[发明专利]一种可提高聚醚醚酮及其复合材料胶接性能的协同表面处理方法

说明书

一种可提高聚醚醚酮及其复合材料胶接性能的协同表面处理方法，它涉及化学材料领域，本发明解决现有技术中针对聚醚醚酮及其复合材料表面处理效果差、胶接强度低以及胶接耐久性差的难题。包括机械打磨、酸化刻蚀和电晕处理的多尺度协同作用，所述机械打磨为使用砂纸进行打磨处理，所述酸化刻蚀使用的是重铬酸盐的浓硫酸溶液，所述电晕处理是常压低温等离子体电晕处理。本发明记载的针对聚醚醚酮及其复合材料表面的多尺度协同处理方法具有操作简单、可操作性性强以及处理效果优异的特点，可大幅度提高聚醚醚酮及其复合材料的表面浸润性、胶接强度和胶接耐久性。本发明应用于材料处理领域。

技术领域

本发明属于化学材料领域，具体涉及一种可提高聚醚醚酮及其复合材料胶接性能的协同表面处理方法。

背景技术

高性能热塑性树脂基复合材料不仅具有热固性树脂基复合材料质量轻、比强度和比刚度高、可设计性强等特点，还具有较高的抗冲击损伤潜力，且成型周期短、可焊接、可修补贮存方便等特点。在航空工业领域受关注由来已久，尤其在飞机上的应用凸显了巨大的优越性。以空客和波音为首的航空企业联合欧美一流研究所和高等院校早已开展高性能热塑性复合材料的基础和应用研究。聚醚醚酮(PEEK)作为先进热塑性树脂的代表，具有优异的韧性、机械性能、化学稳定性和尺寸稳定性，是航空航天领域首批具实用价值的先进热塑性复合材料。焊接技术可以完成简单加筋结构的连接，但对于大面积搭接结构、壁板对接结构、复杂双向加筋结构，蜂窝/泡沫夹层结构，金属镶嵌结构，以及热塑性复合材料与热固性复合材料连接结构等，离不开胶接技术。PEEK表面能低、分子结构稳定，导致PEEK及其复合材料难粘接、粘接强度低以及粘接耐久性差。而PEEK及其复合材料的胶接性能严重依赖于表面处理技术，常见的单一处理方法如机械打磨、溶剂清洗、火焰处理以及电晕处理的效果一直不太理想，还面临着处理表面的时效性等问题。

发明内容

本发明提供一种可提高聚醚醚酮及其复合材料胶接性能的协同表面处理方法，目的是为了解决现有技术中针对聚醚醚酮及其复合材料表面处理效果差、胶接强度低以及胶接耐久性差的难题。本发明提供的协同表面处理方法可提高聚醚醚酮及其复合材料的表面浸润性，提高其胶接强度和胶接耐久性。

本发明的一种可提高聚醚醚酮及其复合材料胶接性能的协同表面处理方法，它包括机械打磨、溶剂清洗、酸化刻蚀、干燥和电晕处理的协同作用，所述机械打磨为使用砂纸进行打磨处理，所述酸化刻蚀使用的是重铬酸盐的浓硫酸溶液进行化学刻蚀，所述电晕处理是常压低温等离子体电晕处理；协同处理方法的顺序为机械打磨、溶剂清洗、酸化刻蚀、干燥和电晕处理。

进一步地，所述的聚醚醚酮及其复合材料具体为：聚醚醚酮热塑性塑料，以及短切碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、单向长纤维、纤维织物、无机填料中的一种或几种增强的聚醚醚酮复合材料。

进一步地，对于聚醚醚酮热塑性塑料、短切纤维增强和无机填料增强的聚醚醚酮复合材料，以水平方向为基准，按照与试片长度方向呈45°方向打磨，对于单向长纤维及纤维织物增强聚醚醚酮复合材料沿剪切受力水平方向打磨。

进一步地，机械打磨采用砂纸的金刚砂的尺寸在60-500目，先使用300-500目砂纸进行打磨，后使用60-200目砂纸打磨。

进一步地，所述重铬酸盐的浓硫酸溶液是由重铬酸盐、浓硫酸和去离子水混合而成，重铬酸盐、浓硫酸、去离子水的质量比为1：6～20：0.5～2；重铬酸盐为重铬酸钠或重铬酸钾中的一种或二者任意比例的混合体；所述的化学刻蚀处理温度为15-60℃，处理时间为15-60s。

进一步地，电晕处理采用的是常压低温等离子体电晕处理，处理电压为80-200V，电晕设备放电装置与被处理试样之间的距离为1-3mm，处理时间为5-40s。

进一步地，所述的处理方法包括以下步骤：