[发明专利]热固性复合表面膜直接应用于经紫外线处理的热塑性表面及相关复合结构

说明书

本公开涉及将环氧类表面膜和其他热固性表面膜直接粘附到固体热塑性表面的方法以及源自或可源自这些方法的结构。在一些实施方案中，本公开还涉及包括直接粘合到热固(性)表面膜的热塑性基材的复合结构；其中直接粘合限定了热塑性基材的热塑性表面和热固(性)表面膜的第一表面之间的界面。

相关申请的交叉引用

无。

技术领域

本公开涉及将环氧类表面膜和其他热固性表面膜直接粘附到固体热塑性表面的方法以及源自或可源自这些方法的结构。

背景技术

纤维增强的聚合物基质复合材料是高性能结构材料，由于它们对腐蚀环境的耐受性、它们高的比强度或高的强度密度比以及它们的低重量，因此是常用的航空器部件、高性能汽车、船壳和自行车框架。

航空航天工业中使用的常规复合结构通常包括表面膜，以在涂漆之前为复合结构提供所需的性能特征。表面膜诸如环氧类膜，通常应用于聚合物复合材料制品的外表面，以提供具有航空航天应用所需的表面质量的复合材料。例如，可以将表面膜与预浸料共固化以提供保护的基本无孔隙的表面，其中表面膜的电阻率小于下面的基材同时减少复合材料制造的劳动力、时间和成本。此外，这些表面膜可以被功能化，例如以提高它们对雷击、静电放电和电磁放电的耐受性。

但是，在结构部件的制造期间，并不总是能够将这些表面膜与聚合物基质复合材料的结构元件共固化或以其他方式粘合。一些结构元件不是由固化的复合材料制成，这使得与这些材料的这种结合特别具有挑战性，因为由于航空航天应用中使用的热塑性材料的非常高的熔点，在粘合期间发生的混合(intermingling)过程是不可能的。

在粘合剂行业中，还已知的是某些基材(诸如某些高性能塑料)难以粘合。热塑性塑料，诸如PEEK(聚醚醚酮)；PPS(聚苯硫醚)；聚芳酰胺(PARA)或聚醚酰亚胺(PEI)出于它们高的比强度或高的强度密度比是有吸引力的结构聚合物，但也特征在于差的粘合特性。至少一个原因被认为是要粘合的塑料的低表面能特性。

为了使表面膜粘合到这种低能表面，已经开发了几种策略，包括化学涂底、使用专门配制用于粘合此类基材的化学粘合剂组合物、物理磨损或化学粗糙化、火焰处理以及酸或等离子蚀刻，以使表面在施用粘合剂或漆料之前更容易粘合。然而，这些方法中的每一种都具有需要考虑的折衷。

应当理解，由于安全和废物处理问题、过程控制和成本，化学处理诸如酸蚀刻或化学活化在商业用途方面受到限制。

等离子体技术需要大型设备。除了资金成本之外，设备的尺寸也存在困难，这使得其难以可携带使用，例如在密闭空间中使用。

物理磨损也可产生不同的结果，因为难以充分控制这种方法并使其伴随着废料磨损副产品的问题。

虽然底漆可以起到很大的作用，但总是需要一种活化表面以进行后续粘合的替代方法。这尤其适用于PEEK、PARA、PPS或PEI，它们往往难以粘合塑料，并且因此通常粘合强度往往低于其他塑料-并且即使使用底漆时，这通常也适用。

尽管存在针对这些问题的现有提出的解决方案，但希望提供替代解决方案，使得最终用户具有更多可用选择。

发明内容

本公开涉及包括直接粘合到热塑性基材的热固(性)表面膜的复合结构，制备这些复合结构的方法，以及包括这些复合结构的制品。

在某些实施方案中，复合结构包括直接粘合到热固(性)表面膜的热塑性基材；其中直接粘合限定了热塑性基材的热塑性表面和热固(性)表面膜的第一表面之间的界面，热固(性)表面膜进一步包括与热固(性)表面膜的第一表面相对的第二表面。

在本文其他地方提出了热塑性基材的定义。虽然不一定如此限制，但在某些更具体的实施方案中，热塑性基材包括：