专利摘要

本发明提供一种聚合物与金属基板的无缝拼装方法，该方法，包括以下步骤：用小分子有机溶液润湿金属基板的待拼装面，然后，以设定正应力保持聚合物基板与金属基板的待拼装面结合，并在设定环境条件和设定正应力下保持设定时间。本发明可达到聚合物与金属材料之间无缝拼装，且使拼装界面具有一定的结合强度，在不引入过厚胶层的情况下增加物件之间接触面间连续性，同时，本发明拼装溶液流动性佳，可充分润湿拼装面的表面轮廓，其拼装结束后界面不会留下胶层固体，另外，本发明拼装的物件，拆卸方便，拆卸过程中物件表面受到的损伤相对轻微，便于拼装件再利用，其相较于市面上的粘胶以及其他拼装方法，本发明拼装溶液生产成本更低，用量更少。

权利要求

1.一种聚合物与金属基板的无缝拼装方法，其特征在于，包括以下步骤：

用小分子有机溶液润湿金属基板的待拼装面，然后，以设定正应力保持聚合物基板与所述金属基板的待拼装面结合，并在设定环境条件和所述设定正应力下保持设定时间；

所述小分子有机溶液的黏度范围为0.419~11.830mPa•s；

所述小分子有机溶液为乙酸和乙醇混合溶液、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯中的一种；

所述聚合物基板为聚甲基丙烯酸甲酯，或为以聚甲基丙烯酸甲酯为基体的复合材料。

2.根据权利要求1所述的聚合物与金属基板的无缝拼装方法，其特征在于，所述乙酸和乙醇混合溶液中乙酸的体积分数50%~80%。

3.根据权利要求1所述的聚合物与金属基板的无缝拼装方法，其特征在于，所述金属基板或所述聚合物基板自重造成的正应力≤所述设定正应力≤5KPa。

4.根据权利要求1所述的聚合物与金属基板的无缝拼装方法，其特征在于，所述设定环境条件包括：温度：15~25℃，湿度：32~65%RH。

5.根据权利要求1所述的聚合物与金属基板的无缝拼装方法，其特征在于，所述设定时间为12~18h。

6.根据权利要求1所述的聚合物与金属基板的无缝拼装方法，其特征在于，所述聚合物基板的孔隙率为0~85%。

7.根据权利要求1所述的聚合物与金属基板的无缝拼装方法，其特征在于，所述金属基板为铜板，或为铝板。

说明书

技术领域

本发明涉及材料拼装技术领域，特别涉及一种聚合物与金属基板的无缝拼装方法。

背景技术

随着复合材料技术的发展、体系的完善，复合材料中其异相界面就被视为降低材料界面处介质连续性的重要因素。

对于聚合物与金属物件的拼装，常用的拼装方式为使用粘接剂，但胶粘剂在使用过程中流动性不佳或固化太快；干燥后粘胶层过厚、厚度不均、产生孔隙。且部分拼装件是为了实现特殊的功能而制备出的具有介微观级别特征结构的物件，生产成本较高，拆分后再组装利用会产生更多价值，而粘接剂使得拼装后界面结合强度过大，甚至大于聚合物拼装件自身的强度，不利于拼装件的再利用。

若直接依靠设计物件表面的轮廓，使得物件以形状互补的方式虚接触，虽然可以免去上述粘胶层带来的问题，也方便与物件的拆分再利用，但接触界面在绝大多数情况下没有任何结合强度，且界面并非绝对平整，产生接触孔隙，使得界面的固体介质不连续。

通过聚合物热注塑方式可以使得温度达到聚合物软化点以上，使聚合物软化，并在此基础上进一步减小聚合物黏度，从而充分润湿金属物件表面凹坑，达到聚合物与金属的拼装。但此方法最大问题在于，聚合物的成型过程没有精确约束，对于聚合物预制件不适用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种聚合物与金属基板的无缝拼装方法，以解决现有聚合物与金属物件通过粘接剂拼装时，胶粘剂流动性不佳或固化太快，干燥后粘胶层过厚、厚度不均、产生孔隙、不利于拼装件的再利用的问题；直接通过轮廓咬合机械拼装时，界面虚接触的问题；通过热注塑方式拼接时，聚合物拼装件成型过程没有约束，使其适用范围窄的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种聚合物与金属基板的无缝拼装方法，包括以下步骤：

用小分子有机溶液润湿金属基板的待拼装面，然后，以设定正应力保持聚合物基板与所述金属基板的待拼装面结合，并在设定环境条件和所述设定正应力下保持设定时间。

可选地，所述小分子有机溶液的黏度范围为0.419～11.830mPa·s。

可选地，所述小分子有机溶液为乙酸和乙醇混合溶液、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯中的一种。

可选地，所述乙酸和乙醇混合溶液中乙酸的体积分数50％～80％。

可选地，所述金属基板或所述聚合物基板自重造成的正应力≤所述设定正应力≤5KPa。

可选地，所述设定环境条件包括：温度：15～25℃，湿度：32～65％RH。

可选地，所述设定时间为12～18h。

可选地，所述聚合物基板的孔隙率为0～85％。

可选地，所述聚合物基板为聚甲基丙烯酸甲酯，或为以聚甲基丙烯酸甲酯为基体的复合材料。

可选地，所述金属基板为铜板，或为铝板。

本发明的工作原理：小分子的酯具有酯基官能团，而聚甲基丙烯酸甲酯同样具有酯基，因为相似相溶原理使得聚甲基丙烯酸甲酯基体微溶解、软化，与金属基板表面微轮廓结合；聚甲基丙烯酸甲酯基板表面具有一定致密度，小分子酯同时与甲基丙烯酸甲酯单体在分子结构上有所区别，故小分子酯溶液对基板表面的损伤极微小。而对于小分子羧酸，由于也具有羰基，对同样具有羰基的甲基丙烯酸甲酯有相似相溶作用；用于稀释、电离羧酸的乙醇溶液，本身是多种有机物的良好溶剂，同样也能微溶聚甲基丙烯酸甲酯。

在拼装之前用拼装溶液充分润湿金属表面微轮廓，并且在拼装过程中，对拼装面施加的应力较小，可以在定型拼装件的同时，不会使得填充接触间隙的拼装溶液溢出而挥发；以上的过程使得聚合物表面充分与溶液作用，经过一定时间，聚合物表面发生轻微软化，贴合金属基板表面的细微轮廓，且拼装溶液不会固化，多余的溶液最终会因轮廓贴合后排出并挥发，不留下孔隙或胶层。

相对于现有技术，本发明所述的聚合物与金属基板的无缝拼装方法具有以下优势：

本发明通过拼装溶液在接触界面使聚合物表面轻微软化，充分贴合另一物件的表面，保证了拼装界面结合力以及固体介质在界面上的连续性，大幅降低拼装界面厚度与孔隙率，且本发明在拼装过程中施加外力较小，对聚合物件内部结构损伤小。另外，本发明拼装环境容易实现，工艺简捷，拼装溶液成本低，配制过程简捷，易于推广和应用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1拼装的铜板与泡沫聚甲基丙烯酸甲酯板正交于接触面的断面SEM图；

图2为本发明实施例2拼装的铜板与40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯板的断面SEM图；

图3为本发明实施例3拼装的铝板与聚甲基丙烯酸甲酯板正交于接触面的断面SEM图；

图4为本发明垂直于粘接面拉应力拉伸测试装置结构示意图；

图5为图4中A的局部放大图。

附图标记：

1-聚合物基板，2-金属基板，3-小分子有机溶液，4-瞬干胶，5-粘接棒，6-夹具，7-固定底座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图和实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例以孔隙率为39％的泡沫聚甲基丙烯酸甲酯为聚合物基板，铜板为金属基板，其中，泡沫聚甲基丙烯酸甲酯的厚度为1.97mm，铜板的厚度为2mm，泡沫聚甲基丙烯酸甲酯和铜板的直径皆为8mm，采用体积比为1∶1的乙酸和乙醇混合溶液为小分子有机溶液对上述聚合物基板和金属基板进行无缝拼装，其具体拼装方法，具体包括以下步骤：

用黏度为4.397mPa·s的乙酸和乙醇混合溶液充分润湿铜板的待拼装面，其中，铜板保持被足量的乙酸和乙醇混合溶液持续润湿的润湿时间为45s，然后，对接触面施加3.3KPa的正应力，以保持泡沫聚甲基丙烯酸甲酯与铜板的待拼装面结合，可以泡沫聚甲基丙烯酸甲酯作为承力面(接触面)承受3.3KPa正应力，也可以铜板作为承力面(接触面)承受3.3KPa正应力，随后，在22℃、40％RH的环境条件下，将结合的泡沫聚甲基丙烯酸甲酯与铜板在3.3KPa正应力下保持12h。

对本发明实施例1拼装的铜板与泡沫聚甲基丙烯酸甲酯板正交于接触面的断面进行SEM测试，测试结果如图1所示，其中，图1的中间位置竖直界面为接触界面。

由图1可知，本发明实施例1拼装的铜板与泡沫聚甲基丙烯酸甲酯板中泡沫聚甲基丙烯酸甲酯与铜板的接触界面固体介质连续，无孔隙，说明采用本发明实施例1的方法拼装泡沫聚甲基丙烯酸甲酯与铜板可实现两者的无缝接触。

使用如图4和5所示的垂直于粘接面拉应力拉伸测试方法对本发明实施例1拼装的铜板与泡沫聚甲基丙烯酸甲酯板进行结合强度测试。

由测试可知，本发明实施例1拼装的铜板与泡沫聚甲基丙烯酸甲酯板的结合强度为0.25Mpa，说明采用本发明实施例1的方法拼装的铜板与泡沫聚甲基丙烯酸甲酯板的接触面兼具一定的结合强度同时又易于拆分。

实施例2

本实施例以孔隙率为0，含40wt％(质量分数)铜粉的聚甲基丙烯酸甲酯密实材料(40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯)为聚合物基板，铜板为金属基板，其中，40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯的厚度为2.45mm，铜板的厚度为2mm，40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯和铜板的直径皆为8mm，采用体积比为1∶1的乙酸和乙醇混合溶液为小分子有机溶液对上述聚合物基板和金属基板进行无缝拼装，其具体拼装方法，具体包括以下步骤：

用黏度为4.797mPa·s的乙酸和乙醇混合溶液充分润湿铜板的待拼装面，其中，铜板保持被足量的乙酸和乙醇混合溶液持续润湿的润湿时间为45s，然后，对接触面施加1.6KPa的正应力，以保持40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯与铜板的待拼装面结合，可以40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯作为承力面(接触面)承受1.6KPa正应力，也可以铜板作为承力面(接触面)承受1.6KPa正应力，随后，在18℃、48％RH的环境条件下，将结合的40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯与铜板在1.6KPa正应力下保持12h。

对本发明实施例2拼装的铜板与40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯板正交于接触面的断面进行SEM测试，测试结果如图2所示，其中，图2的半高处白线为接触界面。

由图2可知，本发明实施例2拼装的铜板与40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯板中40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯与铜板的接触界面固体介质连续，几乎无孔隙，说明采用本发明实施例2的方法拼装40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯与铜板可实现两者的无缝接触。

使用如图4和5所示的垂直于粘接面拉应力拉伸测试方法对本发明实施例2拼装的铜板与40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯板进行结合强度测试。

由测试可知，本发明实施例2拼装的铜板与40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯板的结合强度为0.34Mpa，说明采用本发明实施例2的方法拼装的铜板与40wt％Cu/聚甲基丙烯酸甲酯板的接触面兼具一定的结合强度同时又易于拆分。

实施例3

本实施例以孔隙率为0的聚甲基丙烯酸甲酯密实材料为聚合物基板，铝板为金属基板，其中，聚甲基丙烯酸甲酯密实材料的厚度为3.05mm，铝板的厚度为2mm，聚甲基丙烯酸甲酯密实材料和铝板的直径皆为8mm，采用乙酸乙酯为小分子有机溶液对上述聚合物基板和金属基板进行无缝拼装，其具体拼装方法，具体包括以下步骤：

用黏度为0.449mPa·s的乙酸乙酯充分润湿铝板的待拼装面，其中，铝板基板保持被足量的乙酸乙酯持续润湿的润湿时间为45s，然后，对接触面不施加除基板自重以外的正应力，以保持聚甲基丙烯酸甲酯密实材料与铝板的待拼装面结合，可以聚甲基丙烯酸甲酯密实材料作为承力面(接触面)承受来自自身自重造成的正应力，也可以铝板作为承力面(接触面)承受来自自身自重造成的正应力，随后，在18℃、48％RH的环境条件下，将结合的聚甲基丙烯酸甲酯密实材料与铝板在自身自重造成的正应力下保持12h。

对本发明实施例3拼装的铝板与聚甲基丙烯酸甲酯板正交于接触面的断面进行SEM测试，测试结果如图3所示，其中，图3的半高处白线为接触界面。

由图3可知，本发明实施例3拼装的铝板与聚甲基丙烯酸甲酯板中聚甲基丙烯酸甲酯密实材料与铝板的接触界面固体介质连续，几乎无孔隙，说明采用本发明实施例3的方法拼装铝板与聚甲基丙烯酸甲酯板可实现两者的无缝接触。

使用如图4和5所示的垂直于粘接面拉应力拉伸测试方法对本发明实施例3拼装的铝板与聚甲基丙烯酸甲酯板进行结合强度测试。

由测试可知，本发明实施例3拼装的铝板与聚甲基丙烯酸甲酯板的结合强度为0.28Mpa，说明采用本发明实施例3的方法拼装的铝板与聚甲基丙烯酸甲酯板的接触面兼具一定的结合强度同时又易于拆分。

需要说明的是，当本发明基板自重造成的应力超过5KPa时，应通过一定手段将正应力减轻到5KPa以下。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种聚合物与金属基板的无缝拼装方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。