丙酮溶劑對(duì)鋁銅合金基底，用無水乙醇對(duì)ABS進(jìn)行超聲波洗滌 20min，洗滌之后干燥； 然后，用10% SK-144堿溶液在7(TC對(duì)鋁銅合金基底的表面進(jìn)行除油處理，清水沖 洗表面并對(duì)其進(jìn)行干燥； 再用低溫等離子體電源對(duì)鋁銅合金基底的表面和ABS表面進(jìn)行電暈放電處理 20s。 步驟2):在鋁銅合金基底的表面和ABS表面自組裝成高分子納米薄膜自組裝溶
液的溶劑為無水乙醇水=75 : 25，帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化合物為<formula>formula see original document page 9</formula><formula>formula see original document page 10</formula> 濃度為7. 0mmol/L ;組裝溶液的熟化時(shí)間為8h ; 將鋁銅合金基底浸沒在組裝溶液中組裝10min，然后加熱到15(TC固化lOmin ;固 化完成之后第一次組裝完成，然后再組裝一次；將ABS浸沒在組裝溶液中組裝10min，然后加熱到分12(TC固化lOmin ;固化完成
之后第一次組裝完成，然后再組裝一次； 分別在鋁銅合金基底表面和ABS表面形成約20nm的高分子納米薄膜；
步驟3)有機(jī)過氧化物與助硫化劑的噴涂 在形成高分子納米薄膜的鋁銅合金基底表面噴涂濃度為2. 5%的有機(jī)過氧化物與 助硫化劑的混合溶液； 有機(jī)過氧化物為過氧化二苯甲酰，濃度為2. 5% ;助硫化劑為間苯撐雙馬來酰亞 胺，濃度為2. 75% ;溶劑為丙酮。
步驟4)加溫加壓粘接 將噴涂過有機(jī)過氧化物與助硫化劑的鋁銅合金基底表面與ABS接觸后放入熱壓
機(jī)，在壓力為15MPa，溫度為18(TC的與條件下壓緊5min，取出后自然冷卻至室溫。 在2(TC恒溫條件下，通過拉伸測(cè)試來測(cè)定粘接試樣的剝離強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果表明，粘
接件的剝離強(qiáng)度達(dá)到7. 2KN/m2，并觀察到了聚乙烯面的破壞。 實(shí)施例5 待粘接的金屬零件為尺寸為50X30X0. 3(mm)的鋁錳合金基底，待粘接的樹脂材 料為L(zhǎng)DPE，通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)緊固粘接
步驟1):預(yù)處理 首先，分別用純丙酮溶劑對(duì)鋁錳合金基底，用無水乙醇對(duì)LDPE進(jìn)行超聲波洗滌 20min，洗滌之后干燥； 然后，用10% SK-144堿溶液在7(TC對(duì)鋁錳合金基底的表面進(jìn)行除油處理，清水沖 洗表面并對(duì)其進(jìn)行干燥； 再用低溫等離子體電源對(duì)鋁錳合金基底的表面和LDPE表面進(jìn)行電暈放電處理 20s。
步驟2):在鋁錳合金基底的表面和LDPE表面自組裝成高分子納米薄膜 自組裝溶液的溶劑為無水乙醇水=75 : 25，帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化
合物為
<formula>formula see original document page 11</formula>
N 、N
HS^^N^^SLi
濃度為10. 0mmol/L ;組裝溶液的熟化時(shí)間為6h ; 將鋁錳合金基底浸沒在組裝溶液中組裝10min，然后加熱到16(TC固化20min ;固 化完成之后第一次組裝完成，然后再組裝兩次； 將LDPE浸沒在組裝溶液中組裝10min，然后加熱到分9(TC固化lOmin ;固化完成 之后第一次組裝完成，然后再組裝兩次； 分別在鋁錳基底表面和LDPE表面形成約30nm的高分子納米薄膜；
步驟3)有機(jī)過氧化物與助硫化劑的噴涂 在形成高分子納米薄膜的鋁錳合金基底表面噴涂濃度為5%的有機(jī)過氧化物與助 硫化劑的混合溶液； 有機(jī)過氧化物為偶氮二異丁腈，濃度為5%;助硫化劑為間苯撐雙馬來酰亞胺，濃
度為5% ;溶劑丙酮。 步驟4)加溫加壓粘接 將噴涂過有機(jī)過氧化物與助硫化劑的鋁錳合金基底表面與LDPE接觸后放入熱壓
機(jī)，在壓力為7. 5MPa，溫度為145t:的與條件下壓緊2min，取出后自然冷卻至室溫。 在2(TC恒溫條件下，通過拉伸測(cè)試來測(cè)定粘接試樣的剝離強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果表明，粘
接件的剝離強(qiáng)度達(dá)到7. 2KN/m2，并觀察到了聚乙烯面的破壞。 實(shí)施例6 待粘接的金屬零件為尺寸為50X30X0. 2(mm)的純鋁基底，待粘接的樹脂材料為 LDPE，通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)緊固粘接
步驟1):預(yù)處理 首先，分別用純丙酮溶劑對(duì)純鋁基底，用無水乙醇對(duì)LDPE進(jìn)行超聲波洗滌15min， 洗滌之后干燥； 然后，用10% SK-144堿溶液的水溶液在7(TC對(duì)純鋁基底的表面進(jìn)行除油處理，清 水沖洗表面并對(duì)其進(jìn)行干燥； 再用低溫等離子體電源對(duì)鋁鎂合金基底的表面和LDPE表面進(jìn)行電暈放電處理 15s。 步驟2):在純鋁基底的表面和LDPE表面自組裝成高分子納米薄膜 自組裝溶液的溶劑為無水乙醇水=85 : 15，帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化
合物為
11<formula>formula see original document page 12</formula> 濃度為5. 0mmol/L ;組裝溶液的熟化時(shí)間為18h ;
0162] 將純鋁基底浸沒在組裝溶液中組裝15min，然后加熱到17(TC固化lOmin ;固化完 成之后第一次組裝完成，然后再組裝兩次；
0163] 將LDPE浸沒在組裝溶液中組裝5min，然后加熱到分95。C固化lOmin ;固化完成之 后第一次組裝完成，然后再組裝兩次；
0164] 分別在純鋁基底表面和LDPE表面形成約20nm的高分子納米薄膜； 0165] 步驟3)有機(jī)過氧化物與助硫化劑的噴涂
流
0166] 在形成高分子納米薄膜的純鋁基底表面噴涂濃度為1. 0%的有機(jī)過氧化物與助召 化劑的混合溶液；
0167] 有機(jī)過氧化物為過氧化二異丙苯，濃度為1. 0% ;助硫化劑為對(duì)苯撐雙馬來酰亞 胺，濃度為1.2% ;溶劑為丙酮。 0168] 步驟4)加溫加壓粘接
0169] 將噴涂過有機(jī)過氧化物與助硫化劑的純鋁基底表面與LDPE接觸后放入熱壓機(jī)， 在壓力為8MPa，溫度為135t:的與條件下壓緊3min，取出后自然冷卻至室溫。
0170] 在2(TC恒溫條件下，通過拉伸測(cè)試來測(cè)定粘接試樣的剝離強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果表明，粘 接件的剝離強(qiáng)度達(dá)到5. 3KN/m2，并觀察到了聚乙烯面的破壞。
0171] 實(shí)施例7
0172] 待粘接的金屬零件為尺寸為50X30X0. 3(mm)的鋁鋅合金基底，待粘接的樹脂材
料為聚丙烯(PP)，通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)緊固粘接 0173] 步驟1):預(yù)處理
0174] 首先，分別用純丙酮溶劑對(duì)鋁鋅合金基底，用無水乙醇對(duì)聚丙烯進(jìn)行超聲波洗滌 5min，洗滌之后干燥；
0175] 然后，用10% SK-144堿溶液在6(TC對(duì)鋁鋅合金基底的表面進(jìn)行除油處理，清水沖 洗表面并對(duì)其進(jìn)行干燥；
0176] 再用低溫等離子體電源對(duì)鋁鋅合金基底的表面和聚丙烯表面進(jìn)行電暈放電處理
20s。 0177] 0178]
合物為
步驟2):在鋁鋅合金基底的表面和聚丙烯表面自組裝成高分子納米薄膜
自組裝溶液的溶劑為無水乙醇水=75 : 25，帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化
CH3(CH2)7—Y——(CH2)2S(CH3)2 —SiH2
OCH2CH3
SNa
12
濃度為4. 5mmol/L ;組裝溶液的熟化時(shí)間為48h ; 將鋁鋅合金基底浸沒在組裝溶液中組裝5min，然后加熱到15(TC固化10min ;固化 完成之后，將組裝過的基底材料重新加入到新的組裝液，重新再組裝一次，再次固化10min。
將聚丙烯浸沒在組裝溶液中組裝5min，然后加熱到ll(TC固化10min ;固化完成之 后第一次組裝完成，然后再組裝一次； 分別在鋁鋅合金基底表面和聚丙烯表面形成約18nm的高分子納米薄膜；
步驟3)有機(jī)過氧化物與助硫化劑的噴涂 在形成高分子納米薄膜的鋁鋅合金基底表面噴涂濃度為1. 5%的有機(jī)過氧化物與 助硫化劑的混合溶液； 有機(jī)過氧化物為過氧化二苯甲酰，濃度為1. 5% ;助硫化劑為對(duì)苯撐雙馬來酰亞 胺，濃度為1.5% ;溶劑為丙酮。
步驟4)加溫加壓粘接 將噴涂過有機(jī)過氧化物與助硫化劑的鋁鋅合金基底表面與聚丙烯接觸后放入熱
壓機(jī)，在壓力為10MPa，溫度為165t:的與條件下壓緊4min，取出后自然冷卻至室溫。 在2(TC恒溫條件下，通過拉伸測(cè)試來測(cè)定粘接試樣的剝離強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果表明，粘
接件的剝離強(qiáng)度達(dá)到5. 9KN/tf，并觀察到了聚乙烯面的破壞。 實(shí)施例8待粘接的金屬零件為尺寸為50X30X0. 3(mm)的鋁鎂合金基底，待粘接的樹脂材 料為L(zhǎng)DPE，通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)緊固粘接
步驟1):預(yù)處理 首先，分別用純丙酮溶劑對(duì)鋁鎂合金基底，用無水乙醇對(duì)LDPE進(jìn)行超聲波洗滌 15min，洗滌之后干燥； 然后，用10% SK-144堿溶液的水溶液在7(TC對(duì)鋁鎂合金基底的表面進(jìn)行除油處 理，清水沖洗表面并對(duì)其進(jìn)行干燥； 再用低溫等離子體電源對(duì)鋁鎂合金基底的表面和LDPE表面進(jìn)行電暈放電處理 15s。 步驟2):在鋁鎂合金基底的表面和LDPE表面自組裝成高分子納米薄膜 自組裝溶液的溶劑為無水乙醇水=95 : 5，帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化合
物為 HS-(CH2)3-Si_(0CH3)3 濃度為2. 5mmol/L ;組裝溶液的熟化時(shí)間為24h ; 將鋁鎂合金基底浸沒在組裝溶液中組裝15min，然后加熱到16(TC固化10min ;固 化完成之后第一次組裝完成，然后再組裝兩次； 將LDPE浸沒在組裝溶液中組裝5min，然后加熱到分9(TC固化10min ;固化完成之 后第一次組裝完成，然后再組裝兩次； 分別在鋁鎂合金基底表面和LDPE表面形成約17nm的高分子納米薄膜；
步驟3)有機(jī)過氧化物與助硫化劑的噴涂 在形成高分子納米薄膜的鋁鎂合金基底表面噴涂濃度為3. 5%的有機(jī)過氧化物與 助硫化劑的混合溶液；
有機(jī)過氧化物為過氧化二異丙苯，濃度為3. 5% ;助硫化劑為間苯撐雙馬來酰亞 胺，濃度為3.5% ;溶劑丙酮。
步驟4)加溫加壓粘接 將噴涂過有機(jī)過氧化物與助硫化劑的鋁鎂合金基底表面與LDPE接觸后放入熱壓
機(jī)，在壓力為7MPa，溫度為14(TC的與條件下壓緊5min，取出后自然冷卻至室溫。 在2(TC恒溫條件下，通過拉伸測(cè)試來測(cè)定粘接試樣的剝離強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果表明，粘
接件的剝離強(qiáng)度達(dá)到5. 2KN/m2，并觀察到了聚乙烯面的破壞。 實(shí)施例9 待粘接的金屬零件為尺寸為50X30X0. 3(mm)的鋁鎂合金基底，待粘接的樹脂材 料為丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯樹脂(ABS)，通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)緊固粘接
步驟1):預(yù)處理 首先，分別用純丙酮溶劑對(duì)鋁銅合金基底，用無水乙醇對(duì)LDPE進(jìn)行超聲波洗滌 15min，洗滌之后干燥； 然后，用10% SK-144堿溶液的水溶液在75t:對(duì)鋁銅合金基底的表面進(jìn)行除油處 理，清水沖洗表面并對(duì)其進(jìn)行干燥； 再用低溫等離子體電源對(duì)鋁銅合金基底的表面和ABS表面進(jìn)行電暈放電處理 15s。 步驟2):在鋁銅合金基底的表面和ABS表面自組裝成高分子納米薄膜 自組裝溶液的溶劑為無水乙醇水=80 : 20，帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化
合物為 NaS- (CH2) 8-Si_CH2- (OC2H5) 2 濃度為3mmol/L ;組裝溶液的熟化時(shí)間為24h ; 將鋁銅合金基底浸沒在組裝溶液中組裝10min，然后加熱到16(TC固化5min ;固化 完成之后第一次組裝完成，然后再組裝兩次； 將ABS浸沒在組裝溶液中組裝5min，然后加熱到分10(TC固化20min ;固化完成之 后第一次組裝完成，然后再組裝兩次； 分別在鋁銅合金基底表面和ABS表面形成約15nm的高分子納米薄膜；
步驟3)有機(jī)過氧化物與助硫化劑的噴涂 在形成高分子納米薄膜的鋁銅合金基底表面噴涂濃度為3. 5%的有機(jī)過氧化物與 助硫化劑的混合溶液； 有機(jī)過氧化物為過氧化二苯甲酰，濃度為3. 5% ;助硫化劑為間苯撐雙馬來酰亞 胺，濃度為3.5% ;溶劑為丙酮。
步驟4)加溫加壓粘接 將噴涂過有機(jī)過氧化物與助硫化劑的鋁鎂合金基底表面與ABS接觸后放入熱壓 機(jī)，在壓力為6MPa，溫度為IO(TC的與條件下壓緊lmin，取出后自然冷卻至室溫。
在2(TC恒溫條件下，通過拉伸測(cè)試來測(cè)定粘接試樣的剝離強(qiáng)度；測(cè)試結(jié)果表明， 粘接件的剝離強(qiáng)度達(dá)到5. 2KN/m2，并觀察到了聚乙烯面的破壞。
權(quán)利要求
一種鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，其特征在于，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?jǐn)?shù)75～95％的乙醇，溶質(zhì)為帶有反應(yīng)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(shí)間為10～30min，自組裝1～5次；2)對(duì)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(jī)過氧化物與助硫化劑的混合溶液，其中，有機(jī)過氧化物與助硫化劑的質(zhì)量比為1∶1～1.2，其質(zhì)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(jī)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。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，其特征在于，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(jīng)過預(yù)處理，所述的預(yù)處理為首先用有機(jī)溶劑對(duì)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(zhì)量濃度10%的SK-144堿溶液在6(TC對(duì)其進(jìn)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(duì)待粘接的鋁或鋁合金表面和樹脂材料進(jìn)行電暈放電處理。
3. 如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，其特征在于，所述的 帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化合物為其中，^為下列官能團(tuán)之一H、 CH3、 C2H5、 n_C3H7、 CH2 = CHCH2、 n_C4H9、 C6H5、 n_C6H13、 n_C8H17、 i_C8H17 5 R2為下列官能團(tuán)之一 CH2CH2、 CH2CH2CH2、 CH2CH2CH2CH2CH2、 CH2CH2SCH2CH2、 CH2CH2CH2SCH2CH2CH2 、 CH2CH2NHCH2CH2CH2 、 (CH2CH2) 2NCH2CH2CH2、 CH2CH2OCONHCH2CH2CH2、 CH2CH2NHCONHCH2CH2CH2、 (CH2CH2) 2CH0C0NHCH2CH2CH2 ; X為下列官能團(tuán)之一H、 CH3、 C2H5、 n_C3H7、 i_C3H7、 n_C4H9、 i_C4H9、 t_C4H9 5Y為下列官能團(tuán)之一CH30、 C2H50、 n-C3H70、 i_C3H70、 n_C4H90、 i_C4H90、 t_C4H90 ; M為下列原子之一 Li、Na、K ;官能團(tuán)中所述的n、 i、 t分別為正、異、叔。
4. 如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，其特征在于，所述的帶有反應(yīng)性巰基的烷氧基硅烷化合物為Z-R-SiX3—nYn ;其中，Z為下列官能團(tuán)之一SH、 SNa ;R為下列官能團(tuán)之一n_C3H7、 n_C8H17 5X為下列官能團(tuán)之一H、 CH3、 n_C3H7 5Y為下列官能團(tuán)之一CH30、 C2H50 ;官能團(tuán)中所述的n為正。
5. 如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，其特征在于，所述的 鋁合金為鋁鎂合金、鋁鋅合金、鋁銅合金、鋁錳合金或鋁錳鐵合金。
6. 如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，其特征在于，所述的 有機(jī)過氧化物為過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲?；蚺嫉惗‰?。
7. 如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，其特征在于，所述的 助硫化劑為雙馬來酰亞胺。
8. 如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，其特征在于，所述的 樹脂材料為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯或丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯樹脂。
9. 如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，其特征在于，待自組 裝溶液被加熱后，鋁或鋁合金表面在120 16(TC溫度下固化5 20min。
10. 如權(quán)利要求1所述的鋁或鋁合金表面與樹脂材料粘接的方法，其特征在于，待自組 裝溶液被加熱后，樹脂材料在90 12(TC溫度下固化5 20min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁或鋁合金與樹脂材料的粘接方法，首先分別在粘接樹脂材料的的鋁或鋁合金表面和樹脂材料表面自組裝成高分子納米薄膜，然后在對(duì)高分子納米薄膜表面噴涂低濃度的有機(jī)過氧化物與助硫化劑溶液，使得其表面改性變化，再通過加溫加壓后實(shí)現(xiàn)鋁或鋁合金與樹脂材料之間的高強(qiáng)度結(jié)合。本發(fā)明采用的是自組裝浸漬的方法，因而能夠?qū)?fù)雜形狀的材料及部件進(jìn)行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜形狀鋁或鋁合金與樹脂材料的粘接；屬于環(huán)保型配方，操作工藝簡(jiǎn)便，鋁或鋁合金/樹脂材料之間的粘接強(qiáng)度大，且穩(wěn)定件高。
文檔編號(hào)C09J5/04GK101712765SQ200910219079
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者張志毅, 王芳 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)