激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料，其吸收激光部分包括聚酰胺、磷酸盐类化合物、卤化铜金属化合物、卤化金属盐化合物和玻璃纤维，其透射激光部分包括聚酰胺、卤化铜金属化合物、卤化金属盐化合物和玻璃纤维，卤化铜金属化合物中的卤离子为氯离子、溴离子或碘离子，铜离子为Cu

【技术实现步骤摘要】
激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料
本专利技术涉及一种激光焊接用的复合材料，尤其涉及一种激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料，属于改性高分子复合材料

技术介绍
激光焊接的概念始于20世纪70年代，其通常使用波长在700-1200nm之间的二极管激光或掺钕钇铝石榴石合成晶体(Nd:YAG)激光在焊接部位产生大量的热，进而使元件接触区域熔融而形成焊接部位。与传统塑料焊接工艺相比，激光焊接能够应用在灵活多变的各种结构上，其焊接强度高，所具有的快速的升温降温速率能够减少对材料的热影响，对焊件不产生外力作用从而使焊件的应力和变形都非常小；此外激光焊接的焊接工艺稳定、焊缝的表面和内在质量都非常好，其在真空、空气或其他气体环境中均能施焊，对焊接的介质要求不高，并能够透过玻璃或其他对光束透明的材料进行焊接。由于激光焊接具有上述独特的优点，其已成功应用于微小型零件的精密焊接中。但在塑料领域中应用激光焊接具有一定的特殊性，这是因为聚合物在激光对应的波长范围内大多是透明的，因此需要在聚合物体系中添加额外的激光吸收剂或激光扩散吸收剂等成分来获得相应的吸收性能。目前现有技术中通常使用炭黑作为能够进行激光焊接的塑料的吸收激光部分中使用的激光吸收剂，但炭黑不仅在近红外区域有较强的吸收，而且在可见光波长和红外光波长范围内也有较强的吸收，因此炭黑无法应用在浅色或透明的塑料产品中。尼龙由于具有优异均衡的机械性能、耐热性、润滑性、耐疲劳蠕变和耐有机溶剂性能而在各种领域中被广泛利用，尤其是随着尼龙材料在汽车、电子、电器、家电、工业设备中大规模普及应用与技术革新，以及在使用激光焊接代替传统焊接工艺的发展趋势下，可供激光焊接的尼龙材料成为备受青睐的材料之一。但如前所述，尼龙材料在激光焊接的波长下也是透明的，虽然可以通过添加添加剂可以获得相应吸收性能，但由于目前常用于尼龙材料的激光吸收剂通常是炭黑，它虽然在可见光区域和IR区域中均显示出非常高的吸收，但将其应用在浅色和透明体系中是不可能的。在现有技术中，通常允许以浅色来着色的用于激光打标记的添加剂有锑、氧化锑、导电颜料、TiO2等，它们被添加到吸收激光部分的配制剂中并使其具有能够激光焊接的性能。虽然在吸收激光部分中单独添加上述激光打标记的添加剂，使材料具有可焊性是可以的，但由于需要较长的加工时间而不能被业界在实际加工时所接受；此外这些添加剂对焊接用激光波长的吸收程度远低于炭黑对激光波长的吸收程度。除了上述对成品外观以及焊接工艺步骤的要求外，焊接强度也是塑料高分子焊接技术所关注的指标。通常焊接后的高分子的性能相比于树脂本身的性能会发生衰减，尤其是在添加了一定长径比的填料(如玻纤、硅灰石等)之后，焊接材料的焊接强度相较未焊接材料本身的性能有明显的衰减，主要存在于焊接强度的应力集中、缺陷及性能衰减波动等方面，这些大大降低了最终焊接产品的使用寿命。因此，如何提高激光焊接强度，使其接近本体强度具有相当高的难度并且通过目前现有的技术无法获得相关的启发。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料，其具有明显增强的激光焊接强度，且能够应用于浅色或无色体系中。本专利技术的技术方案是：本专利技术提供了一种激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料，包括吸收激光部分和透射激光部分。所述吸收激光部分包括下述按重量份计的各组分：聚酰胺30-100份，所述聚酰胺为一种或多种二元羧酸和一种或多种二元胺的缩合产物，或聚酰胺为一种或多种氨基羧酸的缩合产物，或聚酰胺为一种或多种环内酰胺的开环聚合产物，优选聚已内酰胺以及聚己二酰己二胺，上述可选用市面上的常规产品。磷酸盐类化合物0.5-10份，优选为0.5-8.0份，更优选为0.5-6.0份，进一步优选为0.5-4.0份。所述磷酸盐类化合物为磷酸盐、次磷酸盐、磷酸氢盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐、聚偏磷酸盐、三聚磷酸盐和氢氧化磷酸盐中的一种。具体为磷酸钙、次磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、焦磷酸钙、磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、焦磷酸钾、聚偏磷酸钾、三聚磷酸钾、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、偏磷酸钠、三聚磷酸钠、磷酸三铵、磷酸二氢铵、磷酸铁、焦磷酸铁、磷酸氢镁、磷酸镁、次磷酸锰、焦磷酸铁钠、氢氧化磷酸铜和磷酸铜中的至少一种，优选为氢氧化磷酸铜和磷酸铜中的至少一种。卤化铜金属化合物0.05-2.0份，该卤化铜金属化合物中的卤离子为氯离子、溴离子和碘离子中的至少一种，且所述铜离子为Cu+和Cu2+中的至少一种。卤化金属盐化合物0.1-10份，该卤化金属盐化合物中的金属元素为碱金属元素和碱土金属元素中的至少一种。卤化金属盐化合物的加入有利于改善聚酰胺复合材料的结晶结构，更有利于提高激光焊接的强度，尤其是当其作用于透射激光部分时更加明显。玻璃纤维5-60份，该玻璃纤维由20-100％扁平玻璃纤维和0-80％的普通玻璃纤维组成，优选为所述玻璃纤维由20-80％扁平玻璃纤维和20-80％普通玻璃纤维组成，或优选为所述玻璃纤维全部由扁平玻璃纤维组成。相比普通玻璃纤维而言，所述扁平玻璃纤维具有非圆形横截面，横截面一般为椭圆形，该扁平玻璃纤维沿玻璃纤维径向垂直的横截面的长轴直径和与之垂直的短轴直径比值不小于2，该比值优选为2-5，更优选为3-4；此外所述扁平玻璃纤维横截面短轴直径的长度不小于3μm，优选为3-20μm；而横截面长轴直径的长度为6-40μm，而上述扁平玻璃纤维以短切纤维束的形式存在，其长度为2-50mm。所述普通玻璃纤维的直径为5-20μm，且该普通玻璃纤维的长度为0.05-30mm。与普通的玻璃纤维相比较，扁平玻璃纤维的加入极大程度提高了该用于激光焊接的复合材料的机械性能和焊接制件的外观，尤其是玻璃纤维沿着流动性取向之后，与流动方向垂直的方向，扁平玻纤具有明显增强的机械性能。所述透射激光部分的组成和用量与吸收激光部分的组成与用量相同，但不包括所述磷酸盐类化合物。此外，上述吸收激光部分和透射激光部分还分别包括为了实现其他功能性目的而添加的其他助剂，包括但不限于冲击改进剂、增塑剂、紫外光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、抗静电剂、成核剂、流动增强剂、润滑剂和着色剂中的至少一种。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术所述的激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料与无焊接结合面的本体材料强度相比，具有较高的强度保持率甚至超越了本体材料的强度，其性能保持率基本高达70％以上，大多能够达到90％以上，甚至能够达到95％以上，且其性能明显优于含有普通短切玻璃纤维的焊接材料的性能。经过使用扁平玻璃纤维增强的激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料具有比普通玻璃纤维更加优异的外观，尤其是应用于具有高焊接密封性要求的零件，使用扁平玻纤使本专利技术的材料还具有更高的刚性，尤其是垂直于玻璃纤维流动方向的模量及焊接强度。具体实施方式为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合具体实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。下述具体实施例和对比例中所采用的原材料及相应的型号如下所述：聚酰胺：聚酰胺6(PA6)选用俄国古比雪夫氮公司的Volgamid24；聚酰胺66(PA66)选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料，包括吸收激光部分和透射激光部分，其特征在于：所述吸收激光部分包括下述按重量份计的各组分：聚酰胺30‑100份、磷酸盐类化合物0.5‑10份、卤化铜金属化合物0.05‑2.0份、卤化金属盐化合物0.1‑10份和玻璃纤维5‑60份；所述透射激光部分包括下述按重量份计的各组分：聚酰胺30‑100份、卤化铜金属化合物0.05‑2.0份、卤化金属盐化合物0.1‑10份和玻璃纤维5‑60份；其中所述磷酸盐类化合物为磷酸盐、次磷酸盐、磷酸氢盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐、聚偏磷酸盐、三聚磷酸盐和氢氧化磷酸盐中的一种；所述卤化铜金属化合物中的卤离子为氯离子、溴离子和碘离子中的至少一种，且所述铜离子为Cu

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料，包括吸收激光部分和透射激光部分，其特征在于：所述吸收激光部分包括下述按重量份计的各组分：聚酰胺30-100份、磷酸盐类化合物0.5-10份、卤化铜金属化合物0.05-2.0份、卤化金属盐化合物0.1-10份和玻璃纤维5-60份；所述透射激光部分包括下述按重量份计的各组分：聚酰胺30-100份、卤化铜金属化合物0.05-2.0份、卤化金属盐化合物0.1-10份和玻璃纤维5-60份；其中所述磷酸盐类化合物为磷酸盐、次磷酸盐、磷酸氢盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐、聚偏磷酸盐、三聚磷酸盐和氢氧化磷酸盐中的一种；所述卤化铜金属化合物中的卤离子为氯离子、溴离子和碘离子中的至少一种，且所述铜离子为Cu+和Cu2+中的至少一种；所述卤化金属盐化合物中的金属元素为碱金属元素和碱土金属元素中的至少一种；所述玻璃纤维由20-100％扁平玻璃纤维和0-80％的普通玻璃纤维组成，所述扁平玻璃纤维沿该玻璃纤维径向垂直的横截面的长轴直径和与之垂直的短轴直径的比值不小于2，且玻璃纤维横截面短轴直径的长度不小于3μm，该扁平玻璃纤维以短切纤维束形式存在，且长度为2-50mm；所述普通玻璃纤维的直径为5-20μm，且该普通玻璃纤维的长度为0.05-30mm。2.根据权利要求1所述的激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维由20-80％扁平玻璃纤维和20-80％普通玻璃纤维组成，或所述玻璃纤维全部由扁平玻璃纤维组成。3.根据权利要求2所述的激光焊接用扁平纤维改性浅色聚酰胺复合材料，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：林洁龙，杨波，丁正亚，张超，杨军，夏建盟，袁绍彦，肖军华，李雅雅，
申请(专利权)人：江苏金发科技新材料有限公司，上海金发科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32