[发明专利]一种提高聚合物与金属界面结合的方法

说明书

本发明提供了一种提高聚合物与金属界面结合的方法，属于金属聚合物复合技术领域。它包括以下步骤：1)金属板材裁剪成金属试样，清洗金属试样表面；2)安装金属试样于载物台，启动喷砂机，使喷砂介质从供料机构注入到喷砂机中，对金属试样表面进行喷砂；3)将喷砂处理后的金属试样放入模具中，通过注射系统将熔融的聚合物Ⅰ注射到金属试样表面，完成聚合物Ⅰ与金属试样的结合。本发明利用共喷涂与注射成型结合的工艺来实现金属与聚合物的结合，不仅简化了金属表面处理工艺和提高了生产效率，还实现了金属‑塑料复合材料的外观结构多样性。将聚合物熔体注射到金属试样表面，利用掺杂剂层与聚合物的亲附性，进一步实现聚合物与金属试样的结合。

技术领域

本发明属于金属聚合物复合技术领域，涉及一种提高聚合物与金属界面结合的方法。

背景技术

金属-塑料复合材料替代传统材料，生产的产品成本低，强度高，质量轻。金属-塑料复合材料广泛用于航空航天和汽车行业，降低成本的同时，不会影响材料性能，安全性等特性。现有技术中，连接金属和塑料的方法主要有粘结、机械紧固和焊接。

粘合剂粘合存在加工时间长、耐候性不稳定和不可靠等问题。机械紧固则需要夹紧并使用螺钉和铆钉进行粘接，这将增加产品的重量、厚度，使结构的应力集中。激光焊接虽然具有成型快、热输入小、适应性强的优点，但成型效果会受到焊接功率、速度等焊接参数的限制。超声波焊接与摩擦焊接则适用于小部件的焊接。以上的几种连接方法都具有一定的局限性。综上，现有技术中，金塑复合件产品存在外观结构单一的缺点；生产过程中，存在工艺复杂、效率低等问题。

例如，发明专利公开了一种使用基于环氧化物的粘合剂的金属-聚合物粘合[申请号为CN201080007904.7]。该发明专利使用环氧基粘合剂将非卤化聚合物粘合到金属基底，特别是将聚烯烃外涂层粘合到金属管子或管道，所述环氧基粘合剂含有至少一种氧化态为n的金属离子M的盐，所述金属离子M的盐具有比所述金属基底的表面的标准还原电位更为正值的标准还原电位E0M。使用粘合剂粘合金属和聚合物，存在加工时间长、耐候性不稳定和不可靠等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种提高聚合物与金属界面结合的方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种提高聚合物与金属界面结合的方法，包括以下步骤：

1)金属板材裁剪成金属试样，以丙酮溶液作为溶剂，用超声波清洗金属试样表面；

2)安装金属试样于载物台，启动喷砂机，使喷砂介质从供料机构注入到喷砂机中，对金属试样表面进行喷砂；

喷砂完成后，去除金属试样表面浮砂；

3)将喷砂处理后的金属试样放入模具中，通过注射系统将熔融的聚合物I注射到金属试样表面，完成聚合物I与金属试样的结合；

其中，金属试样为纯金属或金属合金；

在步骤2)中，喷砂介质为研磨剂与掺杂剂的共混物；

在步骤3)中，聚合物I包括聚偏氟乙烯、环氧树脂、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚酰胺、聚苯硫醚、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酯和聚烯烃中的一种或几种。

喷砂过程中，通过控制载物台匀速移动，使喷砂介质在金属试样表面均匀喷砂。通过观测涂层的均匀性判断喷砂操作完成。喷砂时间控制在10s-120s。喷砂完成后，使用高压气体或气嘴吹去金属表面浮砂。注射时间控制在1s-10s。研磨剂颗粒与掺杂剂颗粒直径的比值在100-0.1，并且研磨剂的颗粒直径在50nm-5000μm之间。

在上述的一种提高聚合物与金属界面结合的方法中，金属试样为钛、钛合金、铁合金、不锈钢、碳钢、铝、铝合金、镍、镍合金和镍钛合金中的一种。金属试样优选的选自铝、不锈钢、钛。钛合金优选的选自TiAl、NiTi。