用于粘结金属的粘结剂及其组合物和粘结金属的方法

摘要

本发明涉及粘结剂领域，公开了一种用于粘结金属的粘结剂组合物、该组合物制备的粘结剂以及通过使用该粘结剂粘结金属的方法。本发明的用于粘结金属的粘结剂组合物含有粘结剂树脂、固化剂和磁性短纤维。本发明的用于粘结金属的粘结剂能够通过刷涂、浸涂、印刷、喷涂等方式直接施工在金属表面，将两部分的金属直接粘接在一起，并且具有金属间的间隙窄且结合力高的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于粘结金属的粘结剂及其组合物，以及使用该粘结金属的粘结剂粘结金属的方法。

背景技术

目前，为了实现对金属整体磁导性的隔断，以便保证通讯产品正常收发信号，在保证强度的前提下，业界常用塑胶对金属部件进行分离和连接。其连接方法通常有两种，一为将金属和塑胶等直接粘接，二为纳米注塑，即将金属进行微孔处理后放到模具中注塑。

但是，在将金属和塑胶等直接粘接时，粘接所用的塑胶为保证尺寸稳定性，必须具有一定的体积，因此导致金属间的间隙较大；另外，采用纳米注塑时，考虑到塑胶的流动性以及保证结合力等，塑胶部分也必须具有一定的间隙，且为了保证结合力，塑胶为PPS加玻纤、PA加玻纤等注塑料，其可选种类有限。因此上述两种连接方法均具有间隙较大、金属的整体性不好的缺点，由此使客户体验降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种用于粘结金属的粘结剂及其组合物和使用该粘结剂的方法，该用于粘结金属的粘结剂能够通过刷涂、浸涂、印刷、喷涂等方式直接施工在金属表面，将两部分的金属直接粘接在一起，并且具有金属间的间隙窄且结合力高的效果。

为了实现上述目的，本发明了提供一种用于粘结金属的粘结剂组合物，其中，该组合物含有粘结剂树脂、固化剂和磁性短纤维。

本发明还提供了一种用于粘结金属的粘结剂，其中，其通过将上述的用于粘结金属的粘结剂组合物的各成分混合均匀而得到。

本发明还提供了一种粘结金属的方法，其中，该方法包括：在磁场存在下，将上述的用于粘结金属的粘结剂涂布于待粘结金属并将待粘结金属压紧后使粘结剂固化。

根据本发明的用于粘结金属的粘结剂，由于具有磁性短纤维，通过在磁场下使用该粘结剂粘结金属时，粘结剂中的磁性短纤维能够具有一致的取向，由此能够显著提高该粘结剂的粘结力，由此能够将粘结剂通过刷涂、浸涂、印刷、喷涂等方式直接施工在金属表面后即可将两部分的金属直接粘接在一起，从而能够显著减少金属之间的间隙。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的用于粘结金属的粘结剂组合物含有粘结剂树脂、固化剂和磁性短纤维。

根据本发明，所述磁性短纤维为的长度可以为1μm-1mm；从提供金属之间的粘结力方面来考虑，优选地，所述磁性短纤维为的长度为10-800μm；更优选为100-800μm。

根据本发明，所述磁性短纤维的截面直径为0.5-20μm；从提供金属之间的粘结力方面来考虑，优选地，所述磁性短纤维的截面直径为1-10μm。

根据本发明，作为上述的磁性短纤维可以为磁性玻璃纤维、磁性碳纤维和磁性芳纶纤维中的一种或多种。作为本发明的磁性短纤维可以通过商购获得，例如磁性玻璃纤维可以购于江阴市安利维纺织有限公司。另外，也可以在玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维的表面沉积包裹一层氧化铁的磁性物质来制备。

根据本发明，出于界面结合效果好，提高整体强度的方面来考虑，优选所述磁性短纤维表面包覆有硅烷偶联剂。

在所述磁性短切纤维表面包覆硅烷偶联剂的方法可以为本领域所公知的方法，例如将硅烷偶联剂与分散剂和溶剂混合后的溶液喷洒在所述磁性短切纤维的表面后干燥。

作为所述硅烷偶联剂可以为本领域所常用的各种硅烷偶联剂。优选地，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷、环氧基硅烷、硫基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷、脲基硅烷和异氰酸酯基硅烷中的一种或多种。优选地，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷和环氧基硅烷中的一种或多种。作为所述分散剂可以为本领域所常用的各种分散剂，优选为水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶和脂肪族聚乙二醇酯中的一种或多种。作为所述溶剂只要能够很好地将所述硅烷偶联剂和分散剂溶剂即可，例如可以为乙醇、二甲苯、正丁醇、乙二醇丁醚、乙酸丁酯、异丙醇、环己酮和甲基异丁基酮中的一种或多种。

对于硅烷偶联剂、分散剂和溶剂的混合质量比优选为1：0.5-5：50-200；特别优选为＝1：3：100。

根据本发明，相对于100重量份的粘结剂树脂，所述固化剂的用量为5-90重量份，所述磁性短纤维的用量为1-20重量份；从进一步提高金属间的粘结力来考虑，优选地，相对于100重量份的粘结剂树脂，所述固化剂的用量为10-75重量份，所述磁性短纤维的用量为2-10重量份；更优选地，相对于100重量份的粘结剂树脂，所述固化剂的用量为15-70重量份，所述磁性短纤维的用量为5-10重量份。

根据本发明，所述固化剂可以为本领域常用的各种固化剂，优选地，所述固化剂为脂肪族胺、聚酰胺、脂环族胺、芳香族胺、双氰胺、有机酸酰肼、有机酸酐、醇酸树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、氨基树脂、异氰酸酯化合物和聚硫醇化合物中的一种或多种。优选为双氰胺、聚酰胺和有机酸酐的一种或多种。

根据本发明，优选的情况下，所述粘结剂树脂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、尿素树脂和三聚氰胺树脂中的一种或多种。

根据本发明，优选的情况下，本发明的用于粘结金属的粘结剂组合物还含有活性稀释剂。在本发明中，所述活性稀释剂用于溶解和分散成膜物质，具有在涂料成膜过程中参与成膜反应，形成不挥发组分留在涂膜中的作用。作为上述所述活性稀释剂优选为丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚和烷基多缩水甘油醚中的一种或多种；从降低粘度效果更优，对纤维预浸效果更好的方面来考虑，更优选所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚和烷基多缩水甘油醚中的一种或多种。更优选为新戊二醇二缩水甘油醚和/或丁基缩水甘油醚中的一种或多种。具体地，作为所述活性稀释剂可以使用江苏三木集团有限公司的型号为SM678的活性稀释剂或江苏三木集团有限公司的型号为660A的活性稀释剂。

优选地，相对于100重量份的粘结剂树脂，所述活性稀释剂的用量可以为0-20重量份；优选地，相对于100重量份的粘结剂树脂，所述活性稀释剂的用量为1-10重量份；更优选地，相对于100重量份的粘结剂树脂，所述活性稀释剂的用量为3-10重量份。

根据本发明，优选的情况下，本发明的用于粘结金属的粘结剂组合物还含有稀释剂，所述稀释剂可以为本领域常用的各种稀释剂。例如，所述稀释剂优选为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基异丁基酮、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇丁醚、环己酮和正丁醇中的一种或多种。

优选地，相对于100重量份的所述粘结剂树脂，所述稀释剂的用量为0-60重量份，更优选为3-40重量份。

根据本发明，优选的情况下，本发明的用于粘结金属的粘结剂组合物还含有固化促进剂。

相对于100重量份的所述粘结剂树脂，所述固化促进剂的用量为0-10重量份；优选地，相对于100重量份的所述粘结剂树脂，所述固化促进剂的用量为0.5-7重量份，更优选为1-6重量份。

根据本发明，所述固化促进剂可以为本领域常用的各种固化促进剂，优选地，所述固化促进剂为叔胺、过渡金属有机化合物、脲类化合物、咪唑类化合物和有机胍类化合物中的一种或多种。优选为叔胺和咪唑类化合物中的一种或多种；更优选为咪唑、1-甲基咪唑和二甲基苄胺中的一种或多种。

本发明还提供一种用于粘结金属的粘结剂，其中，该粘结剂是通过上述的用于粘结金属的粘结剂组合物的各成分混合均匀而得到。

在本发明中，对于混合的方法和顺序没有特别的限定，但本发明优选按照以下的方法进行混合。

(1)将粘结剂树脂和活性稀释剂用高速分散机分散，得到分散液A；

(2)将磁性短纤维(或包覆有硅烷偶联剂的磁性短纤维)加入分散液A中，用高速分散机分散，得到分散液B；

(3)将固化剂以及任选的促进剂加入到分散液B中，用高速分散机分散，得到本发明的用于粘结金属的粘结剂。

本发明还提供一种粘结金属的方法，其中，该方法包括：在磁场存在下，将上述的用于粘结金属的粘结剂涂布于待粘结金属并将待粘结金属压紧后使粘结剂固化。

在本发明中，对于所述磁场的强度只要能够使所述磁性短纤维具有一致的取向即可，优选地，所述磁场强度为0.1-1.0特斯拉，更优选为0.3-0.8特斯拉。

另外，所述固化的条件为本领域的常规条件，具体可以根据所使用的固化剂的种类和用量来决定，这些条件为本领域所公知，在此不在累述。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

1)按照分散剂(六偏磷酸钠，北京康普汇维科技有限)：硅烷偶联剂(A-1100，美国联碳)：乙醇＝3：1：100的质量比配制预处理剂；

2)在8kg磁性玻璃纤维丝(长度为400μm，截面直径为10μm，购于江阴市安利维纺织有限公司)表面喷洒预处理剂，烘干得到预处理纤维丝X；

3)将100kg环氧树脂、9kg活性稀释剂和15kg稀释剂用高速分散机分散，得到分散液A；其中，活性稀释剂为SM678(江苏三木集团有限公司，以下相同)，稀释剂为二甲苯、甲基异丁基酮和乙二醇丁醚的混合物(二甲苯、甲基异丁基酮和乙二醇丁醚的质量比为2:2:1，购于万源油品涂料(深圳)有限公司)；

4)将预处理后的X加入分散液A中，用高速分散机分散，得到分散液B

5)将双氰胺Dicyanex 1400F(美国气体)15kg和1-甲基咪唑(天津格瑞恒业科技有限公司)6kg加入到分散液B中，用高速分散机分散，得到粘结剂；

6)在待粘接金属件的上下端放置磁铁，分别为N极和S极，磁场强度为0.35特斯拉；在待粘结金属件(待粘结金属件为2件，其中之一中间有直径为6mm的孔，待粘结金属件的尺寸均为：80mm×16mm×5mm，其粘接面为16mm×5mm＝80mm²)的表面涂覆步骤5)得到的粘结剂后，压紧待粘结金属，并在70℃下固化120min后再在180℃下固化50min，得到测试样条A1。

将上述得到的测试样条A1在万能材料试验机(购于MTS工业系统(中国)有限公司E42.503型号，以下相同)上，以拉拔速度为10mm/min进行测试，记录金属件分离开的最大力，再除以粘接面积(即80mm²)，得到拉拔强度，并将该结果表示在表1中。

实施例2

1)按照分散剂(六偏磷酸钠)：硅烷偶联剂(A-1100)：乙醇＝3：1：100的质量比配制预处理剂；

2)在10kg磁性玻璃纤维丝表面(长度为300μm，截面直径为5μm，购于江阴市安利维纺织有限公司)喷洒预处理剂，烘干得到预处理纤维丝X；

3)将100kg环氧树脂和2kg活性稀释剂SM678，用高速分散机分散，得到分散液A；

4)将预处理后的X加入分散液A中，用高速分散机分散，得到分散液B；

5)将30kg固化剂聚酰胺，40kg稀释剂(二甲苯：甲基异丁基酮：乙二醇丁醚质量比为2:2:1的混合物)，加入分散液B中，用高速分散机分散，得到粘结剂；

6)在待粘接金属件的上下端放置磁铁，分别为N极和S极，磁场强度为0.5特斯拉；在待粘结金属件(待粘结金属件为2件，其中之一中间有直径为6mm的孔，待粘结金属件的尺寸均为：80mm×16mm×5mm，其粘接面为16mm×5mm＝80mm²)的表面涂覆步骤5)得到的粘结剂后，压紧待粘结金属，并在80℃下固化4h，得到测试样条A2。

将上述得到的测试样条A2在万能材料试验机上，以拉拔速度为10mm/min进行测试，记录金属件分离开的最大力，再除以粘接面积(即80mm²)，得到拉拔强度，并将该结果表示在表1中。

实施例3

1)按照分散剂(六偏磷酸钠)：硅烷偶联剂Z-6011(美国气体)：乙醇＝3：1：100的质量比配制预处理剂；

2)在5kg磁性玻璃纤维丝(长度为100μm，截面直径为1μm，购于江阴市安利维纺织有限公司)表面喷洒预处理剂，烘干得到预处理纤维丝X；

3)称取100k环氧树脂g和5kg活性稀释剂660A(江苏三木集团有限公司)，用高速分散机分散，得到分散液A；

4)将预处理后的X加入分散液A中，用高速分散机分散，得到分散液B；

5)将SMS-01(甲基六氢苯酐，江苏三木集团有限公司)70kg、BDMA(二甲基苄胺，济南子安化工有限公司)1kg和稀释剂(二甲苯：甲基异丁基酮：乙二醇丁醚质量比为2:2:1的混合物)3kg，加入到分散液B中，用高速分散机分散，得到粘结剂；

6)在待粘接金属件的上下端放置磁铁，分别为N极和S极，磁场强度为0.79特斯拉；在待粘结金属件(待粘结金属件为2件，其中之一中间有直径为6mm的孔，待粘结金属件的尺寸均为：80mm×16mm×5mm，其粘接面为16mm×5mm＝80mm²)的表面涂覆步骤5)得到的粘结剂后，压紧待粘结金属，并在70℃下固化120min后再在120℃下固化50min，得到测试样条A3。

将上述得到的测试样条A3在万能材料试验机上，以拉拔速度为10mm/min进行测试，记录金属件分离开的最大力，再除以粘接面积(即80mm²)，得到拉拔强度，并将该结果表示在表1中。

实施例4

按照实施例1的方法进行，不同的是磁性玻璃纤维丝的长度为10μm，截面直径为2μm，相同地得到测试样条A4。

将上述得到的测试样条A4在万能材料试验机上，以拉拔速度为10mm/min进行测试，记录金属件分离开的最大力，再除以粘接面积(即80mm²)，得到拉拔强度，并将该结果表示在表1中。

实施例5

按照实施例1的方法进行，不同的是磁性玻璃纤维丝的长度为500μm，截面直径为5μm，相同地得到测试样条A5。

将上述得到的测试样条A5在万能材料试验机上，以拉拔速度为10mm/min进行测试，记录金属件分离开的最大力，再除以粘接面积(即80mm²)，得到拉拔强度，并将该结果表示在表1中。

实施例6

按照实施例1的方法进行，不同的是磁性玻璃纤维丝的长度为800μm，截面直径为8μm，相同地得到测试样条A6。

将上述得到的测试样条A6在万能材料试验机上，以拉拔速度为10mm/min进行测试，记录金属件分离开的最大力，再除以粘接面积(即80mm²)，得到拉拔强度，并将该结果表示在表1中。

实施例7

按照实施例1的方法进行，不同的是磁性玻璃纤维丝表面未喷洒表面预处理剂，同样地得到测试样条A7。

将上述得到的测试样条A7在万能材料试验机上，以拉拔速度为10mm/min进行测试，记录金属件分离开的最大力，再除以粘接面积(即80mm²)，得到拉拔强度，并将该结果表示在表1中。

对比例1

1)将100kg环氧树脂、9kg活性稀释剂SM678、11kg稀释剂(二甲苯：甲基异丁基酮：乙二醇丁醚质量比为2:2:1的混合物)，用高速分散机分散，得到分散液A；

2)将双氰胺15kg和咪唑6kg加入到分散液A中，用高速分散机分散，得到粘结剂；

3)在待粘结金属件(待粘结金属件为2件，其中之一中间有直径为6mm的孔，待粘结金属件的尺寸均为：80mm×16mm×5mm，其粘接面为16mm×5mm＝80mm²)的端部表面涂覆步骤2)得到的粘结剂后，压紧待粘结金属，并在70℃下固化120min后再在180℃下固化50min，得到测试样条D1。

将上述得到的测试样条D1在万能材料试验机上，以拉拔速度为10mm/min进行测试，记录金属件分离开的最大力，再除以粘接面积(即80mm²)，得到拉拔强度，并将该结果表示在表1中。

对比例2

按照实施例1的方法进行，不同的是将磁性短纤维丝替换为短纤维丝，相同地得到测试样条D2。

将上述得到的测试样条D2在万能材料试验机上，以拉拔速度为10mm/min进行测试，记录金属件分离开的最大力，再除以粘接面积(即80mm²)，得到拉拔强度，并将该结果表示在表1中。

表1

序号拉拔强度(Mpa)A142.34A244.53A351.84A438.94A553.52A652.87A734.26D125.77D230.26

通过上述实施例和对比例可知，本发明的粘结剂能够通过刷涂、浸涂、印刷、喷涂等方式直接施工在金属表面后即可将两部分的金属直接粘接在一起，从而能够显著减少金属之间的间隙。并且，能够金属之间的粘结力显著提高。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。