一种良气密性的可激光焊接长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种良气密性的可激光焊接长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，包括聚丙烯、长玻璃纤维、极性改性剂、吸光剂母粒、相容剂和助剂。本发明专利技术通过特殊的极性改性剂与长玻纤增强聚丙烯复配来提高其表面极性，并且达到同等达因值水平所需添加量少，且与常规极性改性剂相比可实现更高达因值；同时，极性改性剂的加入使得长玻纤增强聚丙烯材料流动性提升，吸光剂母粒在复合材料中分散更加均匀从而激光焊接焊缝宽度更宽，剪切力更高，达到了良好的激光焊接效果。好的激光焊接效果。

【技术实现步骤摘要】
一种良气密性的可激光焊接长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，特别涉及一种良气密性的可激光焊接长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]玻璃纤维价格低廉，比强度和模量高，耐老化出色，是应用最广泛的纤维增强体。玻璃纤维增强聚丙烯有优异的力学性能，长玻纤增强聚丙烯(LGF
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PP)材料因其密度轻、力学强度高，优异的耐疲劳、蠕变性能，且其在零件中独特的三维网状缠绕，使得零件经过灼烧后仍能较好的保持玻璃纤维骨架的优点，而短玻纤PP经过灼烧后不能保持较好的玻璃纤维骨架，且力学强度低于LGF
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PP，从而LFG
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PP在汽车、家电等领域中应用范围越来越广。
[0003]热板焊接、振动摩擦焊接、超声波焊接、激光焊接是塑料焊接中常用的技术手段，激光焊接作为一种非接触焊接技术，与其他焊接方法相比，具有非接触、不透气、不漏水、快速高效、精度高、焊缝美观、产品外形无限制、易控制、适应性强等优点，将成为未来塑料焊接的趋势。当要求高速焊接以及精密焊接或无菌条件焊接时，可以发挥出激光焊接最好的优势。该技术曾经受制于价格因素，但是随着设备价格的不断下降，已经在很多应用领域比超声波焊接以及热板焊接更具竞争力。目前该技术主要的应用领域有医疗、汽车、电子和包装等。
[0004]塑料在近红外区必须具备特殊光学性能才适用于激光焊接工艺，上层透过层需要保证透过近红外激光，而下层吸收层则要保证吸收近红外光，因此激光焊接对材料特性提出了特殊的要求。CN107107640A通过添加一种20
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1000nm粒度铜掺杂的硫化锌来作为激光吸收剂，得到一种可激光标记和激光焊接的聚合物材料，优选在有色或深色背景上，可用于宽范围的塑料中。CN107083056A将聚酰胺、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作为吸收激光部分，与透光激光部分焊接后有较高的强度保持率。
[0005]聚丙烯为结晶性树脂、非极性聚合物，玻璃纤维表面含有一定的极性聚合物作为浸润剂，但LGF
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PP材料仍为非极性聚合物；零件实际应用中，常采用金属或者尼龙材料作为LGF
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PP零件的钳件，而对于气密性要求高的零件如接插件、蓄电池外壳等，经过高低温气密性实验往往会出现漏气现象，从而导致电路短路，造成重大安全问题。
[0006]结合以上，聚丙烯由于结晶区的存在，激光在球晶区域发生折射或反射，不同PP树脂对激光吸收率会存在差异，如何通过改性手段提高与钳件的结合力及激光焊接剪切力，从而提高零件使用中的气密性，保证作为激光焊接吸光层的吸光度、焊接剪切力、改善焊接后形貌变化成为本领域的技术难点，因此尚需开发一种良气密性的可激光焊接长玻纤增强聚丙烯复合材料，用于汽车、电子电器、航空航天等领域。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种良气密性的可激光焊接长玻纤增强聚丙
烯复合材料及其制备方法，该复合材料通过特殊的极性改性剂与长玻纤增强聚丙烯复配来提高其表面极性，可使得长玻纤增强聚丙烯与钳件之间结合力更佳紧密，防止漏气。
[0008]本专利技术提供了一种良气密性的可激光焊接长玻纤增强聚丙烯复合材料，按重量份数，包括如下组分：
[0009][0010]其中，吸光剂母粒按100重量份数计，包括如下组分：
[0011][0012]所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，熔融指数为10
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100g/10min。
[0013]所述长玻璃纤维为经过硅烷偶联剂改性的无碱连续玻璃纤维，纤维直径为14
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18μm。
[0014]所述极性改性剂由聚乙烯亚胺与含环氧基团的烷烃化合物进行反应得到。
[0015]所述聚乙烯亚胺为线性聚乙烯亚胺或支化聚乙烯亚胺，相对分子质量为1000～60000。
[0016]所述含环氧基团的烷烃化合物中碳链长度为4～50个重复单元。
[0017]所述相容剂为马来酸酐、丙烯酸、马来酸或丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯，接枝率为0.7～1.2％。
[0018]所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中的至少一种。
[0019]所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，具体可以是UV
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3808PP5、UV
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234、LA
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402AF中的一种或者两种及以上的混合物，但并不仅限于此。
[0020]所述润滑剂为硅酮类润滑剂、酯类润滑剂、酰胺类润滑剂、聚乙烯类润滑剂、硬脂酸类润滑剂、脂肪酸及酯类润滑剂中的一种或者两种及以上的混合物，但并不仅限于此。
[0021]所述炭黑为低色素炭黑、中色素炭黑、高色素炭黑中的至少一种，制备方法包括炉法、接触法、乙炔法或等离子体法。所述炭黑具有均一的粒径，粒径≤100nm，比表面积5～150m2/g。
[0022]所述抗氧剂为受阻酚类氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
[0023]所述分散剂为氨类改性聚酯类分散剂、超支化聚酯类分散剂、异氰酸酯与硅氧烷嵌段共聚物、聚丙烯铵盐类分散剂中的至少一种，具体可以是LUBE 360B、AD8085、SN
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等。
[0024]本专利技术还提供了一种良气密性的可激光焊接长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括：
[0025](1)将聚丙烯、炭黑、抗氧剂和分散剂按配比在高速混合机混合均匀后密炼，再经过双螺杆挤出机熔融挤出，得到吸光剂母粒；其中，挤出机温度为180～230℃；
[0026](2)将聚丙烯、极性改性剂、上述吸光剂母粒、相容剂和助剂按配比在高速混合机混合均匀后加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，熔融状态树脂进入浸润模头，再将已通过辅助设备预分散的玻纤进入浸润模头，在浸润模头中将树脂与玻纤分散均匀，挤出造粒，得到复合材料；其中，挤出机温度为210～300℃，模头温度为270～320℃。
[0027]本专利技术还提供了一种良气密性的可激光焊接长玻纤增强聚丙烯复合材料的应用。
[0028]有益效果
[0029]本专利技术通过特殊的极性改性剂与长玻纤增强聚丙烯复配来提高其表面极性，并且达到同等达因值水平所需添加量少，且与常规极性改性剂相比可实现更高达因值；同时，极性改性剂的加入使得长玻纤增强聚丙烯材料流动性提升，吸光剂母粒在复合材料中分散更加均匀从而激光焊接焊缝宽度更宽，剪切力更高，达到了良好的激光焊接效果；极性改性剂的加入可使得长玻纤增强聚丙烯与钳件之间结合力更佳紧密，防止漏气，使得复合材料可用于汽车内外饰件、家电、电子电器等。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种良气密性的可激光焊接长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量份数，包括如下组分：其中，吸光剂母粒按100重量份数计，包括如下组分：2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，熔融指数为10
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100g/10min。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述长玻璃纤维为经过硅烷偶联剂改性的无碱连续玻璃纤维，纤维直径为14
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18μm。4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述极性改性剂由聚乙烯亚胺与含环氧基团的烷烃化合物进行反应得到。5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐、丙烯酸、马来酸或丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯，接枝率为0.7～1.2％；所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中的至少一种。6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述炭黑为低色素炭黑、中色素炭黑、高色素炭黑中的至少一种，制备方法包括炉法、接触法、乙炔法或等离子体法。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：安朋，张超，林洁龙，丁正亚，罗忠富，夏建盟，
申请(专利权)人：上海金发科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：