[发明专利]用于将热塑性聚合物粘合至热固性聚合物部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将热塑性聚合物粘合至热固性聚合物部件的方法。本发明还涉及一种用于将热固性聚合物部件粘合至另一个热固性聚合物部件的方法。本发明还涉及一种至少在待粘合的热固性聚合物部件的一部分处包含热塑性聚合物的植入物的固化的热固性聚合物部件，以及具有形成粘合性表面的热塑性聚合物的植入物的未固化或部分固化的热固性聚合物部件。本发明还涉及一种具有热塑性表面的固化的热固性聚合物部件与焊接到其上的热塑性聚合物部件的组合件。

背景技术

包括低聚物的热塑性(纤维增强)聚合物越来越多地用作建筑材料，因为其具有循环利用的可能性。热塑性聚合物可被加热以使其软化(非晶形热塑塑料)或者最终将其熔化(半结晶热塑塑料)，并随后冷却以使其回到其固体状态。这种温度诱致的物理变化一般是可逆的，这使得热塑性聚合物可循环利用。在固体非晶形热塑塑料中，聚合物分子链以随机方式排布，而在固体半结晶热塑塑料中，其某些部分即结晶区包含以有序方式排布的聚合物分子链。即便使用措辞‘熔融’或‘熔化’，本发明仍不局限于一种类型的热塑性聚合物。热塑性聚合物具有玻璃化转变温度(Tg)，在高于该玻璃化转变温度下进一步加热，发生渐进软化。在显著高于玻璃化转变温度的温度下，非晶形热塑塑料表现为如同高粘度流体，而半结晶聚合物在该温度区域中仍为固体。半结晶热塑塑料具有熔融温度(Tm)，在高于熔融温度下，该材料熔化并且表现为如同流体。随着温度进一步增加，粘度迅速下降。

热固性聚合物通常为交联聚合物，其包含树脂，例如环氧化物(常称为环氧树脂)，双马来酰亚胺，不饱和聚酯和乙烯酯聚合物。在固化前，热固性聚合物通常包含树脂(单体)和硬化剂，它们一起反应以产生交联聚合物。可将固化设计为在室温下或在通常范围在80到200℃之间的更高温度下发生。在固化期间，该单体和硬化剂反应并且该混合物的粘度增加，直至其变成交联固态聚合物为止，所述状态通过温度改变不可逆，除非热固性聚合物在高于其降解温度的温度下降解。固化之后，热固性聚合物还具有玻璃化转变温度，在该玻璃化转变温度以上，热固性聚合物发生相当大程度的软化并且热固性聚合物表现为如同橡胶。

聚合物复合材料包含嵌入基体聚合物中的纤维或颗粒增强物，其可为热固性或热塑性的。熟知的聚合物复合物包含玻璃纤维增强的聚酯树脂和碳纤维增强的环氧树脂。这些复合物均将热固性聚合物用作基体，并因此经常称之为热固性复合物。

热固性(复合)聚合物的一个主要缺点在于，它们一般不可焊接，因为热固性聚合物不可通过升高和降低温度来熔化和再凝固。热固性(复合)聚合物通常通过粘合剂粘合或螺栓连接被粘附至其它部件，所述两种方式均有缺点。粘合剂粘合成本高，有时对环境有危害，并且所达到的粘合质量一般对工艺参数变化很敏感。另一方面，螺栓连接在待粘合部件中产生孔，这可能导致应力集中和过早被损坏。

WO2007/109855A1公开了一种用于将热塑性模制件粘附到热固性聚合物的模制件的方法，其设置有热塑性聚合物的嵌件。该粘附是通过使热塑性模制件与待粘合件接触并且将该整体加热至热塑性模制件的熔化温度来进行，其中嵌件的热塑性聚合物熔化并且与热塑性模制件融合。该加热是通过高频焊接进行。

Pratt等人的文章∶“Method of ultrasonically welding RIM parts using thermoplastic inserts”，Motorola Technical Developments，第27卷，1996年5月1日，第200页至第201页也描述了一种用于通过在Rim尼龙部分中提供热塑性嵌件并且施加超声波焊接而将热塑性模制件粘附至热固性RIM尼龙聚合物的模制件的方法。

US2002/0113066A1还公开了另一种用于将热塑性模制件粘附至热固性聚合物的模制件的方法。热固性模制件通过将其与其中已经加入铁磁粒子的热塑性材料层共固化，获得。以此方式，生成粘合性表面来藉由超声波焊接粘合该热塑性模制件。

PCT/AU2007/001296描述了一种用于将热塑性连接器粘合至例如热固性复合管的方法，该复合管设置有热塑性嵌件。通过加热和再冷却该热塑塑料来实现粘合。

理想的是，向较宽范围的热固性聚合物或热固性聚合物复合物提供这样的可能性，即通过焊接将它们粘合至另一个热固性聚合物或热固性聚合物复合物或热塑性聚合物(复合物)的可能性。

本发明提供一种用于通过向热固性聚合物(复合物)提供具有可热粘合表面的热塑性植入物而将热固性聚合物(复合物)部件粘合至另一个热固性聚合物部件的方法。