[發明專利]可激光焊接的聚酰胺復合材料

有效

• 申請號: 201710348210.3
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107057349B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 林潔龍;丁正亞;張超;李志路;陳春華;肖軍華;陳延安;夏建盟;李雅雅
• 申請（專利權）人: 江蘇金發科技新材料有限公司;上海金發科技發展有限公司
• 主分類號: C08L77/06
• 分類號: C08L77/06;C08K13/02;C08K3/22;C08K3/16;C08K3/32;C08K7/14;C08K13/04;C08K3/38;C08K13/06
• 代理公司: 32212 昆山四方專利事務所
• 代理人: 盛建德;陳寧

本發明公開了一種可激光焊接的聚酰胺復合材料，其中吸收激光部分磷酸鹽類化合物或高分子分散劑改性的稀土金屬元素的硼化物微粒極大程度的促進了光能的吸收，而透射激光部分采用了特定粒徑的經表面改性的包含二氧化鈦的白色礦物填料，極大程度保證了以上光源的透過，確保激光光能到達焊接處轉化為熱能，與吸收激光部分熔合，兩部分都含有的鹵化金屬鹽能促進提升激光焊接強度；本申請所述可激光焊接的聚酰胺復合材料的激光透過部分和吸收激光部分，具有白色、淺色彩色或透明的特點，解決了傳統激光焊接通過添加炭黑、苯胺黑作為激光吸收劑的同時還能夠吸收可見光的不足，即解決了無需通過添加無機顏料如炭黑和或有機顏料如苯胺黑來呈現激光吸收性。

技術領域

本發明涉及一種激光焊接用復合材料，尤其涉及一種可激光焊接的聚酰胺復合材料，屬于改性高分子復合材料技術領域。

背景技術

激光焊接的概念始于20世紀70年代，其通常使用波長在700-1200nm之間的二極管激光或摻釹釔鋁石榴石合成晶體(Nd:YAG)激光在焊接部位產生大量的熱，即通過透射激光部分到達吸收激光部分產生熱量，從而使元件接觸區域熔融而形成焊接部位。

與傳統塑料焊接工藝相比，激光焊接能夠應用在靈活多變的各種結構上，其焊接強度高，所具有的快速的升溫降溫速率能夠減少對材料的熱影響，對焊件不產生外力作用從而使焊件的應力和變形都非常小；此外激光焊接的焊接工藝穩定、焊縫的表面和內在質量都非常好，其在真空、空氣或其他氣體環境中均能施焊，對焊接的介質要求不高，并能夠透過玻璃或其他對光束透明的材料進行焊接。由于激光焊接具有上述獨特的優點，其已成功應用于微小型零件的精密焊接中。

但在塑料領域中應用激光焊接具有一定的特殊性，這是因為聚合物在激光對應的波長范圍內大多是透明的，因此需要在聚合物體系中添加額外的激光吸收劑或激光擴散吸收劑等成分來獲得相應的吸收性能。目前現有技術中通常使用炭黑作為能夠進行激光焊接的塑料的吸收激光部分中使用的激光吸收劑，但炭黑不僅在近紅外區域有較強的吸收，而且在可見光波長和紅外光波長范圍內也有較強的吸收，因此炭黑無法應用在淺色或透明的塑料產品中。

尼龍由于具有優異均衡的機械性能、耐熱性、潤滑性、耐疲勞蠕變和耐有機溶劑性能而在各種領域中被廣泛利用，尤其是隨著尼龍材料在汽車、電子、電器、家電、工業設備中大規模普及應用與技術革新，以及在使用激光焊接代替傳統焊接工藝的發展趨勢下，可供激光焊接的尼龍材料成為備受青睞的材料之一。但如前所述，尼龍材料在激光焊接的波長下也是透明的，雖然可以通過添加添加劑可以獲得相應吸收性能，但由于目前常用于尼龍材料的激光吸收劑通常是炭黑，它雖然在可見光區域和IR區域中均顯示出非常高的吸收，但將其應用在淺色和透明體系中是不可能的。

在現有技術中，通常允許以淺色來著色的用于激光打標記的添加劑有銻、氧化銻、導電顏料、TiO₂等，它們被添加到吸收激光部分的配制劑中并使其具有能夠激光焊接的性能。雖然在吸收激光部分中單獨添加上述激光打標記的添加劑，使材料具有可焊性是可以的，但由于需要較長的加工時間而不能被業界在實際加工時所接受；此外這些添加劑對焊接用激光波長的吸收程度遠低于炭黑對激光波長的吸收程度，例如TiO₂是表面吸收劑并因此不允許激光輻射的高穿透深度。除了上述對成品外觀以及焊接工藝步驟的要求外，焊接強度也是塑料高分子焊接技術所關注的指標。通常焊接后的高分子的性能相比于樹脂本身的性能會發生衰減，尤其是在添加了一定長徑比的填料(如玻纖、硅灰石等)之后，焊接材料的焊接強度相較未焊接材料本身的性能有明顯的衰減，主要存在于焊接強度的應力集中、缺陷及性能衰減波動等方面，這些大大降低了最終焊接產品的使用壽命。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種可激光焊接的聚酰胺復合材料，該復合材料具有較長的使用壽命，且為淺色或無色體系的應用提供了選擇。

本發明的技術方案是：

本發明提供了一種可激光焊接的聚酰胺復合材料，包括吸收激光部分和透射激光部分。