本公開內(nèi)容涉及導(dǎo)電粘合劑和使用導(dǎo)電粘合劑的復(fù)合材料粘合方法。更具體地，其涉及導(dǎo)電粘合劑，其可以通過將導(dǎo)電纖維與單組分粘合劑或雙組分粘合劑混合具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，以使電傳導(dǎo)更順利。

背景技術(shù)：

由于燃料調(diào)節(jié)，需要降低車輛重量。因此，已將輕質(zhì)復(fù)合材料應(yīng)用于車輛外殼，特別是車頂。

對于使用該輕質(zhì)復(fù)合材料的車頂與車身的結(jié)合，使用機械接合，包括螺栓連接或鉚接，也使用粘合劑粘合。具體地，在機械接合方法中，操作者可以將鋼法蘭插入到復(fù)合材料車頂中用于成型，然后將法蘭焊接至車身，但是這具有成型變得復(fù)雜并且重量因鋼部件而增加的缺點。而且，存在有在法蘭件處穿孔、然后將法蘭與車身螺栓連接或鉚接的方法，但該方法可以因加入穿孔而變得復(fù)雜，而且因為緊固區(qū)域處的電勢差而可以發(fā)生腐蝕。

但是，粘合劑粘合方法具有以下優(yōu)勢：其不需要鉆孔加工用于固定，重量通常不增加，水密性好，負載可以在大面積上分布。但是，應(yīng)當考慮要粘合的材料的熱膨脹，因為粘合劑的熱膨脹系數(shù)(CTE)可以與鋼車身和復(fù)合材料車頂不同。因此，存在根據(jù)外部環(huán)境的溫度變化可以產(chǎn)生應(yīng)力的缺點。而且，由于要粘附的材料之間的電傳導(dǎo)變得困難，存在以下缺點：不利于靜電涂漆車頂?shù)碾妭鲗?dǎo)或者當發(fā)生閃電或雷擊時通過車身外部的電傳導(dǎo)。

該背景部分公開的上述信息僅僅用于增強對本公開內(nèi)容背景的理解，因此，其可以含有不構(gòu)成在該國家中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)知曉的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容已致力于解決現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問題。

本公開內(nèi)容通過以下發(fā)現(xiàn)完成：通過將導(dǎo)電纖維與單組分粘合劑或雙組分粘合劑混合，可以得到優(yōu)異的導(dǎo)電性，從而使電傳導(dǎo)更順利，并提高粘附特性和根據(jù)溫度變化的耐久性，而且還可以用于將復(fù)合材料部件例如車頂與車身粘合或者將用于發(fā)動機蓋、車門、擋泥板或行李箱蓋的復(fù)合材料與鋼部件粘合。

本公開內(nèi)容目的在于提供具有優(yōu)異導(dǎo)電性的導(dǎo)電粘合劑。

而且，本公開內(nèi)容目的在于提供使用導(dǎo)電粘合劑的用于車輛的復(fù)合材料的粘合方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本公開內(nèi)容包括以下組成部分。

一方面，本公開內(nèi)容提供一種導(dǎo)電粘合劑，其包括80-90wt％的單組分粘合劑或雙組分粘合劑和10-20wt％的導(dǎo)電纖維。

另一方面，本公開內(nèi)容提供一種用于車輛的復(fù)合材料的粘合方法，其包括以下步驟：制備導(dǎo)電纖維；通過將10-20wt％的導(dǎo)電纖維與80-90wt％的單組分粘合劑或雙組分粘合劑混合，制造導(dǎo)電粘合劑；將導(dǎo)電粘合劑涂覆在要粘附的材料上；和將復(fù)合材料粘附在涂有導(dǎo)電粘合劑的材料上。

本公開內(nèi)容的其他方面和優(yōu)選實施方式在下文中討論。

應(yīng)當理解到，本文所用的術(shù)語“車輛(vehicle)”、“車用”或其它類似術(shù)語包括通常的機動車輛，例如載客車輛，包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛，包括各種船只和船舶的水運工具，航空器和類似物，并包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛和其它代用燃料車輛(例如，源自石油以外的資源的燃料)。如本文所用，混合動力車輛是具有兩種或更多種動力來源的車輛，例如，汽油動力和電動力的車輛。

附圖說明

現(xiàn)將參考某些示例性實施方式對本公開內(nèi)容的上述和其他特征加以詳述，附圖僅出于說明目的在以下給出，因此對本公開內(nèi)容沒有限定性，其中：

圖1是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容通過使用攪拌/配制機將粘合劑和導(dǎo)電 纖維混合制造導(dǎo)電粘合劑的過程的圖。

圖2A是根據(jù)本公開內(nèi)容用于評價粘附強度的拉伸剪切強度樣品的平面圖，圖2B是其剖視圖。

應(yīng)當理解到，附圖不必要成比例，而是對說明本發(fā)明基本原理的各種優(yōu)選特征的略微簡化的呈現(xiàn)。在本文公開的本發(fā)明的特定設(shè)計特征，包括，例如，特定的尺寸、方向、位置和形狀將部分地由具體的既定應(yīng)用和使用環(huán)境所決定。

在附圖中，在通篇幾張圖中參考數(shù)字是指本發(fā)明的相同或等同部件。

具體實施方式

以下將詳細參考本公開內(nèi)容的各種實施方式，其實施例在附圖中加以圖示，并在下文加以說明。盡管本公開內(nèi)容結(jié)合示例性實施方式進行說明，但應(yīng)當理解到，本說明書無意于將本公開內(nèi)容限定于這些示例性實施方式。相反地，本公開內(nèi)容不僅要涵蓋示例性的實施方式，還要涵蓋各種變化方式、修改方式、等同方式和其他實施方式，其，包括在如所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍之內(nèi)。

本公開內(nèi)容提供一種導(dǎo)電粘合劑，其可以包括80-90wt％的單組分粘合劑或雙組分粘合劑和10-20wt％的導(dǎo)電纖維。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，為了保證導(dǎo)電性，導(dǎo)電粘合劑可以包括10-20wt％的導(dǎo)電纖維。具體地，如果導(dǎo)電纖維的含量小于10wt％，由于很難保證導(dǎo)電性，電傳導(dǎo)會差，而如果其超過20wt％，由于鋼車身的線性膨脹系數(shù)差異會發(fā)生應(yīng)力。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，粘合劑可以是單組分粘合劑或雙組分粘合劑。具體地，當在用于車輛的復(fù)合材料(例如，碳纖維復(fù)合材料)保證足夠熱阻之后需要涂覆時，可以使用雙組分結(jié)構(gòu)粘合劑進行粘合，然后可以在經(jīng)過涂覆線的同時使粘合劑硬化。另一方面，當用于車輛的復(fù)合材料不保證足夠的涂覆線熱阻或者需要透明涂層用于碳纖維圖案時，可以使用室溫固化型單組分結(jié)構(gòu)粘合劑進行涂覆車身的粘附。單組分或雙組分粘合劑可以是選自環(huán)氧樹脂(epoxys)、聚氨酯(urethanes)和丙烯酸酯類(acrylates)的至少一種。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，導(dǎo)電纖維可以是碳纖維、鍍有導(dǎo)電金屬的碳纖維或其混合物。導(dǎo)電纖維可以具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，從而使電傳導(dǎo)更加順利，另外提高了就溫度變化而言的耐久性。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，導(dǎo)電金屬可以是選自銅(Cu)、鋅(Zn)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、銻(Sb)、錳(Mn)、鎳(Ni)、釩(V)、銦(In)和錫(Sn)的至少一種。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，導(dǎo)電金屬的平均厚度可以是0.1-0.5μm。具體地，如果比0.1μm薄，會難以形成均勻的導(dǎo)電路徑，而如果比0.5μm厚，粘附層的厚度可以不均勻，或者可以加速攪拌/配制機的磨損。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，在鍍有導(dǎo)電金屬的碳纖維中，導(dǎo)電金屬的鍍覆量基于碳纖維可以是8-150wt％。具體地，如果導(dǎo)電金屬的鍍覆量小于8wt％，會難以形成均勻的導(dǎo)電路徑，如果超過150wt％，會難以加工，并很大程度上增加重量。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，導(dǎo)電纖維的平均纖維長度可以是0.8-8mm。具體地，如果纖維長度短于0.8mm，由于需要大量的導(dǎo)電纖維形成導(dǎo)電路徑，會不經(jīng)濟，如果長于8mm，可以由局部分散問題導(dǎo)致粘附厚度的不平衡。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，導(dǎo)電纖維的平均纖維直徑可以是2-12μm。具體地，如果纖維直徑小于2μm，由于長徑比增加會有益處，但分散會很困難，且制造成本會增加。如果纖維直徑大于12μm，切割和加工會變得困難，并且粘附層的厚度會不均勻。優(yōu)選地，導(dǎo)電纖維的平均纖維直徑可以是6-8μm。

另一方面，本公開內(nèi)容的用于車輛的復(fù)合材料的粘合方法可以包括以下步驟：制備導(dǎo)電纖維；通過將10-20wt％的導(dǎo)電纖維與80-90wt％的單組分粘合劑或雙組分粘合劑混合，制造導(dǎo)電粘合劑；將導(dǎo)電粘合劑涂覆在要粘附的材料上；和將復(fù)合材料粘附在涂有導(dǎo)電粘合劑的材料上。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，在制備導(dǎo)電纖維的步驟中，可以進行導(dǎo)電纖維的切割處理，以具有0.8-8mm的平均纖維長度。具體地，可以通過使切割機刀片以與進料速率相比的恒定速率轉(zhuǎn)動將導(dǎo)電 纖維切割成纖維長度(0.8-8mm)。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，在制造導(dǎo)電粘合劑的步驟中，粘合劑和導(dǎo)電纖維可以通過攪拌/配制機的不同入口插入，然后混合。在此，攪拌/配制機起到將插入到攪拌室中的粘合劑和導(dǎo)電纖維混合、并將混合物涂覆在要粘附的材料的一側(cè)上的作用。

圖1是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容通過使用攪拌/配制機將粘合劑和導(dǎo)電纖維混合制造導(dǎo)電粘合劑的過程的圖。參考圖1，將單組分或雙組分粘合劑通過第一入口插入，導(dǎo)電纖維通過第二入口插入，然后將其混合。

根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式，導(dǎo)電粘合劑的涂覆量可以是1.42-5.20kg/要粘附的材料的粘附單位面積。

因此，通過將導(dǎo)電纖維與單組分粘合劑或雙組分粘合劑混合，根據(jù)本公開內(nèi)容的導(dǎo)電粘合劑可以具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，以使電傳導(dǎo)更順利，并提高粘附特性和對溫度變化而言的耐久性。而且，導(dǎo)電粘合劑可以用于將復(fù)合材料部件例如車頂與車身粘合，或者將用于發(fā)動機蓋、車門、擋泥板或行李箱蓋的復(fù)合材料與鋼部件粘合。

實施例

以下實施例對公開內(nèi)容進行說明，但無意對其加以限定。

實施例1

制備由12,000股鍍鎳碳纖維組成的導(dǎo)電纖維，將其切割成3mm的纖維長度。鍍鎳碳纖維的厚度為0.22μm，以基于碳纖維為28wt％的量鍍有鎳，碳纖維的纖維直徑為7μm。然后，將12wt％的導(dǎo)電纖維和88wt％的單組分粘合劑混合，制造導(dǎo)電粘合劑。在此，作為單組分粘合劑，使用BETAMATE^TM1822等級(來自Dow Automotive System的結(jié)構(gòu)粘合劑)。然后，將導(dǎo)電粘合劑均勻涂覆在鋼基質(zhì)(要粘附的材料)的一側(cè)上，然后在其上重疊復(fù)合材料，然后在80℃下粘附5分鐘用于粘合。

實施例2

重復(fù)實施例1的方法，不同之處在于將15wt％的切割成6mm纖維長度的導(dǎo)電纖維與85wt％的單組分粘合劑混合。

實施例3

重復(fù)實施例1的方法，不同之處在于將18wt％的切割成纖維長度 1mm的導(dǎo)電纖維與82wt％的單組分粘合劑混合。

比較例1

不混合導(dǎo)電纖維，僅將單組分粘合劑涂覆在鋼基質(zhì)(要粘附的材料)上，然后在其上重疊復(fù)合材料用于粘附。

比較例2

重復(fù)實施例1的方法，不同之處在于將5wt％的導(dǎo)電纖維與95wt％的單組分粘合劑混合。

比較例3

重復(fù)實施例1的方法，不同之處在于將35wt％的導(dǎo)電纖維與65wt％的單組分粘合劑混合。

比較例4

重復(fù)實施例1的方法，不同之處在于將切割成0.5mm纖維長度的導(dǎo)電纖維混合。

比較例5

重復(fù)實施例1的方法，不同之處在于將切割成10mm纖維長度的導(dǎo)電纖維混合。

測試例

對于使用實施例1-3和比較例1-5粘合的復(fù)合材料，評價粘附強度，結(jié)果示于下表1和2中。

[粘附強度評價方法]

制備用于評價粘附強度的拉伸搭接剪切強度(tensile lap-shear strength)樣品，并根據(jù)ISO 4587進行評價。但是，在樣品的一側(cè)上，使用抗張強度270MPa級別的鋼板，在另一側(cè)上，以[0°/90°/45°/-45°/-45°/45°/90°/0°]的順序使用50vol％的梭織碳纖維，使用環(huán)氧樹脂作為基底材料，以制造厚1.8mm的樣品。圖2A和圖2B顯示了根據(jù)本公開內(nèi)容用于評價粘附強度的拉伸剪切強度樣品的平面圖和剖視圖。

通過如上所述制備樣品評價粘附強度，為了測量電阻值和線性膨脹系數(shù)，使用在Teflon離型膜之間澆鑄的膜。通過將膜厚度乘以4-點測量測得的表面電阻，計算(比)電阻值。

表1

表2

根據(jù)上表1和2的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，與僅使用粘合劑的比較例1相比較，因為實施例1、2和3的線性膨脹系數(shù)與鋼和復(fù)合材料的線性膨脹系數(shù)類似，并且由于粘附強度增加耐久性提高，實施例1、2和3在粘合的表面處通過外部環(huán)境的溫度變化產(chǎn)生應(yīng)力的可能性低。而且，它們具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，因此，幾乎不擔憂車身和復(fù)合材料之間的絕緣性。

相反，經(jīng)確認，由于因比較例2的線性膨脹系數(shù)與鋼的線性膨脹系數(shù)不同的溫度變化，含有較少強化粘合劑層的導(dǎo)電纖維的比較例2的膨脹表現(xiàn)差。

而且，經(jīng)確認，在比較例3和5的情形中，其中含有太多導(dǎo)電纖維，或者纖維太長，粘附強度反而因分散不均勻而降低。相反地，經(jīng)確認，在比較例4的情形中，其中導(dǎo)電纖維太短，導(dǎo)電性降低。

因此，經(jīng)確認，通過將導(dǎo)電纖維與單組分粘合劑混合，實施例1、2和3中制造的導(dǎo)電粘合劑具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，因此，它們可以使電傳導(dǎo)更順利，并且可以提高粘附特性和對溫度變化而言的耐久性。

通過將導(dǎo)電纖維與單組分粘合劑或雙組分粘合劑混合，根據(jù)本公開內(nèi)容的導(dǎo)電粘合劑可以具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，以使電傳導(dǎo)更順利，并提高粘附特性和對溫度變化而言的耐久性。

這可以用于將復(fù)合材料部件例如車頂與車身粘合，或者將用于發(fā)動機蓋、車門、擋泥板或行李箱蓋的復(fù)合材料與鋼部件粘合。

本公開內(nèi)容已參考其優(yōu)選實施方式加以詳述。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到，可以在不偏離本公開內(nèi)容原則和精神的前提下對這些實施方式進行變化，其范圍在所附權(quán)利要求及其等同方式中定義。