阅读说明：本技术 一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺 (Bonding process of metal framework and polyurethane ) 是由 王文进 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺,包括下列步骤：S1、加工成型金属骨架；S2、金属骨架表面清洗；S3、金属骨架表面涂胶；S4、金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件制备。本发明的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺通过超声波处理金属材料,涂胶处理提高金属材料的表面能；通过超声波处理可以清理金属材料表面的污染及残留,通过涂胶处理来活化金属材料表面,提高表面能及亲水性,从而增强金属表面以聚氨酯材料的粘接强度,能够很好地将聚氨酯与金属骨架复合在一起形成复合材料,且复合粘接牢固,力学性能好,解决了聚氨酯与高强度金属材料粘接问题,减少产品脱胶现。(The invention discloses a bonding process of a metal framework and polyurethane, which comprises the following steps: s1, processing and forming the metal framework; s2, cleaning the surface of the metal framework; s3, gluing the surface of the metal framework; s4, preparing the metal framework and polyurethane composite integral sealing element. According to the bonding process of the metal framework and the polyurethane, the metal material is treated by ultrasonic waves, and the surface energy of the metal material is improved by gluing; the ultrasonic treatment can clean up pollution and residue on the surface of the metal material, the surface of the metal material is activated through gluing treatment, the surface energy and the hydrophilicity are improved, the bonding strength of the polyurethane material on the surface of the metal is enhanced, the polyurethane and a metal framework can be well compounded together to form a composite material, the composite bonding is firm, the mechanical property is good, the problem of bonding of the polyurethane and the high-strength metal material is solved, and the product degumming phenomenon is reduced.)

一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺。

背景技术

聚氨酯，是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物称为聚氨基甲酸酯，聚氨酯分为聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯两大类。聚氨酯具有很多优异的性能，所以其具有广泛的用途。

任何一种材料的应用都有其局限性，复合工艺的发展则将不同材料的优势统筹，提高单一材料对其工作环境的抗性。聚氨酯材料，耐磨性优异，但摩擦系数较高，内生热大，接触面导热效果差，热量快速累积，导致其力学特性降低。

为应对市场需求，申请人开发了聚氨酯与金属材料复合整体式密封件，骨架采用用高性能高强度SPCC冷扎钢，通过车削成型，然后与聚氨酯注塑包胶粘接一体，这样的产品密封性更好，更轻量化。

目前所使用的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺还存在以下问题：

金属材料的表面结晶度、表面能低，导致与聚氨酯材料粘接出现粘接力不足及脱胶问题，产品局部轻微脱胶会导致整个密封件失效，所以高强度的粘接性极为重要。

基于上述情况，本发明提出了一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺，可有效解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺。本发明的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺通过超声波处理金属材料，涂胶处理提高金属材料的表面能；通过超声波处理可以清理金属材料表面的污染及残留，通过涂胶处理来活化金属材料表面，提高表面能及亲水性，从而增强金属表面以聚氨酯材料的粘接强度，能够很好地将聚氨酯与金属骨架复合在一起形成复合材料，且复合粘接牢固，力学性能好，解决了聚氨酯与高强度金属材料粘接问题，减少产品脱胶现；还可以将聚氨酯与金属骨架两种不同材料的优势统筹，提高单一材料对其工作环境的抗性。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺，包括下列步骤：

S1、加工成型金属骨架

将金属材料通过车削成型，加工得到具有特定形状的金属骨架；

S2、金属骨架表面清洗

然后将经步骤S1得到的所述金属骨架通过超声波处理清理金属骨架表面的污物及废屑残留；

S3、金属骨架表面涂胶

在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶，并进行烘干；然后将涂胶后的所述金属骨架放入注塑模具中，并固定其位置；

S4、金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件制备

称取聚氨酯，在80～100℃烘干，至含水量小于0.05％，再送入注塑机熔融，然后采用注塑成型工艺将聚氨酯注入放置有所述金属骨架的注塑模具中，使聚氨酯与所述金属骨架的表面粘结复合，并对所述金属骨架进行包覆，得到金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件。

本发明的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺通过超声波处理金属材料，涂胶处理提高金属材料的表面能；通过超声波处理可以清理金属材料表面的污染及残留，通过涂胶处理来活化金属材料表面，提高表面能及亲水性，从而增强金属表面以聚氨酯材料的粘接强度，能够很好地将聚氨酯与金属骨架复合在一起形成复合材料，且复合粘接牢固，力学性能好，解决了聚氨酯与高强度金属材料粘接问题，减少产品脱胶现；还可以将聚氨酯与金属骨架两种不同材料的优势统筹，提高单一材料对其工作环境的抗性。

本发明的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺简单，操作方便，成本低。

优选地，步骤S1中，所述金属材料为SPCC冷扎钢。

优选地，步骤S3中，在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶的涂胶厚度为0.8～1.2mm。

优选地，步骤S3中，在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶所采用的胶为水性聚氨酯胶黏剂。

优选地，步骤S3中，所述进行烘干为在80～85℃条件下烘干4～6min。

优选地，步骤S4中，所述采用注塑成型工艺，注塑压力为76～82MPa，保压时间6～8s。

本发明还提供一种金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件，采用如前所述的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺制得。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺通过超声波处理金属材料，涂胶处理提高金属材料的表面能；通过超声波处理可以清理金属材料表面的污染及残留，通过涂胶处理来活化金属材料表面，提高表面能及亲水性，从而增强金属表面以聚氨酯材料的粘接强度，能够很好地将聚氨酯与金属骨架复合在一起形成复合材料，且复合粘接牢固，力学性能好，解决了聚氨酯与高强度金属材料粘接问题，减少产品脱胶现；还可以将聚氨酯与金属骨架两种不同材料的优势统筹，提高单一材料对其工作环境的抗性。

本发明的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺简单，操作方便，成本低。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。

下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。

实施例1：

一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺，包括下列步骤：

S1、加工成型金属骨架

将金属材料通过车削成型，加工得到具有特定形状的金属骨架；

S2、金属骨架表面清洗

然后将经步骤S1得到的所述金属骨架通过超声波处理清理金属骨架表面的污物及废屑残留；

S3、金属骨架表面涂胶

在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶，并进行烘干；然后将涂胶后的所述金属骨架放入注塑模具中，并固定其位置；

S4、金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件制备

称取聚氨酯，在80～100℃烘干，至含水量小于0.05％，再送入注塑机熔融，然后采用注塑成型工艺将聚氨酯注入放置有所述金属骨架的注塑模具中，使聚氨酯与所述金属骨架的表面粘结复合，并对所述金属骨架进行包覆，得到金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件。

优选地，步骤S1中，所述金属材料为SPCC冷扎钢。

优选地，步骤S3中，在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶的涂胶厚度为0.8～1.2mm。

优选地，步骤S3中，在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶所采用的胶为水性聚氨酯胶黏剂。

优选地，步骤S3中，所述进行烘干为在80～85℃条件下烘干4～6min。

优选地，步骤S4中，所述采用注塑成型工艺，注塑压力为76～82MPa，保压时间6～8s。

本发明还提供一种金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件，采用如前所述的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺制得。

实施例2：

一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺，包括下列步骤：

S1、加工成型金属骨架

将金属材料通过车削成型，加工得到具有特定形状的金属骨架；

S2、金属骨架表面清洗

然后将经步骤S1得到的所述金属骨架通过超声波处理清理金属骨架表面的污物及废屑残留；

S3、金属骨架表面涂胶

在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶，并进行烘干；然后将涂胶后的所述金属骨架放入注塑模具中，并固定其位置；

S4、金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件制备

称取聚氨酯，在80℃烘干，至含水量小于0.05％，再送入注塑机熔融，然后采用注塑成型工艺将聚氨酯注入放置有所述金属骨架的注塑模具中，使聚氨酯与所述金属骨架的表面粘结复合，并对所述金属骨架进行包覆，得到金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件。

优选地，步骤S1中，所述金属材料为SPCC冷扎钢。

优选地，步骤S3中，在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶的涂胶厚度为0.8mm。

优选地，步骤S3中，在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶所采用的胶为水性聚氨酯胶黏剂。

优选地，步骤S3中，所述进行烘干为在80℃条件下烘干6min。

优选地，步骤S4中，所述采用注塑成型工艺，注塑压力为76MPa，保压时间8s。

本发明还提供一种金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件，采用如前所述的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺制得。

实施例3：

一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺，包括下列步骤：

S1、加工成型金属骨架

将金属材料通过车削成型，加工得到具有特定形状的金属骨架；

S2、金属骨架表面清洗

然后将经步骤S1得到的所述金属骨架通过超声波处理清理金属骨架表面的污物及废屑残留；

S3、金属骨架表面涂胶

在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶，并进行烘干；然后将涂胶后的所述金属骨架放入注塑模具中，并固定其位置；

S4、金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件制备

称取聚氨酯，在100℃烘干，至含水量小于0.05％，再送入注塑机熔融，然后采用注塑成型工艺将聚氨酯注入放置有所述金属骨架的注塑模具中，使聚氨酯与所述金属骨架的表面粘结复合，并对所述金属骨架进行包覆，得到金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件。

优选地，步骤S1中，所述金属材料为SPCC冷扎钢。

优选地，步骤S3中，在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶的涂胶厚度为1.2mm。

优选地，步骤S3中，在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶所采用的胶为水性聚氨酯胶黏剂。

优选地，步骤S3中，所述进行烘干为在85℃条件下烘干4min。

优选地，步骤S4中，所述采用注塑成型工艺，注塑压力为82MPa，保压时间6s。

本发明还提供一种金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件，采用如前所述的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺制得。

实施例4：

一种金属骨架与聚氨酯的粘接工艺，包括下列步骤：

S1、加工成型金属骨架

将金属材料通过车削成型，加工得到具有特定形状的金属骨架；

S2、金属骨架表面清洗

然后将经步骤S1得到的所述金属骨架通过超声波处理清理金属骨架表面的污物及废屑残留；

S3、金属骨架表面涂胶

在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶，并进行烘干；然后将涂胶后的所述金属骨架放入注塑模具中，并固定其位置；

S4、金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件制备

称取聚氨酯，在90℃烘干，至含水量小于0.05％，再送入注塑机熔融，然后采用注塑成型工艺将聚氨酯注入放置有所述金属骨架的注塑模具中，使聚氨酯与所述金属骨架的表面粘结复合，并对所述金属骨架进行包覆，得到金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件。

优选地，步骤S1中，所述金属材料为SPCC冷扎钢。

优选地，步骤S3中，在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶的涂胶厚度为0.8～1.2mm。

优选地，步骤S3中，在经步骤S1处理的所述金属骨架的表面上进行涂胶所采用的胶为水性聚氨酯胶黏剂。

优选地，步骤S3中，所述进行烘干为在82℃条件下烘干5min。

优选地，步骤S4中，所述采用注塑成型工艺，注塑压力为78MPa，保压时间7s。

本发明还提供一种金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件，采用如前所述的金属骨架与聚氨酯的粘接工艺制得。

对比例1：

与实施例4的区别在于，没有步骤S3，其他与实施例4相同。

对比例2：

与实施例4的区别在于，步骤S3替换为等离子处理(常用的金属表面处理方式)，其他与实施例4相同。

下面对本发明实施例2至实施例4以及对比例1、2得到的金属骨架与聚氨酯复合整体式密封件进行性能测试，测试结果如表1所示：

1、按照GB/T13936-2014粘接拉伸剪切强度测定法；

2、实验原理

实验原理：试片骨架通过注塑成型后，分别对骨架不同处理工艺，(实施例2至实施例4以及对比例1、2)用拉力机对试片拉伸剪切强度测定对比骨架不同处理工艺后粘接强度

3、实验条件：

测试温度25℃-35℃，拉伸实验速度50MM/MIN，样件每种工艺3个试片取平均值。

表1

	最大力	附着面积	抗拉强度
				实施例2	357.38	225	1.59
实施例3	361.34	225	1.61
				实施例4	373.75	225	1.66
对比例1	101.50	225	0.45
				对比例2	241.89	225	1.08

通过实验数据对比发现，骨架没做任何处理(对比例1)粘接强度最差，骨架通过等离子处理(对比例2)后粘接强度居中，有很大提升(比骨架没做任何处理提升70％)，骨架涂胶处理(实施例2至实施例4)后粘胶强度最好。

从断裂处粘接痕迹分析：骨架没做任何处理的没有附着痕迹，等离子处理骨架有轻微附着痕迹但是聚氨酯粘接面光滑平整没有出现聚氨酯被撕裂凹凸残留痕迹，涂胶处理骨架有很明显附着痕迹，聚氨酯粘接面有很明显撕裂痕迹，骨架上有聚氨酯残留由此证明骨架涂胶处理后聚氨酯与骨架粘接最牢固强度最高。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。