[发明专利]一种增强环氧树脂胶粘接接头粘接性能的表面处理方法

说明书

本发明公开了一种增强环氧树脂胶粘接接头粘接性能的表面处理方法，它是在涂覆环氧树脂胶之前，将树脂溶液涂覆在基材的粘结界面，再静置2～4小时，然后将环氧树脂胶涂覆在所述粘结界面进行粘接，再进行加压固化；其中，所述树脂溶液由树脂和丙酮混合而成，并且所述树脂占树脂溶液总质量的5％～20％，剩余为丙酮。本发明不仅简单方便，而且可以在基材的粘结界面提供良好的渗透性与润湿性，可帮助环氧树脂胶渗透到基材表层的微裂缝和微孔隙中，增大环氧树脂胶与基材表面的接触面积与粘结深度，显著提升粘接接头的粘接性能。

技术领域

本发明涉及环氧树脂胶粘接接头的表面处理技术领域，尤其涉及一种增强环氧树脂胶粘接接头粘接性能的表面处理方法。

背景技术

粘接是通过胶粘剂(例如：环氧树脂胶)将两种材料或同种材料的粘接界面连接起来。粘接的基本原理是借助胶粘剂自身的固化反应与粘接界面之间形成粘合力，将粘接界面、胶粘剂牢固的连接成一个整体。与传统的机械连接接头相比，粘接接头具有应力分布均匀、零件数目少、成本低、质量轻、连接效率高、施工方便等优点。影响粘接接头粘接性能的因素主要有粘结界面的表面处理方式、粘接长度、胶粘剂的种类，粘接工艺(温度、时间、压力等)等因素，其中胶粘剂的种类和粘接长度在设计阶段便已确定方案，而粘接的温度和压力在实际生产生活中很难通过精确控制来使粘接接头达到一个更高的强度，因此粘结界面的表面处理方式成为在实际工程中提高粘接接头粘接性能的重要方法。

粘结界面的表面处理方法主要有物理方法和化学方法两大类，物理方法主要是指通过打磨、喷砂、树脂预涂等技术手段改善材料表面形貌，使胶粘剂与材料界面间形成良好接触面，从而获得更高的粘接性能。化学方法主要是通过等离子喷涂技术和偶联剂处理(即硅烷化处理)等方法使材料的表面活性发生改变，在材料表面形成活性基团，与胶粘剂之间形成更牢固的化学键，从而获得更强的粘接力。

目前，粘接接头的基材在涂覆胶粘剂之前的表面处理技术主要有以下几种方法：

(1)表面喷砂处理：表面喷砂处理是使用压缩空气将喷料(铁砂、金刚砂、石英砂等)快速喷射到材料表面，在材料表面形成凹凸起伏的表面形貌，这可以提高材料表面的粗糙度和孔隙率，从而提高粘接接头的粘接强度。

但表面喷砂处理存在以下缺点：

①材料适用范围窄。表面喷砂处理虽然可以在材料表面形成一定的表面形貌，增加界面粗糙度，但对材料表面的破坏性较大，常会造成材料表层发生结构破坏，因此表面喷砂处理多用于金属材料等刚性材料，而对于木材等材料的应用较少。

②技术可控性差。表面喷砂处理可以增加材料表面的粗糙度，但这种粗糙度是不可控的，形成的表面形貌是不规则的，现有技术无法实现通过喷砂技术在材料表面获得规则的表面形貌，这会使结构的粘接性能出现很大的不确定性。

③表面润湿性差。表面喷砂处理在材料表面形成的微裂缝和微孔隙使得材料表面很难完全润湿，带硬化剂的粘性环氧树脂难以渗透到材料表面的微裂缝中，使胶粘剂和界面之间形成一个个微气泡，这些气泡会在粘接节点承担荷载时造成应力集中，破裂时形成微裂缝，降低粘接接头的粘接性能。

④清洗难度大。为确保最佳粘接条件，在进行表面喷砂处理后还应对工件进行超声波清洗，以达到最佳的粘结条件，而超声波清洗技术只有在装备精良的工厂和实验室中才可以实现。因此，施工现场常通过压缩空气吹气来实现表面颗粒的清理，但这种吹气法很难清理表面微裂缝中的残留粒子，清理效果远不如超声波清洗有效。

(2)低温等离子技术处理：经过低温等离子体处理的材料表面会发生多种物理和化学变化，使基材表面产生刻蚀，形成致密的交联层，引入极性基团，使材料的亲水性、粘结性、染色性、生物相容性及电性能等得到改善，从而为粘接提供较好的表面条件。

但低温等离子技术处理存在以下缺点：