一种玻璃纤维表面与树脂材料粘接的方法技术

本发明专利技术公开了一种玻璃纤维表面与树脂材料粘接的方法，首先分别在待粘接的玻璃纤维表面和树脂材料表面自组装成高分子纳米薄膜，然后对高分子纳米薄膜表面喷涂低浓度的有机过氧化物与助硫化剂的混合溶液，使得其表面改性变化，再通过加温加压后实现玻璃纤维与树脂材料之间的高强度结合。本发明专利技术采用的是自组装浸渍的方法，因而能够对复杂形状的材料及部件进行处理，能够实现复杂形状玻璃纤维与树脂材料的粘接；属于环保型配方，操作工艺简便，玻璃纤维与树脂材料之间的粘接强度大，且稳定性高。

Method for bonding glass fiber surface to resin material

The invention discloses a method for glass fiber surface and the resin adhesive material, first respectively on the surface of glass fibers and resin bonding surface to be self-assembled into polymer nano film, then mixed solution on the surface of polymer nano film spraying low concentration of organic peroxide and co curing agent, the surface modification changes again by combining heating and pressurizing to realize the high strength between glass fiber and resin material. The invention adopts the method of self assembling impregnation, so it can handle materials and components of complex shape, the adhesive can achieve complex shape of glass fiber and resin material; belonging to the environmental protection formula, the operation process is simple, between glass fiber and resin bonding strength, and high stability.

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃纤维表面与树脂材料粘接的方法
本专利技术属于玻璃纤维表面的改性
，涉及玻璃纤维表面与树脂材料的粘接，特别涉及一种耐碱玻璃纤维表面与树脂材料粘接的方法。
技术介绍
二十一世纪的新型制造业应当是高产率、高性能及低环境负荷的制造业(两高一低)。半个多世纪以来，作为一种主要的材料表面处理技术，铬钝化工艺被广泛应用于不同工业领域，如汽车、飞机和船舶工业等。然而，铬化物中所含的Cr6+的毒性和致癌性严重阻碍了该工艺的继续使用。随着近年来人们环保意识的加强，开发研制“绿色表面处理技术”势在必行。目前，不同材料之间的粘接一般是通过粘接剂涂抹在材料表面来实现粘接，但是在结合界面涂粘接剂的过程中难以保证粘接剂涂层的均匀，尤其是对于表面形状特殊、结构复杂的零部件，这种方法更是难于保证全方位的良好粘接。同时常用的粘接剂一般为有机溶剂型物质，对环境和人体危害较大，并且大部分粘接剂对金属的表面也会有腐蚀影响，因此开发新的无污染，粘接性良好的粘接技术势在必行。近年来已有一部分新的环境友好表面涂层技术的研究，如有机-无机混合纳米膜层技术，导电聚苯胺防腐蚀涂层技术，自组装纳米膜技术。其中自组装纳米膜技术是近几年发展起来的新型有机超薄膜技术，是一种最具潜力的可替代铬钝化的金属表面处理方法。然而，由于铁、锌、铝等属于活泼金属其表面极易氧化，因此在其表面制备自组装纳米膜较为困难；同时对于表面能较低的非极性树脂材料材料表面，自组装纳米膜的形成也很困难。而且这两类材料间的高强度结合也是一个较难解决的问题。目前报道了一些金属与树脂材料的粘接方法，但是在粘接强度，形状复杂器件，环保等方面仍然存在着一定的缺陷。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种耐碱玻璃纤维与树脂材料的粘接方法，通过材料表面功能性纳米薄膜的制备然后再粘结处理，实现玻璃纤维与树脂材料的良好粘接。为实现上述目的，本专利技术是采取以下的具体技术方案实现的：一种玻璃纤维表面与树脂材料粘接的方法，包括以下步骤：1)分别将待粘接的玻璃纤维和树脂材料浸没到自组装溶液中，在其表面上自组装成高分子纳米薄膜；所述自组装溶液的溶剂是体积分数75～95％的乙醇，溶质为过氧－2－乙基己酸叔丁酯、2，2－二－(叔丁基过氧)丁烷、乙烯基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷，摩尔比为5：1～5：1～20：1～15，过氧－2－乙基己酸叔丁酯和2，2－二－(叔丁基过氧)丁烷的浓度为1.0～10.0mmol/L，乙烯基三甲氧基硅烷的浓度为1.0～5.0mmol/L，氨丙基三乙氧基硅烷的浓度为1.0～3.0mmol/L；自组装成高分子纳米薄膜的方法为：待自组装溶液被加热后，将玻璃纤维和树脂材料分别固化；2)对表面上自组装成高分子纳米薄膜的待粘接的玻璃纤维表面和树脂材料，喷涂有机过氧化物与助硫化剂的混合溶液，其中，有机过氧化物与助硫化剂的质量比为1∶1～1.5，其质量浓度均为0.5～10％；所述助硫化剂为双马来酰亚胺；3)将喷涂处理过的待粘接的玻璃纤维表面与树脂材料接触后，放入热压机进行压紧。优选的，在玻璃纤维和树脂材料表面上自组装成高分子纳米薄膜之前可以经过预处理，所述预处理为：玻璃纤维和树脂材料分别用有机溶剂洗涤，再进行除油处理、洗涤干燥和电晕放电。例如：用有机溶剂超声波洗涤10～50min，再用质量浓度5～20％的SK-144碱溶液在50～70℃进行除油处理，用水清洗之后干燥；然后用低温等离子体电源对待粘接的玻璃纤维表面和树脂材料进行电晕放电处理。优选的，过氧－2－乙基己酸叔丁酯、2，2－二－(叔丁基过氧)丁烷，乙烯基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为5：3：3：2。优选的，所述玻璃纤维为耐碱玻璃纤维。优选的，所述有机过氧化物为过氧化乙酰苯甲酰，过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈。优选的，所述树脂材料为高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)。高密度聚乙烯的密度为0.950～0.960g/cm3，在190℃，2.16kg下的熔融指数为1.1-1.6g/10min。低密度聚乙烯的密度为0.920～0.930g/cm3，在190℃，2.16kg下的熔融指数为2.0-2.5g/10min。聚丙烯的Mw为80000～100000。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)的Mw为200000～300000。优选的，玻璃纤维自组装成高分子纳米薄膜的方法为：待自组装溶液被加热后，在130～170℃下固化10～30min，每次自组装时间为15～45min，自组装1～5次。优选的，树脂材料自组装成高分子纳米薄膜的方法为：待自组装溶液被加热后，在95～160℃下固化10～30min，每次自组装时间为15～45min，自组装1～5次。优选的，所述高分子纳米薄膜的厚度为5～50nm。优选的，热压机进行压紧的条件：压力为2～25MPa，温度为90～180℃，压紧时间为0.5～10min。本专利技术至少具有以下有益效果之一：1、本专利技术实现了在玻璃纤维表面与树脂材料表面的紧固粘接，而且实现的方案步骤简洁，配方环保；2、本专利技术将待粘接的玻璃纤维和树脂材料经过氧－2－乙基己酸叔丁酯、2，2－二－(叔丁基过氧)丁烷、乙烯基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷的自组装溶液处理后，经过固化在材料表面形成了与玻璃纤维和树脂材料结合牢固的高分子纳米薄膜，该高分子纳米薄膜可以作为材料的保护层；然后喷涂低浓度的有机过氧化物与助硫化剂溶液，形成了新的共价键，使得玻璃纤维和树脂材料表面改性变化；3、本专利技术通过加温加压后实现了表面发生改性变化的玻璃纤维与树脂材料之间的高强度结合；在20℃恒温条件下，通过拉伸测试来测定粘接试样的剥离强度达到8.2～9.2KN/m2，并观察到了聚乙烯面的破坏；4、由于本专利技术采用的是自组装浸渍的方法，因而能够对复杂形状的材料及部件进行处理，能够实现复杂形状玻璃纤维与树脂材料的粘接；5、本专利技术涉及的自组装溶液不含有对环境和人类身体健康有毒有害成分，具有无毒无害无环境污染的特点，属于环保型配方；6、本专利技术操作工艺简便，玻璃纤维与树脂材料之间的粘接强度大，且稳定性高，具有很高的推广应用价值。具体实施方式本专利技术提供的玻璃纤维与树脂材料的粘接方法，首先分别在粘接树脂材料的玻璃纤维表面和树脂材料表面自组装成高分子纳米薄膜，然后在对高分子纳米薄膜表面喷涂低浓度的有机过氧化物与助硫化剂溶液，使得其表面改性变化，再通过加温加压后实现玻璃纤维与树脂材料之间的高强度结合。以下通过特定的具体实例说明本专利技术的技术方案。应理解，本专利技术提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
的情况下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。以下实施例中使用的高密度聚乙烯的密度为0.950～0.960g/cm3；在190℃，2.16kg下的熔融指数为1.1-1.6g/10min；低密度聚乙烯的密度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃纤维表面与树脂材料粘接的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分别将待粘接的玻璃纤维和树脂材料浸没到自组装溶液中，在其表面上自组装成高分子纳米薄膜；所述自组装溶液的溶剂是体积分数75～95％的乙醇，溶质为过氧－2－乙基己酸叔丁酯、2，2－二－(叔丁基过氧)丁烷、乙烯基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷，摩尔比为5：1～5：1～20：1～15，过氧－2－乙基己酸叔丁酯和2，2－二－(叔丁基过氧)丁烷的浓度为1.0～10.0mmol/L，乙烯基三甲氧基硅烷的浓度为1.0～5.0mmol/L，氨丙基三乙氧基硅烷的浓度为1.0～3.0mmol/L；自组装成高分子纳米薄膜的方法为：待自组装溶液被加热后，将玻璃纤维和树脂材料分别固化；2)对表面上自组装成高分子纳米薄膜的待粘接的玻璃纤维表面和树脂材料，喷涂有机过氧化物与助硫化剂的混合溶液，其中，有机过氧化物与助硫化剂的质量比为1∶1～1.5，其质量浓度均为0.5～10％；所述助硫化剂为双马来酰亚胺；3)将喷涂处理过的待粘接的玻璃纤维表面与树脂材料接触后，放入热压机进行压紧。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃纤维表面与树脂材料粘接的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分别将待粘接的玻璃纤维和树脂材料浸没到自组装溶液中，在其表面上自组装成高分子纳米薄膜；所述自组装溶液的溶剂是体积分数75～95％的乙醇，溶质为过氧－2－乙基己酸叔丁酯、2，2－二－(叔丁基过氧)丁烷、乙烯基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷，摩尔比为5：1～5：1～20：1～15，过氧－2－乙基己酸叔丁酯和2，2－二－(叔丁基过氧)丁烷的浓度为1.0～10.0mmol/L，乙烯基三甲氧基硅烷的浓度为1.0～5.0mmol/L，氨丙基三乙氧基硅烷的浓度为1.0～3.0mmol/L；自组装成高分子纳米薄膜的方法为：待自组装溶液被加热后，将玻璃纤维和树脂材料分别固化；2)对表面上自组装成高分子纳米薄膜的待粘接的玻璃纤维表面和树脂材料，喷涂有机过氧化物与助硫化剂的混合溶液，其中，有机过氧化物与助硫化剂的质量比为1∶1～1.5，其质量浓度均为0.5～10％；所述助硫化剂为双马来酰亚胺；3)将喷涂处理过的待粘接的玻璃纤维表面与树脂材料接触后，放入热压机进行压紧。2.如权利要求1所述的玻璃纤维表面与树脂材料粘结的方法，其特征在于，在玻璃纤维和树脂材料表面上自组装成高分子纳米薄膜之前经过预处理，所述预处理为：玻璃纤维和树脂材料分别用有机溶剂洗涤，再进行除油处理、洗涤干燥和电晕放电。3.如权利要求1所述的玻璃纤维表面与树脂材料粘结的方法，其特征在于，过氧－2...

【专利技术属性】
技术研发人员：储江顺，毕宏海，彭艳华，毕宏清，程启山，汪丽，陈旭睿，毕宏俊，欧阳贵，薛明跃，
申请(专利权)人：上海邦中高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31