专利名称：一种微界面强化的结构胶接用胶膜材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于结构胶接制造技术，涉及一种具有异质3维刚性或半刚
性、微米或纳米尺度表面结构的一种微界面强化的结构胶接用胶膜材料 及其制备方法。
背景技术：
结构胶接技术是机械制造领域最重要的连接方法之一。在航空领域， 结构胶接是飞行器整体制造技术中的标准技术，涉及复合材料-复合材料 以及复合材料-金属之间结构连接。目前，结构胶接技术已遍布国内外所 有飞行器的制造，成为了飞行器结构制造中的 一项标准技术。
传统的结构胶接技术主要指已固化的复合材料-复合材料以及复合 材料-金属之间的连接，术语里一般称为"二次胶接"。在航空航天先进 制造领域，复合材料-复合材料以及复合材料-金属之间的结构胶接往往集 成在成型技术里，具有预制制造的性质，术语里一般称为复合材料成型 的"共固化"、"共胶接"等，以区别"二次胶接"。
结构胶接接头的主要载荷形式是剪切，关键性能指标是层间韧性，
包括断裂韧性如Gc、 Guc等。目前，国内外飞行器制造领域非常关心结 构胶接的"虛粘，，现象(即"Kissing，， bond. John D. Russell, Composites Affordability Initiative. The AMMTIAC Quarterly, Vol 1, No 3. in: http:〃ammtiac.alionsciece.com/quarterly, 2006 )，这主要指黏结剂已经与被 黏结材料无隙缝结合却几乎没有界面黏结强度；其次，飞行器制造领域 也关心胶接接头的冲击损伤阻抗与冲击损伤容限等(G R. Pillar, Response of adhesively bonded composites joints to low velocity impact. Master-degree thesis, Wichita State University. Dec. 2006 )。
为了提升复合材料与金属材料如钛合金等之间的结构胶接力学性 能，英国焊接技术研究所(TWI)发展了一种创新性的胶接连接技术， 简称为811^1-8()11^@，他们利用高能量束流在钬合金表面生成一种特殊的 微米尺度的针状点阵微结构，当把这种材料表面与连续纤维增强的复合 材料胶接时，在传统的黏结剂黏结作用的同时，刚性针状微结构将刺入复合材料表面浅层，形成一种机械性质的连接，从而强化了这种复合材 料与金属之间的黏结。但是，这种方法并不适用于复合材料-复合材料层 合板之间的结构胶接连接，而且不同的金属材料也需要不同的表面处理 技术和参数才能形成这种刚性针状点阵。
更直接地，美国MIT大学提出了 一种纳米尺度微结构强化复合材料 层间强度的新方法，他们首先制备了气相垂直生长的碳纳米管阵列
(VACNTs, Vertically Aligned Carbon Nanotubes )，然后将这种碳纳米管阵 列"翻印(Trans-printing)"到预浸料表面，再按照预浸料的成型工艺制 备复合材料层合板，结果发现，这种垂直取向(Z向取向)在复合材料 层间的碳纳米管阵列形成层间的"半刚性"微连接结构，提升了复合材 料的断裂韧性如Gtc、 Guc等，这种方法也被称为纳米的Z向增强技术。 但是，就目前的碳纳米管阵列制备生长技术而言，这种层间强化方法还 很难成为一种工业化的方法。
发明内容
本发明的目的是提出 一种适用于复合材料-复合材料以及复合材料 -金属之间的结构胶接连接、并能够工业化生产的一种微界面强化的结构 胶接用胶膜材料及其制备方法。
本发明的技术方案是结构胶接用胶膜材料包括结构粘结剂、增强 载体和表面微结构材料三部分组成，结构粘结剂的主组分是下列材料之 一环氧树脂或双马来酰亚胺树脂或热固性聚酰亚胺树脂或聚苯并噁嗪 树脂或酚醛树脂或氰酸酯树脂或不饱和聚酯树脂；增强载体为下列纤维 材料之一聚酯纤维或玻璃纤维或碳纤维或芳纶纤维或超高分子量聚乙 烯纤维或玄武岩纤维或天然植物纤维或上述纤维的组合；表面微结构材 料是具有3维微米或纳米尺度的微结构材料为下列无机刚性或无机半刚 性的材料之一碳纳米管阵列或硼酸铝晶须或氧化锌晶须或钬酸钾晶须 或碳化硅晶须或氧化铝晶须或氮化硅；将上述表面微结构材料垂直预制 黏附在增强载体上的结构粘结剂表面，表面微结构材料的粒度为 10nm 100^n在增强载体上的结构粘结剂表面的厚度为0.01jim 300jam, 表面的覆盖率1% 50%。
结构胶接用胶膜材料的制备方法为下列方法之一
1 )、 (l)首先用偶联剂对硼酸铝晶须或氧化锌晶须或钬酸钾晶须或碳化硅晶须或氧化铝晶须或氮化硅粉体进行表面改性处理,偶联剂为下列 物质之一钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；(2)将经(1)步骤处理后的上述晶 须粉体通过撒布方法，包括机械振动筛或静电吸附或流化床沉积方法，
并按照0.5g/m2 500g/m2的面密度沉积黏附到增强载体上的结构粘结剂 表面，施加压力10Pa 0.3MPa,得到结构胶接用胶膜材料；
2) 、(1)首先用偶联剂对硼酸铝晶须或氧化锌晶须或钛酸钾晶须或碳 化硅晶须或氧化铝晶须或氮化硅粉体进行表面改性处理，偶联剂为下列 物质之一钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；再用稀释的高分子溶液进行二 次处理，得到表面包覆高分子膜的晶须粉体，高分子溶液包括下列材料 之一聚醚酮或聚砜或聚醚砜或热塑性聚酰亚胺或聚醚酰亚胺或尼龙或 聚苯醚或聚酰胺，浓度范围0.1 wt% 20 wt%; (2)将处理后的上述晶 须粉体通过撒布方法，包括机械振动筛或静电吸附或流化床沉积方法， 并按照0.5g/m2 500g/m2的面密度沉积黏附到增强载体上的结构粘结剂 表面，施加压力10Pa 0.3MPa，得到结构胶接用胶膜材料；
3) 、 (1)采用磁控溅射涂层技术在增强载体上的结构粘结剂表面喷 涂一层氧化锌或氧化铝陶瓷涂层，控制涂层厚度为O.liam-lOpm; (2)在 (TC 2(TC水浴中，将预先配制的2mol/L-8mol/L的NaOH溶液滴加到0.5 mol/L 1.5mol/L的ZnCl2溶液中，滴加速率控制在0.5ml/min 10ml/min， 并伴随磁力搅拌；滴加完溶液后，调节水洛温度20。C-4(TC,再加入体积 比为1% 5%的表面活性剂FC-NOl,恒温搅拌30min 120min，制得前 驱液；(3)将水洛温度调节到5(TC-9(TC,停止搅拌，将膜状结构粘结剂 浸入前驱液中，恒温陈化，持续lh 10h; (4)将表面生长了晶须的膜状 结构粘结剂取出，放入烘箱中，在8(TC下烘干，干透为止；得到结构胶 接用胶膜材料；
4) 、 (1)釆用磁控溅射涂层技术在陶瓷基板或石墨片表面喷涂一层 氧化锌或氧化铝陶瓷涂层，控制涂层厚度为0.1(mi~10|im; (2)在0。C 20 'C水洛中，将预先配制的2mol/L-8mol/L的NaOH溶液滴加到0.5 mol/L 1.5mol/L的ZnCl2溶液中，滴加速率控制在0.5ml/min 10ml/min， 并伴随磁力搅拌；滴加完溶液后，调节水洛温度20。C-4(TC,再加入体积 比为1%~5%的表面活性剂FC-NOl，恒温搅拌30min 120min，制得前 驱液；(3)将水洛温度调节到50°C-90°C，停止搅拌，将陶瓷基板或石墨片浸入前驱液中，恒温陈化，持续lh 10h; (4)将表面生长了晶须的陶 瓷基板或石墨片取出，放入烘箱中，在8(TC下烘干，干透为止；(4)以 "翻转印刷"的方式，整体转移"复印"黏附到膜状结构粘结剂表面， 施加压力10Pa 0.3MPa,得到结构胶接用胶膜材料；
5)、将半刚性的碳纳米管阵列，以"翻转印刷"的方式，整体转移 "复印"黏附到膜状结构粘结剂表面，施加压力10Pa~0.3MPa，得到结 构胶接用胶膜材料。
本发明的优点是本发明的微界面强化的结构胶接用胶膜材料具有 异质、刚性或半刚性的3维微米或纳米尺度表面结构的特性，在即定结 构黏结剂材料、即定被黏结复合材料-复合材料或复合材料-金属材料所能 够达到的胶接接头的力学性能、机械性能的基础上，额外获得更高的接 头力学和机械性能，包括界面黏结强度、韧性、冲击阻抗和高损伤容限 等，这种额外的性能提升主要来源于刚性或半刚性的3维微米或纳米微 连接结构的微机械的"锚接"作用，它强化了胶接界面以及近界面浅层 区域的"机械"连接，即所谓的Z向强化连接；其次来源于3维微米或 纳米微结构的放大了的表面黏附面积，以及这些微结构经过表面改性处 理所获得的黏附增益。
这种具有异质、刚性或半刚性的3维微米或纳米尺度表面结构的新 概念黏结剂胶膜材料的基础是现有的任何已知的胶膜，因此，这种新概 念胶膜材料具有来源广泛、通用性强的优点，特别适用于提升现有胶膜 材料的力学和机械性能，实现胶膜材料的高性能化和升级换代。
被黏附预制在上述胶膜材料表面的3维微米和/或纳米的微结构可以 是任何能够作为增强材料的刚性或半刚性的晶须、晶须阵列和碳纳米管 阵列等，这些晶须、晶须阵列和碳纳米管阵列等可以来自任何已知的制
备技术，因此，这些特殊的表面微结构材料也来源广泛、通用性强，不 会特别增加胶膜新材料的成本。
利用这种黏结剂胶膜材料在复合材料-复合材料以及复合材料-金属 之间胶接的界面上形成的异质刚性或半刚性的3维微连接结构，能够提 高接头的界面黏结强度、韧性、冲击阻抗和高损伤容限、接头的使用稳 定性等。这种结构胶接技术适用于固体的复合材料-复合材料以及复合材 料-金属之间的胶接("二次胶接")，也适用于复合材料成型技术里预制性质的胶接("共固化"、"共胶接")等。
异质、刚性或半刚性、3维微米或纳米尺度的微结构强化复合材料-复合材料以及复合材料-金属之间结构胶接界面的新方法及其相应的结 构黏结剂胶膜新材料，用于固体复合材料-复合材料以及复合材料-金属之
间的二次结构胶接;或者是复合材料-复合材料以及复合材料-金属之间的
预制胶接，然后再按照复合材料成型工艺的共固化、共胶接技术，得到 整体性的胶接复合材料结构。用这种异质、刚性或半刚性、3维微米或 纳米尺度的微结构黏结剂胶膜新材料和胶接界面强化技术制备的胶接接 头具有明显的超过传统黏结剂材料胶接接头的力学性能和使用稳定性， 并且具有制备可大规模工业化生产的优点。
具体实施例方式
下面对本发明做进 一 步详细说明。
一种用于复合材料-复合材料以及复合材料-金属之间进行结构胶接 的、具有异质、刚性或半刚性的3维微米或纳米尺度表面结构的新概念 黏结剂胶膜新材料，以及用这种胶膜新材料进行的固体复合材料-复合材 料以及复合材料-金属之间的二次结构胶接，或者是复合材料-复合材料以 及复合材料-金属之间的预制胶接等，其中的胶膜材料的主组分可以是任
何已知的结构粘结剂材料，主要包括下列材料之一环氧树脂、双马来 酰亚胺树脂、热固性聚酰亚胺树脂、聚苯并噁嗪树脂、酚醛树脂、氰酸 酯树脂、不饱和聚酯树脂，以及热塑性的热熔胶等；结构粘结剂的主要 形态是胶膜，其增强载体可以是任何已知的纤维载体材料，主要包括下 列纤维之一聚酯纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚 乙烯纤维、玄武岩纤维、天然植物纤维或上述纤维的组合等，这些载体 一般都呈现平面织造形式；上述胶膜通常是多组分的配方，具有手感粘 性，柔性，铺复性，以及一定的使用强度等；上述胶膜表面的微米或纳 米尺度微结构包括下列材料之一半刚性的碳纳米管阵列(CNTs)、以 及刚性的无机晶须，包括硼酸铝晶须(A118B4033 )、氧化锌晶须(ZnO)、 钛酸钾晶须(K2Ti6013)、碳化硅晶须(SiC)、氧化钼晶须(A1203 )、氮 化硅晶须(Si3N4)等，其特征是这些刚性或半刚性的异质结构全部(如 碳纳米管阵列)，或大部分(如四针氧化锌晶须等，>50%)垂直黏附在 胶膜表面，表面的覆盖率1% 50%。如上面所述的具有异质、刚性或半刚性的3维微米或纳米尺度表面 结构的新概念胶膜的制备方法为下列方法之一
1 )、 (l)首先用偶联剂对硼酸铝晶须(A118B4033 )、氧化锌晶须(ZnO )、 钛酸钾晶须(K2Ti6013)、碳化硅晶须(SiC)、氧化铝晶须(A1203 )、氮 化硅(Si3N4)等粉体首先进行表面改性处理，偶联剂为下列物质之一 钛酸酯偶联剂NDZ-105、 NDZ-201、 NTC401、 CT136、 JSC、 TC-2、 TM画S 或硅烷偶联剂KH-550、 KH-560、 KH-570、 KH-580; (2)将经(1)步骤处 理后的上述晶须粉体通过撒布方法，包括机械振动筛或静电吸附或流化 床沉积方法，并按照0.5g/m^500g/m2的面密度沉积黏附到增强载体上的 结构粘结剂表面，施加压力10Pa 0.3MPa,得到结构胶接用胶膜材料；
2 )、 (1)首先用偶联剂对硼酸铝晶须或氧化锌晶须或钛酸钾晶须或碳 化硅晶须或氧化铝晶须或氮化硅粉体进行表面改性处理,偶联剂为下列 物质之一钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；再用稀释的高分子溶液进行二 次处理，得到表面包覆高分子膜的晶须粉体，高分子溶液包括下列材料 之一聚醚酮或聚砜或聚醚砜或热塑性聚酰亚胺或聚醚酰亚胺或尼龙或 聚苯醚或聚酰胺，浓度范围0.1 wt%~20wt%; (2)将处理后的上述晶 须粉体通过撒布方法，包括机械振动筛或静电吸附或流化床沉积方法， 并按照0.5g/m2 500g/m2的面密度沉积黏附到增强载体上的结构粘结剂 表面，施加压力10Pa 0.3MPa，得到结构胶接用胶膜材料；
3) 、 (1)釆用磁控溅射涂层技术在增强载体上的结构粘结剂表面喷 涂一层氧化锌或氧化铝陶瓷涂层，控制涂层厚度为0.1pm 10,; (2)在 (TC 20。C水洛中，将预先配制的2mol/L-8mol/L的NaOH溶液滴加到0.5 mol/L 1.5mol/L的ZnCl2溶液中，滴加速率控制在0.5ml/min~10ml/min， 并伴随磁力搅拌；滴加完溶液后，调节水浴温度2(TC-40。C，再加入体积 比为1%~5%的表面活性剂FC-NOl，恒温搅拌30min 120min,制得前 驱液；(3)将水浴温度调节到5(TC-9(TC,停止搅拌，将膜状结构粘结剂 浸入前驱液中，恒温陈化，持续lh 10h; (4)将表面生长了晶须的膜状 结构粘结剂取出，放入烘箱中，在80。C下烘干，干透为止;得到结构胶 接用胶膜材料；
4) 、 (1)釆用磁控溅射涂层技术在陶瓷基板或石墨片表面喷涂一层 氧化锌或氧化铝陶瓷涂层，控制涂层厚度为0.1(im 10fim; (2)在0。C 20X:水洛中，将预先配制的2mol/L-8mol/L的NaOH溶液滴加到0.5 mol/L~l .5mol/L的ZnCl2溶液中，滴加速率控制在0.5ml/min~10ml/min,
并伴随磁力搅拌；滴加完溶液后，调节水浴温度2(TC-40。C,再加入体积 比为1%~5%的表面活性剂FC-NOl,恒温搅拌30min 120min,制得前 驱液；(3)将水浴温度调节到50'C-9(TC,停止搅拌，将陶瓷基板或石墨 片浸入前驱液中，恒温陈化，持续lh 10h; (4)将表面生长了晶须的陶 瓷基板或石墨片取出，放入烘箱中，在80。C下烘干，干透为止；以"翻 转印刷"的方式，整体转移"复印"黏附到膜状结构粘结剂表面，施加 压力10Pa 0.3MPa，得到结构胶接用胶膜材料；
5)、将半刚性的碳纳米管阵列，以"翻转印刷"的方式，整体转移 "复印"黏附到膜状结构粘结剂表面，施加压力10Pa 0.3MPa,得到结 构胶接用胶膜材料。
上述方法制备的胶膜，其特征在于，(1)异质、刚性或半刚性的3 维微米和/或纳米尺度表面微结构的精细平面存在形式，具有足够的透过 性，不会明显阻碍垂直于层间的黏结剂树脂的流动；(2)借助胶膜自身 的粘性，略施加压力以加强结合，异质、刚性或半刚性的3维微米和/或 纳米尺度的表面结构与胶膜黏附良好，不会脱落，不影响胶膜的工艺操 作；(3)这种胶膜在纵向和横向上都保持足够的变形能力和使用强度， 可以剪裁、铺覆成指定的形状。
下面通过实施例对本发明做进 一 步详细说明。
实施例1:
称取10g氧化锌晶须(成都交大晶宇科技有限公司提供)，加入质量 浓度为5%的硅烷偶联剂KH-560 (南京曙光化工厂提供)的丙酮溶液 500mL中进行超声处理60min,过滤溶液，60°C真空干燥60min烘干氧 化锌晶须。使用机械振动筛方法，将晶须撒布在一块10cmxlOcm的热固 性聚酰亚胺树脂胶膜(北京航空材料研究院提供)表面，撒布量控制在 5g/m2的面密度。撒布后在胶膜表面覆盖脱模纸后用凝斗略施加压力以加
强黏结结合，自然冷却后制得表面带有氧化锌晶须结构的的热固性聚酰 亚胺树脂胶膜。 实施例2:
称取20g硼酸铝晶须(青海海兴科技开发公司提供)，加入质量浓度为1%的钬酸酯偶联剂NDZ-105 (南京曙光化工厂提供)的丙酮溶液
800rnL中进行超声处理30min,过滤溶液，8(TC真空干燥120min烘干硼 酸铝晶须。在使用浓度为3wt。/。的聚醚酮(徐州工程塑料厂提供)的四氢 吹喃溶液500mL对晶须进行二次浸润，浸润时使用超声处理60min,然 后过滤溶液，IO(TC真空干燥120min。
使用机械振动筛方法，将晶须撒布在一块20cmx20cm的双马来酰亚 胺树脂胶膜(北京航空材料研究院提供)表面，撒布量控制在10g/i^的 面密度。撒布后在胶膜表面覆盖脱模纸后用熨斗略施加压力以加强黏结 结合，自然冷却后制得表面带有硼酸铝晶须结构的双马来酰亚胺树脂胶 膜。
实施例3:
裁剪一块10cmxlOcm的高温环氧胶膜(北京航空材料研究院提供)， 采用磁控溅射方法在胶膜表面喷涂一层氧化锌涂层，控制涂层厚度为 5pm。在5'C水洛中，将300亳升浓度为6mol/L的KOH溶液缓慢滴加 到180毫升浓度为lmol/L的Zn(N03)2溶液中，搅拌；滴加完KOH后， 将水洛温度调节到25°C，向混合液中加入9.6亳升FC-NOl表面活性剂 (上海中科合臣股份有限公司提供)，搅拌50分钟。将水洛温度调节到 60°C,将预处理过的织物浸入前驱液，持续生长9小时。
从前驱液中取出胶膜，放入烘箱中8(TC下烘IOO分钟。自然冷却得 到含氧化锌晶须的高温环氧胶膜。
实施例4:
取4块5cmx5cm的石墨片置于高温真空烧结炉，炉中同时放置装有 碎硅片的石墨坩埚。抽真空并加热至1500°C,控制真空度小于30Pa并 保温4h。冷却后得到石墨片上均匀分布的SiC晶须阵列。
裁剪一块10cmxlOcm的双马来酰亚胺胶膜(北京航空材料研究院提 供)，在加热台上加热至8(TC使胶膜柔软并有粘附性，将4块生长了 SiC 晶须阵列的石墨片以"翻转印刷"的方式，分别转移"复印"到胶膜表 面，表面覆盖脱模纸后用煲斗略施加压力以加强黏结结合,自然冷却后 制得带有SiC晶须的双马来酰亚胺胶膜。
实施例5:
取4块5cmx5cm的氧化铝陶瓷基片，釆用磁控溅射方法在胶膜表面喷涂一层金属锌涂层，控制涂层厚度为0.5pm。在l(TC水浴中，将300 毫升浓度为8mol/L的NaOH溶液缓慢滴加到100亳升浓度为1.5mol/L 的ZnC03溶液中，搅拌；滴加完NaOH后，调节水浴温30°C,向混合 液中加入12亳升FC-N01表面活性剂，搅拌70分钟。将水洛温度调节 到7(TC，将预处理过的陶瓷基片浸入前驱液，持续生长7小时。从前驱 液中取出基片，放入烘箱中在7(TC下烘卯分钟。冷却后得到陶瓷基片 上均匀生长的氧化锌晶须阵列。裁剪一块10cmxl0cm的聚苯并噁嗪胶膜(北京航空材料研究院提 供)，在加热台上加热至7(TC使胶膜柔软并有粘附性，将4块生长了氧 化锌晶须阵列的陶瓷片以"翻转印刷"的方式，分别转移"复印"到胶 膜表面，表面覆盖脱模纸后用凝斗略施加压力以加强黏结结合，自然冷 却后制得带有氧化锌晶须的聚苯并噁嗪胶膜。实施例6:裁剪一块10cmxl0cm的环氧树脂胶膜，在加热台上加热至7(TC使 胶膜柔软并有粘附性，将4块5cmx5cm生长了碳纳米管阵列的石英玻璃 片(清华大学纳米中心提供)以"翻转印刷"的方式，分别转移"复印" 到胶膜表面，表面覆盖脱模纸后用熨斗略施加压力以加强黏结结合，自 然冷却后制得表面带有碳纳米管阵列结构的的环氧树脂胶膜。
权利要求
1、一种微界面强化的结构胶接用胶膜材料，其特征在于，结构胶接用胶膜材料包括结构粘结剂、增强载体和表面微结构材料三部分组成，结构粘结剂的主组分是下列材料之一环氧树脂或双马来酰亚胺树脂或热固性聚酰亚胺树脂或聚苯并噁嗪树脂或酚醛树脂或氰酸酯树脂或不饱和聚酯树脂；增强载体为下列纤维材料之一聚酯纤维或玻璃纤维或碳纤维或芳纶纤维或超高分子量聚乙烯纤维或玄武岩纤维或天然植物纤维或上述纤维的组合；表面微结构材料是具有3维微米或纳米尺度的微结构材料为下列无机刚性或无机半刚性的材料之一碳纳米管阵列或硼酸铝晶须或氧化锌晶须或钛酸钾晶须或碳化硅晶须或氧化铝晶须或氮化硅晶须；将上述表面微结构材料垂直预制黏附在增强载体上的结构粘结剂表面，表面微结构材料的粒度为10nm～100μm在增强载体上的结构粘结剂表面的厚度为0.01μm～300μm，表面的覆盖率1％～50％。
2、 一种制备权利要求1所述的微界面强化的结构胶接用胶膜材料的 方法，其特征在于，制备方法为下列方法之一1 )、 (l)首先用偶联剂对硼酸铝晶须或氧化锌晶须或钛酸钾晶须或碳 化硅晶须或氧化铝晶须或氮化硅粉体进行表面改性处理,偶联剂为下列 物质之一钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；(2)将经(1)步骤处理后的上述晶 须粉体通过撒布方法，包括机械振动筛或静电吸附或流化床沉积方法， 并按照0.5g/m2 500g/m2的面密度沉积黏附到增强载体上的结构粘结剂 表面，施加压力10Pa 0.3MPa,得到结构胶接用胶膜材料；2 )、(1)首先用偶联剂对硼酸铝晶须或氧化锌晶须或钛酸钾晶须或碳 化硅晶须或氧化铝晶须或氮化硅粉体进行表面改性处理，偶联剂为下列 物质之一钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；再用稀释的高分子溶液进行二 次处理，得到表面包覆高分子膜的晶须粉体，高分子溶液包括下列材料 之一聚醚酮或聚砜或聚醚砜或热塑性聚酰亚胺或聚醚酰亚胺或尼龙或 聚苯醚或聚酰胺，浓度范围0.1 wt% 20 wt%; (2)将处理后的上述晶 须粉体通过撒布方法，包括机械振动筛或静电吸附或流化床沉积方法， 并按照0.5g/m2~500g/m2的面密度沉积黏附到增强载体上的结构粘结剂 表面，施加压力10Pa 0.3MPa,得到结构胶接用胶膜材料；3) 、 (1)釆用磁控溅射涂层技术在增强载体上的结构粘结剂表面喷涂一层氧化锌或氧化铝陶瓷涂层，控制涂层厚度为0.1pm 10iim; (2)在 (TC 20。C水浴中，将预先配制的2mol/L-8mol/L的NaOH溶液滴加到0.5 mol/L 1.5mol/L的ZnCl2溶液中，滴加速率控制在0.5ml/min~l0ml/min, 并伴随磁力搅拌；滴加完溶液后，调节水洛温度20。C-4(TC,再加入体积 比为1°/。 5%的表面活性剂FC-NOl,恒温搅拌30min 120min,制得前 驱液；(3)将水洛温度调节到5(TC-9(TC,停止搅拌，将膜状结构粘结剂 浸入前驱液中，恒温陈化，持续lh 10h; (4)将表面生长了晶须的膜状 结构粘结剂取出，放入烘箱中，在8(TC下烘干，干透为止；得到结构胶 接用胶膜材料；4) 、 (1)釆用磁控溅射涂层技术在陶瓷基板或石墨片表面喷涂一层 氧化锌或氧化铝陶瓷涂层，控制涂层厚度为0.1^im 10^im; (2)在(TC 20 。C水洛中，将预先配制的2mol/L-8mol/L的NaOH溶液滴加到0.5 mol/L 1.5mol/L的ZnCl2溶液中，滴加速率控制在0.5ml/min 10ml/min，并伴随磁力搅拌；滴加完溶液后，调节水浴温度20。C-40。C,再加入体积 比为1%~5%的表面活性剂FC-NOl，恒温搅拌30min 120min,制得前 驱液；(3)将水洛温度调节到50°C-90°C,停止搅拌，将陶瓷基板或石墨 片浸入前驱液中，恒温陈化，持续lh 10h; (4)将表面生长了晶须的陶 瓷基板或石墨片取出，放入烘箱中，在8(TC下烘干，干透为止；以"翻 转印刷"的方式，整体转移"复印"黏附到膜状结构粘结剂表面，施加 压力10Pa 0.3MPa，得到结构胶接用胶膜材料；5) 、将半刚性的碳纳米管阵列，以"翻转印刷"的方式，整体转移 "复印"黏附到膜状结构粘结剂表面，施加压力10Pa 0.3MPa，得到结构胶接用胶膜材料。
全文摘要
本发明属于结构胶接用胶膜材料的制造技术，涉及一种具有3维、刚性或半刚性的微米或纳米尺度表面微结构的新概念黏结剂胶膜材料及其制备方法。以及利用这种胶膜材料在复合材料-复合材料以及复合材料-金属之间的胶接界面上形成的异质3维微连接结构，这种3维、刚性或半刚性的微连接结构通过微机械的“锚接”作用使得复合材料-复合材料以及复合材料-金属之间的界面黏结强度、韧性、冲击阻抗和高损伤容限、以及胶接接头的使用稳定性都得到提高。
文档编号C09J7/02GK101665670SQ20091017727
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者刚 刘, 唐邦铭, 安学锋, 虎 张, 岭 王, 益小苏, 马宏毅 申请人:中国航空工业集团公司北京航空材料研究院