[發(fā)明專利]聚苯硫醚聚合物組合物和相應(yīng)的激光焊接應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980069586.8
• 申請(qǐng)日: 2019-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN112955307A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·史密斯;夏繼強(qiáng);W·E·薩特奇;L·卡維爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索爾維特殊聚合物美國(guó)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B29C65/16
• 分類號(hào): B29C65/16;B29C65/00;B29C65/82;C08K3/105;C08K7/14;C08L81/04;B29L31/14;B29L31/26
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 邰紅;徐一琨

本文中描述了對(duì)紅外(“IR”)輻射具有優(yōu)異透明度的聚苯硫醚(“PPS”)聚合物。出人意料地發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于包含具有小于400ppm的選定的金屬離子濃度的PPS聚合物的相應(yīng)PPS聚合物組合物，包含具有按重量計(jì)至少百萬(wàn)分之400(“ppm”)的選定的金屬離子(Ca、K、以及Mg)濃度的PPS聚合物的PPS聚合物組合物具有顯著增加的IR透明度。此外，本文中描述了用于激光焊接所述PPS聚合物組合物的方法。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2018年10月22日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/748,614的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的將所述美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)援引方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于激光焊接應(yīng)用的聚苯硫醚(“PPS”)聚合物組合物。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于激光焊接所述PPS聚合物組合物的方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，已經(jīng)設(shè)計(jì)了許多制造方法以形成聚合物組合物的復(fù)雜形狀。然而，這些現(xiàn)有方法存在某些限制。許多制造方法依賴于粘合劑的密封特性，但是這些是耗時(shí)且昂貴的，并且由于使用揮發(fā)性溶劑而造成環(huán)境問(wèn)題。超聲焊接或旋轉(zhuǎn)焊接受到結(jié)合在一起的物體的形狀和尺寸的限制，并且偶爾顯示出不足的結(jié)合強(qiáng)度。振動(dòng)焊接常常沒(méi)有吸引力，因?yàn)椴荒苡行У乜刂飘a(chǎn)品外觀和飛邊，從而限制了對(duì)某些應(yīng)用的用途。

因此，激光焊接作為更好地應(yīng)對(duì)這些缺點(diǎn)的方法越來(lái)越有吸引力。幾種重要的激光焊接方法依賴于Nd:YAG激光器(或簡(jiǎn)稱為YAG激光器)或二極管激光器作為激光束源，并且這些激光器發(fā)射近紅外區(qū)的光。近年來(lái)，二極管激光器技術(shù)已經(jīng)變得特別先進(jìn)，并且可以以更低的成本獲得具有更高輸出功率的二極管激光器。

到目前為止，聚鄰苯二甲酰胺(“PPA”)聚合物已經(jīng)在其中需要可激光焊接的聚合物組合物的應(yīng)用環(huán)境中受到廣泛使用。然而，在其中需要高耐化學(xué)性和耐熱氧化性的應(yīng)用環(huán)境中(例如，在引擎蓋汽車應(yīng)用下)，PPA的使用是一種折衷。特別地，雖然其他聚合物組合物相對(duì)于PPA聚合物具有優(yōu)越的耐化學(xué)性和耐熱氧化性，但是此類聚合物組合物對(duì)IR輻射不具有足夠的透明度以在激光焊接時(shí)產(chǎn)生所需地強(qiáng)接頭。因此，在激光焊接中使用PPA是對(duì)于相比于材料性能的改善的接頭強(qiáng)度的折衷的反映。

發(fā)明內(nèi)容

在第一方面，本發(fā)明涉及一種激光焊接界面以形成接頭的方法，所述方法包括用紅外(“IR”)光束照射聚合物-聚合物界面，其中所述聚合物-聚合物界面包含與第二聚合物組合物接觸的聚苯硫醚(“PPS”)聚合物組合物；所述PPS聚合物組合物包含選自由以下組成的組的金屬陽(yáng)離子：Al、Ba、Ca、K、Mg以及其中的一種或多種的任意組合，優(yōu)選地Ca、K和Mg以及其中的一種或多種的任意組合；所述金屬陽(yáng)離子的濃度是至少400ppm；并且所述照射形成包含所述PPS聚合物組合物和所述第二聚合物組合物的接頭。

在一些實(shí)施例中，所述IR光束包含頻率為從900nm至1000nm的光。在一些實(shí)施例中，所述PPS聚合物組合物具有不超過(guò)1,000ppm的選定的金屬陽(yáng)離子濃度。在一些實(shí)施例中，所述金屬陽(yáng)離子是Ca。所述PPS聚合物組合物可以包含至少5wt.％、優(yōu)選地至少15wt.％、更優(yōu)選地至少20wt.％、最優(yōu)選地至少25wt.％的扁平玻璃纖維。

在一些實(shí)施例中，所述IR光束穿過(guò)所述PPS聚合物組合物然后照射所述聚合物-聚合物界面。所述PPS聚合物組合物可以包含紅外(“IR”)透明染料，并且在一些此類實(shí)施例中，IR透明染料是黑色有機(jī)染料。在一些實(shí)施例中，所述IR光束穿過(guò)所述第二聚合物組合物然后照射聚合物-聚合物界面，并且所述PPS聚合物組合物包含IR吸收染料。在一些此類實(shí)施例中，所述IR吸收染料是黑色有機(jī)染料。