[发明专利]用于表面制备的剥离层以及使用其的粘接方法

说明书

一种用于在胶粘剂粘接之前对复合基底进行表面制备的方法。该表面制备方法包括将含树脂的剥离层施加到复合基底上，随后共固化。该含树脂的剥离层含有嵌入在其中的不可移除的纺织品载体和可移除的织造织物。共固化后，从该复合基底上移除该剥离层，使得移除该可移除的织造织物，但是该不可移除的纺织品载体和残留树脂膜保留在该复合基底上，从而在该复合基底上产生改性的可粘接表面。可以将具有该改性表面的复合基底粘接到另一个复合基底上，由此该纺织品载体仍为最终粘接结构的组成部分。

附图说明

图1展示了根据本披露的一个实施例的具有施加在其上的剥离层的复合基底。

图2示出了在剥离层移除后的图1的复合基底。

图3展示了通过胶粘剂膜粘接在一起的两个基底。

图4是可结合到剥离层中的具有经编经向针织网格图案的载体织物的俯视图。

图5示出了在G_1c断裂韧性测试后在放大下的断裂表面。

具体实施方式

金属和非金属基底的胶粘剂粘接是已知的应用于多种工业(包括运输、能源、汽车和航空航天)的方法。基于环氧树脂的胶粘剂被广泛地用于在基底之间形成永久粘接，尤其是在航空航天领域中，这是由于该胶粘剂具有最小化应力集中、降低结构重量、减少组装时间、降低成本并且改进耐腐蚀性的能力。胶粘剂粘接通常通过以下三种方式之一进行：(1)共固化、(2)共粘接和(3)二次粘接。

“共固化”涉及通过同时固化和粘接来接合未固化的复合零件，其中这些复合零件与胶粘剂一起固化，导致化学粘接。然而，难以将此技术应用于未固化预浸料的粘接以制造具有复杂形状的大型结构零件。未固化的复合材料(例如预浸料)是粘性的(即粘的触感)，并且缺乏自支撑所需的刚性。这样，未固化的复合材料难以处理。例如，难以在具有复杂三维形状的工具上组装并且粘接未固化的复合材料。

“共粘接”包括通过胶粘剂粘接将预固化的复合零件接合到未固化的复合零件上，其中该胶粘剂和该未固化的复合零件在粘接期间被固化。预固化的复合材料通常在胶粘剂粘接之前需要附加的表面制备步骤。

“二次粘接”是通过胶粘剂粘接将预固化的复合零件接合在一起，其中只有胶粘剂被固化。这种粘接方法典型地需要在粘接表面处对每个先前固化的复合零件进行表面制备。

在航空航天工业中，典型地将复合材料结构共粘接或二次粘接，并且通常在接合之前需要对预固化的零件进行表面处理。此类表面处理可以包括喷砂处理、砂磨、剥离层施加、涂底漆、等离子体处理、激光烧蚀和本领域已知的其他方法。共粘接和二次粘接两者都需要对每个先前固化的复合零件进行表面制备，以在胶粘性粘接的结构中实现最高水平的粘接层完整性。“粘接层”是指粘接的结构之间的胶粘接头。此类表面处理通过在表面产生微粗糙度来增强粘合性。粗糙化表面允许通过在粘接表面处的机械联锁的更好的粘合性。

尽管传统的表面制备方法可以提供增强的粘合性并消除粘接的复合材料结构中的粘合失效，但它们没有赋予粘接结构额外的强度。因此，当内聚破坏是主要的失效模式时，极限粘接强度几乎完全源自胶粘剂。此外，在某些条件下，如暴露于低温，例如低于75°F(或＜24℃)时，当使用常规的表面制备时，粘接的结构的断裂韧性会大大降低。

本文披露了一种粘接方法，该方法可以提供高粘接强度和高断裂韧性，并且克服上述讨论的在低温下机械性能降低的局限性。