[发明专利]一种聚合物-钢复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚合物‑钢复合材料及其制备方法，涉及金属聚合物复合技术领域。本发明提供了一种聚合物‑钢复合材料的制备方法，包括以下步骤：对钢进行第一次退火，得到退火态钢；将所述退火态钢进行喷砂处理，得到喷砂处理钢；将所述喷砂处理钢加热后进行表面硅烷化处理，得到表面改性钢；对所述表面改性钢进行聚合物注塑，得到复合体；将所述复合体进行第二次退火，得到聚合物‑钢复合材料。实验结果表明，本发明提供的制备方法制备的聚合物‑钢复合材料的拉伸剪切强度为13.75～17.78MPa。

技术领域

本发明属于金属聚合物复合技术领域，具体涉及一种聚合物-钢复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，为满足复杂、苛刻的使用环境，复合材料可通过不同材料的互补获得单一材料所不能达到的综合性能，从而被广泛应用在工程轻量化、航空航天和海洋工程等各个行业领域。其中，聚合物与钢复合材料由于其强度高，质量轻，生产成本低逐渐替代传统材料，广泛用于航空航天和汽车行业。

目前，聚合物-钢复合材料的制备方法主要是对钢试样进行喷砂，然后借助注塑工艺，通过注射系统将熔融的聚合物注射到钢试样表面，完成聚合物与钢试样的结合。此方法虽然简单，但是钢与聚合物界面结合强度较低，难以满足生产需要。

因此，如何提高聚合物-钢复合材料的界面结合强度成为亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚合物-钢复合材料及其制备方法。本发明提供的制备方法制备的聚合物-钢复合材料具备较高的界面结合强度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚合物-钢复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)对钢进行第一次退火，得到退火态钢；

(2)将所述步骤(1)得到的退火态钢进行喷砂处理，得到喷砂处理钢；

(3)将所述步骤(2)得到的喷砂处理钢加热后进行表面硅烷化处理，得到表面改性钢；

(4)对所述步骤(3)得到的表面改性钢进行聚合物注塑，得到复合体；

(5)将所述步骤(4)得到的复合体进行第二次退火，得到聚合物-钢复合材料。

优选地，所述步骤(1)中第一次退火的温度为700～1000℃，第一次退火的保温时间为1～2h。

优选地，所述步骤(1)中升温至所述第一次退火温度的升温速率为15～25℃/min；所述第一次退火的冷却速率为5～10℃/min。

优选地，所述步骤(2)中喷砂处理的压力为0.4～0.6MPa，喷砂处理的时间为40～70s。

优选地，所述步骤(2)中喷砂处理的介质为棕刚玉，所述棕刚玉的粒度为46目、120目和150目中的至少一种。

优选地，所述步骤(3)中加热的温度为400～500℃，加热的时间为20～40min。

优选地，所述步骤(3)中表面硅烷化处理的操作包括如下步骤：将加热后的钢浸泡在硅烷溶液中5～10min，取出后对钢进行固化。

优选地，所述固化的温度为100～120℃，固化的时间为5～10min。

优选地，所述步骤(4)中聚合物为热塑性弹性体，所述热塑性弹性体包括TPU、SBS和SEBS中的至少一种。

优选地，所述步骤(4)中注塑的时间为7～10s，注塑的压力为70～100MPa。

优选地，所述步骤(5)中第二次退火的温度为120～180℃，第二次退火的保温时间为1～1.5h。