CN101397373A - 金属-树脂复合成形体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属－树脂复合成形体，其由金属部分和树脂部分构成。金属部分的表面具有硅烷醇基。合成树脂中含有粘附性改进剂，所述粘附性改进剂具有与硅烷醇基相互作用的粘附性官能团。金属部分和树脂部分通过硅烷醇基和粘附性官能团之间的相互作用而结合在一起。本发明还涉及一种制备金属－树脂复合成形体的方法，该方法包括：将硅烷醇基施加到金属部分的表面上的步骤；向合成树脂中添加具有与硅烷醇基相互作用的粘附性官能团的粘附性改进剂，从而制得成形材料的步骤；以及将金属部分作为衬垫而布置在用于树脂成形的模具中，熔融，并使模具中的成形材料形成树脂部分，与此同时通过硅烷醇基和粘附性官能团之间的相互作用将金属部分和树脂部分结合在一起的步骤。

Description

金属-树脂复合成形体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属-树脂复合成形体以及制备该金属-树脂复合成形体的方法，其中所述金属-树脂复合成形体由金属形成的金属部分和由合成树脂形成的树脂部分构成，该金属部分和树脂部分彼此结合在一起。
背景技术
近年来，人们开发了多种新型复合材料，这些复合材料都是通过将多种材料结合在一起而制备的。一个例子是由结合在一起的由金属(例如铝或铜)形成的金属部分和由合成树脂(例如工程塑料)形成的树脂部分构成的复合成形体(金属-树脂复合成形体)。当制备金属-树脂复合成形体时，例如采用日本公开的专利公开No.2002-327070中所披露的方法通过使用粘合剂来将金属部分和树脂部分结合在一起。根据该方法，为了使金属部分的表面适于粘附，对金属部分的表面进行预处理。结果从金属部分的表面中除去了粘附抑制物。随后，将粘合剂(例如环氧树脂基或丙烯酸树脂基类型的粘合剂)涂布到金属部分的经预处理的表面上。在粘合剂干燥后，将金属部分作为衬垫(insert)布置在用于树脂成形的模具中。随后，将由合成树脂构成的成形材料在模具中熔融。然后，将在模具中熔融的成形材料固化，从而将树脂部分成形为预定的形状。按照这种方式，获得金属-树脂复合成形体，其中使用粘合剂将金属部分和树脂部分结合在一起。
然而，使用粘合剂来制备金属-树脂复合成形体的技术除了需要使树脂部分成形以外，还需要在金属部分的表面上涂布粘合剂并使其干燥。这些附加的处理增加了加工工序的数量。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属-树脂复合成形体及其制备方法，其中金属部分和树脂部分在不使用粘合剂的条件下结合在一起。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种金属-树脂复合成形体，其由金属形成的金属部分和合成树脂形成的树脂部分构成，该金属部分和树脂部分彼此结合在一起。金属部分的表面具有硅烷醇基。合成树脂含有粘附性改进剂，所述粘附性改进剂具有与硅烷醇基相互作用的粘附性官能团。金属部分和树脂部分通过硅烷醇基和粘附性官能团之间的相互作用而结合在一起。
根据本发明的另一方面，提供一种制备复合成形体的方法，该复合成形体由金属形成的金属部分和合成树脂形成的树脂部分构成，该金属部分和树脂部分彼此结合在一起。该方法包括：将硅烷醇基施加到金属部分的表面上；向合成树脂中添加具有与硅烷醇基相互作用的粘附性官能团的粘附性改进剂，从而制得成形材料；以及将金属部分作为衬垫布置在用于树脂成形的模具中，使模具中的成形材料熔融，并形成树脂部分，与此同时通过硅烷醇基和粘附性官能团之间的相互作用将金属部分和树脂部分结合在一起。
具体实施方式
下面将更详细地对本发明进行说明。本发明的金属-树脂复合成形体是在不使用粘合剂的条件下通过将由金属形成的金属部分和由合成树脂形成的树脂部分结合在一起而获得的复合成形体。下文将对构成金属-树脂复合成形体的金属部分和树脂部分、以及两部分之间的粘附进行说明。
<金属部分>
通过对金属材料进行机械加工，将金属部分除了表面以外的其它大部分形成为预定的形状。对金属的种类并不特别限定，其实例包括：铜、镍、锡、金、铝、铁、镁、不锈钢、铬、钨、锌、铅、及它们的合金。
对金属部分的表面进行如日本专利No.3557194中所述的ITRO处理(硅化火焰处理(silicification flame treatment))。该处理使得硅烷醇(SiOH)基团被施加到金属部分的表面上。硅烷醇基会活化金属部分的表面。下面将对有关ITRO处理的细节进行说明。
<树脂部分>
树脂部分是通过将熔融的成形材料形成为预定的形状而制得的。所述成形材料由作为母材的合成树脂和粘附性改进剂构成。树脂部分优选含有5重量％至40重量％的粘附性改进剂。如果粘附性改进剂的含量小于5重量％，则粘附性劣化。另一方面，如果粘附性改进剂的含量大于40重量％，则在成形时从模具上脱模的脱模性变差。粘附性改进剂在树脂部分中的含量更优选为10重量％至30重量％。
对合成树脂并不特别限定，其实例包括：工程塑料，例如聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
聚苯硫醚是具有由交替的苯基(苯环)和硫(S)原子构成的分子结构的耐热性结晶聚合物。聚苯硫醚的特征在于具有高的拉伸强度和弯曲强度。聚苯硫醚分为两种类型：交联型聚苯硫醚和线型聚苯硫醚。
交联型聚苯硫醚是在制备聚合物的过程中，在氧气存在的条件下通过热处理而制得的聚合物。热处理使得该聚合物的分子量增大至所需的水平。在交联型聚苯硫醚中，聚合物分子的一部分通过氧而相互连接，从而形成二维或三维交联结构。因此，在高温下交联型聚苯硫醚的刚性大于线型聚苯硫醚的刚性。因此，交联型聚苯硫醚发生较少的蠕变和应力松弛。另一方面，线型聚苯硫醚是在聚合物的制备过程中没有经历热处理的聚合物。因此，线型聚苯硫醚的聚合物分子中不包含交联结构。线型聚苯硫醚的聚合物分子是一维直链的形式。通常，与交联型聚苯硫醚相比，线型聚苯硫醚具有较低的刚性和稍高的韧性和伸长率。
聚酰胺是含有主链的线型聚合物，该主链由重复的酰胺键(-CONH-)构成。聚酰胺的特征在于(例如)具有优异的耐冲击性和耐化学品性，以及相对高的负荷变形温度。聚酰胺(PA)的实例包括：聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)、聚酰胺11(PA11)、聚酰胺12(PA12)和芳族聚酰胺(芳族聚酰胺树脂)。
聚对苯二甲酸丁二醇酯是热塑性和结晶聚酯类树脂。聚对苯二甲酸丁二醇酯(例如)具有优异的耐热性、耐化学品性、电气性能、尺寸稳定性和成形性。为了提高母材的物理性能(例如机械强度、耐热性、导电性和电绝缘性)，成形材料可含有(例如)玻璃纤维或无机填料。
粘附性改进剂具有与金属部分的表面上的硅烷醇基相互作用的粘附性官能团。粘附性官能团的实例包括：马来酸酐、邻苯二甲酸酐、丙烯酸、马来酸和衣康酸等中的不饱和有机酸基团；环氧基；和缩水甘油基。
可以使用任何类型的粘附性改进剂，只要其含有粘附性官能团并且可与母材均匀混合即可。粘附性改进剂的实例包括：聚乙烯(PE)、由作为主链的聚乙烯和作为侧链的苯乙烯类聚合物构成的接枝共聚物、环氧基或缩水甘油基改性的接枝共聚物、以及马来酸酐改性的聚乙烯。粘附性官能团在母材和粘附性改进剂中的含量优选为0.5重量％至5重量％。如果粘附性官能团的含量小于0.5重量％，则粘附性劣化。另一方面，如果粘附性官能团的含量大于5重量％，则在成形时从模具上脱模的脱模性变差。粘附性官能团的含量更优选为1重量％至3重量％。粘附性官能团在聚合过程可直接接枝到母材上，或者通过对聚合物末端进行改性而接枝到母材上。
<粘附>
在金属-树脂复合成形体中，金属部分和树脂部分紧密地结合在一起。粘附力取决于金属部分的表面上的硅烷醇基与树脂部分上的粘附性官能团之间的相互作用。
相互作用是指金属部分和树脂部分之间的粘附界面处的分子、原子和电子的吸引。相互作用可以是涉及硅烷醇基和粘附性官能团之间的电子的转移和共有的主价键(例如离子键或共价键)。另外，相互作用也可以是次价键(例如范德华键或氢键)，其中硅烷醇基和粘附性官能团由于正电荷和负电荷部分(由分子内的电子密度的偏移引起)而彼此吸引。
例如，当粘附性官能团是环氧基(包括缩水甘油基中的环氧基)时，环氧基中的氧原子与硅烷醇基中的氢原子之间产生静电吸引。更具体地说，氧原子和氢原子形成氢键，从而将金属部分与树脂部分结合在一起。
<金属-树脂复合成形体的形状>
对金属-树脂复合成形体的形状并不特性限定。例如，金属-树脂复合成形体可以为扁平形状，例如板状、片状、薄膜状、带状、条状、面板状或绳索状。另外，金属-树脂复合成形体也可以为三维形状，例如筒状、柱状、球状、块状、细管状、粗管状、凹凸状、膜状、纤维状、织物状或束状。
通过下列处理(1)至(4)来制备具有上述结构的金属-树脂复合成形体。
(1)对金属部分的表面处理
金属部分的表面被外源物质(例如机油、氧化物或氢氧化物)污染。这些外源物质会抑制金属部分和树脂部分之间的粘合。为了从金属部分上除去外源物质，对金属部分进行表面处理。例如，通过使用抛光纸(例如砂纸)打磨金属部分的表面来进行表面处理，从而除去油状成分。另外，也可将金属部分浸入酸(例如盐酸(当金属部分由铝构成时)或硫酸(当金属部分由铜构成时))中，从而通过蚀刻而除去外源物质。另外，还可以将金属部分浸入强碱性脱脂剂的水溶液中进行脱脂。
(2)用于将硅烷醇基施加到金属部分的表面中的ITRO处理(硅化火焰处理)
ITRO处理是一种表面改性技术。在ITRO处理中，含有硅烷原子的改性剂化合物在加热的条件下蒸发，从而获得燃料气。将所述燃料气与可燃性气体混合，然后燃烧，将制得的火焰吹付到金属部分上。结果，金属部分的表面因火焰加热而分解，在金属部分的表面上形成二氧化硅层。
改性剂化合物由烷基硅烷化合物和/或烷氧基硅烷化合物组成。烷基硅烷化合物的实例包括：四甲基硅烷、四乙基硅烷、1，2-二氯四甲基硅烷、1，2-二苯基四甲基硅烷、1，2-二氯四乙基硅烷、1，2-二苯基四乙基硅烷、1，2，3-三氯四甲基硅烷、1，2，3-三苯基四甲基硅烷、二甲基二乙基四硅烷。这些化合物可单独使用，或以两种或多种组合的方式使用。
改性剂化合物在大气压下的沸点优选为10℃至100℃。如果改性剂化合物的沸点低于10℃，则所述化合物具有高的挥发性，因而难于进行处理。如果改性剂化合物的沸点高于100℃，则改性剂化合物与可燃性气体或助燃剂的混合性明显劣化，使得改性剂化合物容易产生不完全的燃烧。结果，金属部分的表面被不均匀地改性，或者改性效果无法持续较长的时间。
大部分烷基硅烷化合物具有低的沸点，使得它们在加热的条件下容易蒸发，从而与可燃性气体均匀地混合。由于四甲基硅烷和四乙基硅烷具有特别低的沸点，因此它们容易与可燃性气体混合，使得它们成为优选的改性剂化合物。另外，卤代硅烷化合物(例如1，2-二氯四甲基硅烷)是优选的，原因在于它们具有特别优异的表面改性效果。另一方面，大部分烷氧基硅烷化合物由于它们的酯结构而具有高的沸点。然而，只要烷氧基硅烷化合物的沸点在10℃至100℃的范围内，它们对金属部分就会具有较好的表面改性效果。可以通过将低沸点的烷基硅烷化合物与高沸点的烷氧基硅烷化合物混合来控制沸点。
所述燃料气可含有改性助剂。所述改性助剂优选为选自由下列化合物组成的组中的至少一种沸点为100℃或更高的化合物：烷基硅烷化合物、烷氧基硅烷化合物、烷基钛化合物、烷氧基钛化合物、烷基铝化合物和烷氧基铝化合物。即使所述化合物具有稍高的沸点，通过加入与所述改性剂化合物具有良好的相容性的改性助剂，来改善因改性剂化合物的沸点低而导致的燃料气的操作性差的问题。另外，对金属部分的表面改性效果也进一步得到增强。
可燃性气体有助于控制火焰温度。可燃性气体的实例包括烃类气体(例如丙烷气体和天然气)、氢气、氧气和空气。在燃料气与可燃性气体混合之前，可向燃料气中加入载体气体。按照这种方式，即使使用具有相对高的分子量的难处理的改性剂化合物，改性剂化合物也会与载体气体均匀混合，进而与可燃性气体均匀地混合。结果，改性剂化合物变得容易燃烧，金属部分的表面被均匀地和充分地改性。载体气体优选是与可燃性气体相同的气体。载体气体的实例包括空气、氧气和烃类(例如丙烷气体和天然气)。
将火焰温度优选控制在500℃至1500℃的范围内。如果温度低于500℃，则难以有效地抑制改性剂化合物的不完全燃烧。另一方面，如果温度高于1500℃，则待进行表面改性的金属部分可能会由于受热而变形或降解，使得可使用的金属的种类受到限制。根据待使用的燃烧气体的种类和流速、以及改性剂化合物的种类和用量来控制火焰温度。
优选用火焰对金属部分吹烧0.1至100秒。如果时间小于0.1秒，则可能无法均匀地获得由改性剂化合物导致的改性效果。另一方面，如果时间大于100秒，则金属部分可能会由于受热而变形或降解，使得可使用的金属的种类受到限制。
通过ITRO处理，在金属部分的表面上形成主要由二氧化硅(SiO2)构成的纳米粒子。根据通过X-射线光电子能谱(XPS)对纳米粒子进行的分析，二氧化硅不是均质的而是含有过量的氧。该事实表明纳米粒子的一部分具有硅烷醇基(SiOH)结构。另外，纳米粒子是亲水性的。这可能是由于羟基(OH)引起的。纳米粒子的平均粒径为约10nm。因此，纳米粒子不会受到聚合物的分子运动的影响，并且不会随着时间的消逝而进入金属部分中。因此，改性剂化合物的改性效果会维持较长的时间。
(3)向母材中加入粘附性改进剂
例如使用单螺杆或双螺杆挤出机在预定的温度下将母材和粘附性改进剂均匀地熔融并捏合，然后进行造粒。母材和粘附性改进剂在预定的温度下熔融。通过熔融和捏合，将粘附性改进剂均匀地分散在母材中。
(4)复合成形体的成形
将经过ITRO处理的金属部分作为衬垫而布置在用于树脂成形的模具中。将颗粒状的成形材料设置在模具中的金属部分上。然后将模具关闭，并对其进行加压同时进行加热。结果，模具中的成形材料被加热并熔融。然后，将熔融的成形材料固化，从而使成形材料形成为树脂部分。在金属部分和树脂部分的界面处，金属部分的表面上的硅烷醇基与成形材料中的粘附性官能团彼此吸引。结果，金属部分和树脂部分结合在一起，从而制得金属-树脂复合成形体。
如上所述，金属部分和树脂部分之间的粘附不需要粘合剂，因此不需要将粘合剂涂布到金属部分上的处理，或者不需要将涂布的粘合剂进行干燥的处理。另外，树脂部分的成形以及树脂部分和金属部分之间的粘附同时进行，使得与使用粘合剂将这些部件结合在一起的情况相比，该制备方法更为简便。
在成形过程中可进行退火处理，从而除去成形过程中产生的畸变，并且使母材的结晶加快。在退火处理过程中，在将模具的表面温度保持为母材的结晶温度的条件下进行成形。通过控制模具的表面温度来进行退火处理，同时在模具中进行树脂成形。这也称为模具内退火。另一种选择是，可在树脂成形后进行退火处理。例如，可在树脂成形后使用干燥器(例如真空干燥器)来进行退火处理。
树脂部分也可通过除了压制成形法以外的其它方法来成形。例如，树脂部分可通过注射成形法来成形。在压制成形法中，成形材料在模具中熔融并成形。与此相反，在注射成形法中，成形材料在模具外熔融，然后将熔融的成形材料注入模具中，并形成预定的形状。在这两种成形法中，金属部分被作为衬垫而布置在用于树脂成形的模具中，树脂部分的成形以及树脂部分和金属部分之间的粘附同时进行。
在上述获得的金属-树脂复合成形体中，金属部分和树脂部分在它们之间的界面处结合在一起，其强度等同于通过使用粘合剂进行粘附而获得的强度。因此，金属部分不容易从树脂部分上剥离。
金属-树脂复合成形体可用于多种应用中，例如电气组件和电子组件、建筑和土木工程材料、机动车部件、农业材料、包装材料、服装、以及日常用品。机动车部件的实例包括内部和外部组件、以及用于密封发动机冷却水和发动机润滑油的密封部件。本发明的金属-树脂复合成形体还可用作装有发动机和电动机作为动力源的混合动力机动车中的电池用电极密封材料。
[实例]
下面参照实施例和对比例对本发明的实施方案进一步进行说明。
<实施例1至12和对比例1至9>
金属部分是长度为75mm、宽度为25mm、厚度为2mm的铝(A1050)板。
按照下面所述方法将金属部分进行表面处理。首先，使用粒度为#1000的砂纸打磨金属部分的表面，从而从金属部分的表面上除去油状成分。随后，将金属部分浸入23℃下的盐酸中并蚀刻1分钟。另外，将金属部分浸入70℃下的强碱性脱脂剂(FC-E2001，由NihonParkerizing株式会社生产)的水溶液中并脱脂1分钟。此后，测量脱脂后的金属部分。
如表1所示，在实施例1至12和对比例1至5中都使用ITRO处理系统(由Isimat Japan株式会社生产)来对金属部分的表面进行ITRO处理。ITRO处理条件如下所示：压缩空气流速：80NL/分；气体流速：3NL/分；ITRO溶液流速：2NL/分；以及涂敷速度：15厘米/秒；在表1中，  “O”表示表面经过ITRO处理，  “X”表示表面未经过ITRO处理。
实施例1至12和对比例1至9中使用的母材和粘附性改进剂列于下面的表1中(*1至*8)。将它们装入LABO PLASTOMILL KF70V2(由Toyo Seiki Seisaku-sho株式会社生产)中。
在表1中，在粘附性改进剂的项中列出的“改性PE/PS”是含有作为主链的聚乙烯和作为侧链的苯乙烯类聚合物的接枝共聚物，所述聚乙烯主链是用二甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)改性的，并且具有缩水甘油基作为粘附性官能团。在下面的说明中，该共聚物仅被简单地称为“改性PE/PS”。改性PE(*7)是用甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的聚乙烯，改性PE(*8)是用马来酸酐以10％的改性率改性的聚乙烯。
LABO PLASTOMILL是用于评价在实验室水平下合成的非常少量的样品的捏合性能和挤出性能的台式试验装置。使用所述试验装置，在母材的熔融温度(PPS：320℃，PA 12：290℃，PA 66：300℃，以及PBT：260℃)下将母材和粘附性改进剂熔融并捏合5分钟。随后将金属部分作为衬垫布置在模具中，然后在上述温度下将母材压制和熔融。在树脂成形过程中，根据母材的种类在下列条件下进行退火处理。更具体地说，当母材是聚苯硫醚(PPS)时，在将模具的表面温度在150℃下保持3小时的条件下进行树脂成形。当母材是聚酰胺12(PA12)、聚酰胺66(PA66)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)时，在将模具的表面温度在100℃下保持3小时的条件下进行树脂成形。
通过上述树脂成形，形成长度为75mm、宽度为15mm、厚度为3mm的板状树脂部分。每一种树脂部分都分别与金属部分的长度为12mm、宽度为15mm的表面(表面积：180mm2)结合。按照这种方式，金属部分和树脂部分结合在一起，从而制得试样。根据JISK6850(用于粘合的拉伸剪切强度的试验方法)测定这些试样的拉伸剪切强度。拉伸剪切强度是当以与结合的界面平行的方式在恒定拉伸速率(10mm/分)的条件下拉伸试样的两端时，将彼此结合的部分破坏所需的拉伸载荷/单位面积。拉伸剪切强度越高，金属部分和树脂部件之间的粘附越强。测定结果列于表1中。
在表1中，术语“剥离模式”是指当将金属部分从树脂部分上剥离掉时的剥离形式。“界面剥离”模式是指这样的状态，其中仅仅在结合部分发生破坏和剥离，树脂部分(包括母材)没有破裂。术语“母材毁坏”是指树脂部分(包括母材)的毁坏，这在破坏树脂所需的应力小于内聚力和粘合的界面粘附力时发生。
Figure A200810168307D00141
对比例1至9的结果列于表1中，表明了下列事实。
(A)不管母材的种类如何，由不含粘附性改进剂的母材和进行了ITRO处理的铝金属部分构成的对比例1至5的金属-树脂复合成形体的拉伸剪切强度为0.2MPa至0.4MPa。该事实表明：尽管金属部分的表面上存在硅烷醇基，但使用未处理的母材不能获得高的拉伸剪切强度。
(B)不管母材的种类如何，由含有作为粘附性改进剂的改性PE/PS的母材和未进行ITRO处理的铝金属部分构成的对比例6至9的拉伸剪切强度为1.0MPa至1.2MPa。该事实表示：含有粘附性改进剂(其具有粘附性官能团)的母材和未进行ITRO处理的金属部分之间存在粘附性。然而，尽管对比例6至9中获得的拉伸剪切强度高于对比例1至5中获得的拉伸剪切强度，但也不在足够的水平上。
(C)不管母材为聚苯硫醚、聚酰胺12、聚酰胺66或聚对苯二甲酸丁二醇酯，对比例1至5和对比例6至9中获得的拉伸剪切强度差别较小。在对比例1至5中获得的拉伸剪切强度为0.2MPa至0.4MPa，在对比例6至9中获得的拉伸剪切强度为1.0MPa至1.2MPa。在对比例1至9中，在金属部分和树脂部分之间的界面处金属部分与树脂部分剥离开来。该事实表明：母材与粘附性的改善关系不大，经过了ITRO处理的金属部分的表面和粘附性改进剂中的粘附性官能团实质上都有助于改善粘附性。
通过比较表1中所示的对比例1至9和实施例1至12的结果，表明了下列事实。
不管母材和粘附性改进剂的种类如何，由含有粘附性改进剂(其具有粘附性官能团)的母材和经过了ITRO处理的铝金属部分构成的实施例1至12的金属-树脂复合成形体的拉伸剪切强度为6.3MPa至10.3MPa。这些数值大于对比例1至9的金属-树脂复合成形体的拉伸剪切强度的值(0.2MPa至1.2MPa)。实施例1至12的试样是对比例1至5和对比例6至9的组合。然而，实施例1至12的试样的拉伸剪切强度明显高于对比例1至5和对比例6至9的拉伸剪切强度值的简单加合。
更具体地说，实施例2与对比例6的区别仅仅在于前者的金属部分具有经ITRO处理的表面。然而，将实施例2和对比例6加以对比，拉伸剪切强度由1.2MPa明显增加至10.3MPa。
实施例7与对比例7的区别仅仅在于前者的金属部分具有经ITRO处理的表面。然而，将实施例7和对比例7加以对比，拉伸剪切强度由1.0MPa明显增加至7.5MPa。
实施例9与对比例8的区别仅仅在于前者的金属部分具有经ITRO处理的表面。然而，将实施例9和对比例8加以对比，拉伸剪切强度由1.0MPa明显增加至7.3MPa。
实施例11与对比例9的区别仅仅在于前者的金属部分具有经ITRO处理的表面。然而，将实施例11和对比例9加以对比，拉伸剪切强度由1.1MPa明显增加至7.8MPa。
这些事实表明：拉伸剪切强度的增加很大程度上是由于使用了含有粘附性改进剂的树脂部分和具有作为ITRO处理结果的硅烷醇基的金属部分。
实施例1、2、3、4和6与对比例1的区别仅仅在于实施例1、2、3、4和6的母材含有粘附性改进剂。然而，将实施例1至4、6与对比例1加以对比，拉伸剪切强度由0.2MPa明显增加至6.5MPa～10.3MPa。
实施例5与对比例2的区别仅仅在于前者的母材含有粘附性改进剂。然而，将实施例5和对比例2加以对比，拉伸剪切强度由0.4MPa明显增加至9.9MPa。
实施例7和8与对比例3的区别仅仅在于实施例7和8的母材含有粘附性改进剂。然而，将实施例7、8与对比例3加以对比，拉伸剪切强度由0.3MPa明显增加至6.3MPa～7.5MPa。
实施例9和10与对比例4的区别仅仅在于实施例9和10的母材含有粘附性改进剂。然而，将实施例9、10与对比例4加以对比，拉伸剪切强度由0.4MPa明显增加至6.8MPa～7.3MPa。
实施例11和12与对比例5的区别仅仅在于实施例11和12的母材含有粘附性改进剂。然而，将实施例11、12与对比例5加以对比，拉伸剪切强度由0.3MPa明显增加至6.3MPa～7.8MPa。
这些事实表明：拉伸剪切强度的增加很大程度上是由于使用了在表面上具有作为ITRO处理结果的硅烷醇基的金属部分和在母材中含有粘附性改进剂的树脂部分。
如上所述，在金属-树脂复合成形体中，拉伸剪切强度的显著增加可能是由于金属部分的经ITRO处理的表面上的硅烷醇基与粘附性改进剂(具体而言为树脂部分中所含的粘附性官能团)之间的相互作用。此外，清楚的是，树脂部分中可使用多种合成树脂和粘附性改进剂。
实施例1至12的结果表明以下事实。
(I)实施例1和3与实施例2的区别在于母材(线型聚苯硫醚)和粘附性改进剂(改性PE/PS)的比例。尽管不如实施例2的拉伸剪切强度(10.3MPa)高，但实施例1和3也获得了高的拉伸剪切强度
(6.5MPa和7.3MPa)。这些事实表明：当粘附性改进剂相对于母材的含量在规定的范围内(至少在10重量％至30重量％的范围内)时，获得高的拉伸剪切强度。
(II)实施例4和6与实施例2的区别在于母材(线型聚苯硫醚)中所含的粘附性改进剂的种类。该实施例4和6的母材和粘附性改进剂的比例与实施例2中母材和粘附性改进剂的比例相同。实施例4和6也获得了与实施例2的拉伸剪切强度(10.3MPa)一样高的拉伸剪切强度(10.3MPa和7.9MPa)。这些事实表明：粘附性改进剂的种类与拉伸剪切强度的增强的关系不大。
(III)实施例5、7、9和11与实施例2的区别在于母材的种类。尽管不如实施例2的拉伸剪切强度(10.3MPa)高，但实施例5、7、9和11也获得了高的拉伸剪切强度(7.3MPa至9.9MPa)。这些事实表明：母材的种类与拉伸剪切强度的增强的关系不大。
(IV)实施例6、8、10和12彼此之间的区别在于母材的种类，前提条件是将用马来酸酐改性的聚乙烯用作粘附性改进剂。实施例6、8、10和12中母材和粘附性改进剂的比例相同。然而，实施例6、8、10和12的拉伸剪切强度高达6.3MPa至7.9MPa，根据母材的种类所产生的拉伸剪切强度的差别较小。这些事实表明：母材的种类与拉伸剪切强度的增强的关系不大。
(V)在实施例1至12中，实施例2、4和5获得较其它实施例稍高的拉伸剪切强度。然而该结果不是由于母材和粘附性改进剂的之间的特定组合引起的，因为实施例1和3中母材和粘附性改进剂的组合与实施例2中母材和粘附性改进剂的组合相同，但实施例1和3的拉伸剪切强度不如实施例2的拉伸剪切强度那样高。
(VI)实施例1至12与对比例1至9的区别在于在测定拉伸剪切强度的过程中母材的毁坏。该事实表明：粘附性改进剂可以影响母材的强度。
<实施例21至32和对比例11至19>
金属部分由铜(C1100)构成，用于代替铝(A1050)。另外，母材和粘附性改进剂是表2中所列的那些。按照与实施例1至12和对比例1至9相同的方式制备金属-树脂复合成形体的试样并测定拉伸剪切强度。测定结果示于表2的底部。
实施例21至32分别对应于实施例1至12，对比例11至19分别对应于对比例1至9。
Figure A200810168307D00191
当金属部分由铜构成时，观察到与上文(表1)所述的使用铝时表现出的趋势相同的趋势，不同之处在于下列方面。
(α)当金属部分由铜构成时，除了一些对比例和一些实施例(参见(β)至(δ))以外，拉伸剪切强度稍低于使用铝的情况下的拉伸剪切强度。
(β)在相同的条件下，使用聚对苯二甲酸丁二醇酯作为母材的对比例15获得与对比例5一样高的拉伸剪切强度(0.3MPa)。
(γ)在相同的条件下，使用聚酰胺66(PA 66)作为母材和将改性PE/PS作为粘附性改进剂的对比例18获得稍高于对比例8的拉伸剪切强度的拉伸剪切强度(由1.0MPa增至1.1MPa)。
(δ)在相同的条件下，使用交联的聚苯硫醚作为母材和将改性PE/PS作为粘附性改进剂的对比例25获得稍高于实施例5的拉伸剪切强度的拉伸剪切强度(由9.9MPa增至10.5MPa)。

Claims (11)

1.一种金属-树脂复合成形体，其由金属形成的金属部分和合成树脂形成的树脂部分构成，该金属部分和树脂部分彼此结合在一起，所述成形体的特征在于所述金属部分的表面具有硅烷醇基，其中所述合成树脂含有粘附性改进剂，所述粘附性改进剂具有与所述硅烷醇基相互作用的粘附性官能团，以及其中所述金属部分和所述树脂部分通过所述硅烷醇基和所述粘附性官能团之间的相互作用而结合在一起。
2.根据权利要求1所述的金属-树脂复合成形体，其特征在于，所述粘附性官能团是环氧基。
3.根据权利要求1所述的金属-树脂复合成形体，其特征在于，所述粘附性官能团在所述树脂部分中的含量为0.5重量％至5重量％。
4.根据权利要求1所述的金属-树脂复合成形体，其特征在于，所述粘附性改进剂是具有环氧基作为所述粘附性官能团的聚乙烯共聚物或聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的金属-树脂复合成形体，其特征在于，所述粘附性改进剂在所述树脂部分中的含量为5重量％至40重量％。
6.根据权利要求1所述的金属-树脂复合成形体，其特征在于，所述粘附性改进剂是马来酸酐改性的聚乙烯。
7.根据权利要求1或2所述的金属-树脂复合成形体，其特征在于，所述合成树脂是工程塑料。
8.根据权利要求7所述的金属-树脂复合成形体，其特征在于，所述工程塑为聚苯硫醚、聚酰胺或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
9.一种制备复合成形体的方法，该复合成形体由金属形成的金属部分和合成树脂形成的树脂部分构成，该金属部分和树脂部分彼此结合在一起，该方法的特征在于：
将硅烷醇基施加到所述金属部分的所述表面上；
向所述合成树脂中添加具有与所述硅烷醇基相互作用的粘附性官能团的粘附性改进剂，从而制得成形材料；以及
将所述金属部分作为衬垫而布置在用于树脂成形的模具中，熔融，并使所述模具中的所述成形材料形成所述树脂部分，同时通过所述硅烷醇基与所述粘附性官能团之间的相互作用将所述树脂部分和所述金属部分结合在一起。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，施加所述硅烷醇基的步骤包括将燃料气体的火焰吹向所述金属部分的表面，所述燃料气体是由含有硅烷原子的改性剂化合物组成的。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述改性剂化合物是由烷基硅烷化合物和/或烷氧基硅烷化合物组成的。
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