一种提高聚丙烯超声波焊接效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高聚丙烯超声波焊接效率的方法，该方法是在聚丙烯中加入超声敏化剂填料，敏化剂填料包括碳纤维和玄武岩纤维中的一种或者两种的混合。本发明专利技术通过在聚丙烯基体中加入超声敏化剂，可提高基体的弹性模量、降低基体的损耗模量，使声波振幅在基体中的衰减变小即降低声波能量在基体材料中的损耗，将声波能量最大限度的传递到焊接面；敏化剂的加入提高了基体的热导率，避免了局部过热；从这两个方面获得更快速、均匀的熔融焊接面，从而缩短焊接时间、提高焊接质量。

A method to improve the efficiency of ultrasonic welding of polypropylene

The invention discloses a method for improving the ultrasonic welding efficiency of polypropylene. The method is to add ultrasonic sensitizer fillers into polypropylene, and sensitizer fillers include one or two kinds of mixture of carbon fiber and basalt fiber. By adding the ultrasonic sensitizing agent in PP matrix, can improve the elastic modulus, loss modulus matrix, the acoustic amplitude attenuation loss in the matrix of smaller or lower acoustic energy in base material, will maximize the acoustic energy transmitted to the welding surface; the sensitizer is improved by adding matrix the thermal conductivity, to avoid local overheating; for more rapid and uniform melting from the two aspects of the welding surface, so as to shorten the time and improve the welding quality of welding.

【技术实现步骤摘要】
一种提高聚丙烯超声波焊接效率的方法
本专利技术涉及超声波焊接
，尤其涉及一种提高聚丙烯超声波焊接效率的方法。
技术介绍
热塑性材料具有密度小、力学性能优异、化学稳定好、热稳定性高、耐候性好和性价比高等优异特性，被广泛应用于汽车、照明、电子电器、仪器仪表、机械和航空航天等各个领域。超声波焊接是一种热焊接，突出优点表现为：速度快，效率高，能耗低，焊接强度高，能达到材料本身的强度，焊接时无需添加溶剂，粘结剂或其他辅助品；焊接材料无表面损坏，操作简单，便于实现机械化、自动化；在汽车、电子、航空航天等领域得到广泛应用。热塑性材料自身特性是影响超声波焊接效率的重要因素。热塑性材料的超声波焊接效率取决于材料对超声振动的衰减能力、熔化温度的高低以及物理性能如弹性模量、抗冲击性、摩擦系数及导热系数等等。聚丙烯为半结晶性聚合物，焊接需要高振幅，高焊接压力和长熔接时间以致焊接面熔融，从而实现焊接。但是高振幅时，熔化材料流动速率较快，导致加分子取向增加，产生大量飞边及焊缝强度降低；高焊接压力时，容易产生零件压痕、零件变形、溢料和造成分子取向，降低焊缝强度；较长的熔接时间，容易造成局部过热，漏隙，造成焊接强度下降。最终，使得热塑性树脂的焊接效率受到限制。而现有超声波焊接方式主要通过调整振幅、频率、功率、焊接时间、焊接压力和添加导能筋等外部条件来改善焊接性能，这些条件的改变提升焊接效率较低，有时也无法起到决定性作用即无法达到焊接性能标准，同时还可能存在熔化材料流动速率较快，导致分子取向增加，产生大量飞边及焊缝强度降低；零件压痕、零件变形、溢料和造成分子取向，降低焊缝强度；局部过热，漏隙，造成焊接强度下降等各种缺陷。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题提供一种提高聚丙烯超声波焊接效率的方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种提高聚丙烯超声波焊接效率的方法，所述方法是在聚丙烯中加入超声敏化剂填料进行超声波焊接，所述超声敏化剂填料包括碳纤维和玄武岩纤维中的一种或者两种的混合。上述方案中，所述方法具体步骤为：1)将聚丙烯和超声敏化剂填料在密炼机中进行熔融共混，密炼温度为180-190℃、密炼机转数为50-70r/min；2)将密炼好的材料热压成焊接件,热压温度为180-200℃，压力为10-20MPa；3)将焊接件进行超声波焊接，焊接频率为10-30KHz，焊接压力为0.5-1Mpa，焊接时间为0.8-2.5s。上述方案中，所述碳纤维和玄武岩纤维为连续纤维、短切纤维、纳米纤维或纤维毡。上述方案中，所述超声敏化剂填料为连续纤维，所述聚丙烯和超声敏化剂填料的质量比为65-85:15-35。上述方案中，所述超声敏化剂填料为短切纤维，所述聚丙烯和超声敏化剂填料的质量比为80-90:10-20。上述方案中，所述超声敏化剂填料为纳米纤维，所述聚丙烯和超声敏化剂填料的质量比为85-95:5-15。上述方案中，所述聚丙烯为半结晶聚合物。本专利技术的有益效果为：本专利技术在聚丙烯中添加一定量超声波敏化剂，提高材料的弹性模量、降低材料的损耗模量，使声波振幅在基体中的衰减变小即降低声波能量在基体中的损耗，将声波能量最大限度的传递到焊接面；敏化剂的加入提高了基体的导热性能，有效避免了在超声焊接过程中的局部过热；获得更快速、均匀的熔融焊接面，从而缩短焊接时间、提高焊接质量。本专利技术避免了由于焊接时间过长造成的焊接面局部过热，温度不均匀，焊接强度低等弊端；避免了由于焊头压力过大造成的焊接件变形，焊接面溢料等弊端；提高了焊接件和焊接面的可设计性。具体实施方式本专利技术提供一种提高聚丙烯超声波焊接效率的方法，所述方法具体步骤为：1)预先聚丙烯(PP)和超声敏化剂在80℃的烘箱中干燥5小时，除去材料中的水分；2)按一定配比将称量好的聚丙烯和超声敏化剂填料在密炼机中进行熔融共混，密炼温度为180-190℃、密炼机转数为50-70r/min；3)将密炼好的材料热压成焊接件,热压温度为180-200℃，压力为10-20MPa；4)将焊接件进行超声波焊接，焊接频率为10-30KHz，焊接压力为0.5-1Mpa，焊接时间为0.8-2.5s。该超声敏化剂填料包括碳纤维(以下简称CF)和玄武岩纤维(以下简称BF)中的一种或者两种的混合。下面以若干实施例来具体说明。实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高聚丙烯超声波焊接效率的方法，其特征在于，所述方法是在聚丙烯中加入超声敏化剂填料进行超声波焊接，所述超声敏化剂填料包括碳纤维和玄武岩纤维中的一种或者两种的混合。

【技术特征摘要】
1.一种提高聚丙烯超声波焊接效率的方法，其特征在于，所述方法是在聚丙烯中加入超声敏化剂填料进行超声波焊接，所述超声敏化剂填料包括碳纤维和玄武岩纤维中的一种或者两种的混合。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体步骤为：1）将聚丙烯和超声敏化剂填料在密炼机中进行熔融共混，密炼温度为180-190℃、密炼机转数为50-70r/min；2）将密炼好的材料热压成焊接件,热压温度为180-200℃，压力为10-20MPa；3）将焊接件进行超声波焊接，焊接频率为10-30KHz，焊接压力为0.5-1Mpa，焊接时间为0.8-2.5s。3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钧，代巍，杨小利，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42