[发明专利]用于改进形状记忆合金与聚合物之间粘附力的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于改进金属和聚合材料之间粘附力的方法，更特别的涉及用于改进形状记忆合金与聚合材料之间的化学和/或机械粘附力。

背景技术

形状记忆合金(SMA)的应用可以包括将SMA材料嵌入到聚合物材料复合物内以便例如控制外部形状、改变硬度，并提供复合材料的防振。包括在聚合材料内嵌入SMA材料的应用性能主要依靠SMA-聚合物粘附力的性质。界面必须具有足够的粘附力以便将应力和应变由SMA组分转移到周围材料；粘附力越强，在机械破坏前能转移的应变程度就越高。典型的用途会是带有多个嵌入在聚合材料内的SMA线的汽车部件。嵌入的线当它们例如通过施加外电路电流而变形时必须保持与聚合材料粘接。

一种用于改进SMA与聚合物间粘附力的方法，包括在将SMA粘接到反应性聚合材料例如环氧树脂前，用硅烷偶联剂处理SMA的表面。然而，使用硅烷偶联剂会产生有毒化合物。另外，硅烷偶联剂在使用前必须水解，水解的溶液具有非常有限的稳定寿命。而且，粘附力品质需要为某些应用而提高。另一个方法包括对SMA材料手工砂纸打磨或喷砂。但是，随着应用中使用的SMA尺寸减小到微米或纳米级尺寸颗粒，砂纸打磨或喷砂处理变得困难且不合适。

因此，存在一种对使形状记忆合金粘附到聚合材料的改进方法的需要。

发明内容

这里公开的是改进形状记忆合金(SMA)和聚合物间粘附力的方法。在一个实施方案中，改进形状记忆合金和聚合材料间粘附力的方法包括使形状记忆合金的表面与含有含磷化合物的溶液接触，和将形状记忆合金嵌入到聚合材料中。

在另一个实施方案中，该方法包括在形状记忆合金的表面上饰纹，并将形状记忆合金嵌入到聚合材料中。

在再一个实施方案中，该方法包括在形状记忆合金的表面上饰纹以形成饰纹的表面，使形状记忆合金的饰纹表面与含有含磷化合物或硅烷偶联剂的溶液接触，并将形状记忆合金嵌入到聚合材料中。

上述和其它特征通过以下附图和详细说明来示例性的进行说明。

附图说明

现在参考附图，它们是示例性的实施方案，而且其中相同的元件采用相同的标记。

附图1是处理形状记忆合金(SMA)以改进其与聚合物的粘附力的方法的实施方案的示意图。

附图2是处理SMA以改进其与聚合物的粘附力的另一方法的示意图。

附图3表示了SMA线在表面纹饰后的透视图。

附图4是表明对于一系列镍钛线样品在聚合物基质内引导线滑动每单元嵌入长度需要的作用力的曲线图。

附图5是表明对于一系列镍钛线样品在聚合物基质内引导线滑动每单元嵌入长度需要的剪切强度的曲线图。

具体实施方式

这里公开的是改进形状记忆合金(SMA)与聚合材料间粘附力的方法。在一个实施方案中，该方法通常包括使SMA表面经受一种蚀刻剂以从SMA表面移除天然氧化物/氢氧化物层，并允许新的氧化物/氢氧化物基团以可控的方式在SMA表面上生长。一旦完成这些，新的镍-钛表面可以用许多有机磷或含磷化合物(即，偶联剂)中的任一种进行处理，这些化合物将在下面更详细讨论。所得的“化学钩”的磷端通过缩合反应键接到新重生的镍-钛氧化物-氢氧化物上。任选地，SMA的表面外形或微观几何形态可以被纹饰(或形成图案)以增加表面积并对粘附力提供进一步的改善。形成图案(纹饰)可以通过添加或减去方法获得并且不想被限制。例如，可以在SMA表面上产生凸起部分、离散的隆起等。

在另一个实施方案中，SMA表面通过表面纹饰并结合随后应用有机硅烷偶联剂而官能化。表面纹饰扩充了与偶联剂键接的表面积，因此提供更多所谓的化学钩用于与聚合物基质相互作用。以这种方式提高表面积有利的增加了聚合物与SMA的粘附力。需指出的是，使用偶联剂的官能化通常会需要形状记忆合金表面上的羟基基团。