CN104927333A - 一种适合激光焊接的聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适合激光焊接的聚碳酸酯组合物，所述的聚碳酸酯组合物由包括以下重量份的组分制成：聚碳酸酯树脂PC：50～90份，ABS：10～50份，纳米硫化铜：1～5份；抗氧剂：0.1～1份，润滑剂：0.1～1份。本发明还提供该聚碳酸酯组合物的制备方法和应用。与现有技术相比，本发明所提供的该种聚碳酸酯组合物，利用硫化铜对近红外光的吸收，使用的是超声喷雾法制得的硫化铜，粒径分布窄，洁净度高，将光能转化为热能的效率高，适用于激光焊接。

Description

一种适合激光焊接的聚碳酸酯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，是一种适合激光焊接的聚碳酸酯组合物及其制备方法。
背景技术
激光焊接由于其快速高效、焊缝美观、产品外形无限制等优点，成为未来焊接的趋势。激光焊接的原理是通过投射焊接两种聚合物制品，其中一种聚合物制品对于近红外激光是投射的，另一种聚合物制品吸收激光，吸收后温度升高，使得聚合物熔融，产生界面的焊接。
大多数聚合物对红外光吸收很低，通过添加红外吸收材料能提高激光焊接性能。目前研究的金、氧化钨等复合纳米材料通过表面等离子体共振吸收效应来实现对近红外光的吸收，但是这些材料价格昂贵、工艺复杂，光热转化率低，不利于推广。纳米硫化铜是一种多功能半导体光电材料，由于能带的跃迁，可以吸收近红外波段的光，将光能转为为热能。采用超声喷雾技术方法生产的纳米硫化铜，粒径分布窄，结晶度高，光热转化率高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种适合激光焊接的聚碳酸酯组合物。
本发明的再一的目的是，提供一种适合激光焊接的聚碳酸酯组合物的制备方法。
本发明的另一的目的是，提供一种适合激光焊接的聚碳酸酯组合物的应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种适合激光焊接的聚碳酸酯组合物，所述的聚碳酸酯组合物由包括以下重量份的组分制成：聚碳酸酯树脂PC：50～90份，ABS：10～50份，纳米硫化铜：1～5份；抗氧剂：0.1～1份，润滑剂：0.1～1份。
所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
所述的聚碳酸酯的重均分子量为25000-40000。
所述的ABS重均分子量为120000～150000。
所述的纳米硫化铜为超声喷雾法制得的，粒径分布在20-40nm。
所述的抗氧剂包括抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
所述的抗氧剂为1076和168，二者的重量比为1:1。
所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：一种适合激光焊接的聚碳酸酯组合物的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：(a)将聚碳酸酯树脂、ABS树脂、纳米硫化铜、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；(b)将步骤a所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，经过熔融挤出，造粒即得到产品制得适合激光焊接的聚碳酸酯组合物。
为实现上述第三个目的，本发明采取的技术方案是：所述的聚碳酸酯组合物在激光焊接中的应用。
本发明优点在于：
与现有技术相比，本发明所提供的该种聚碳酸酯组合物，利用硫化铜对近红外光的吸收，使用的是超声喷雾法制得的硫化铜，粒径分布窄，洁净度高，将光能转化为热能的效率高，适用于激光焊接。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
以下实施例及对比例中选用的PC用韩国湖石的PC-1100；ABS用高桥石化的ABS3513；纳米硫化铜1是超声喷雾法制得的，粒径分布在20～40nm；硫化铜2是模板法制得的，粒径分布在20～170nm；抗氧剂为Ciba公司的Irganox1076和Irganox 168，其重量比为1：1；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
对比例1
一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：50份，ABS：50份，抗氧剂1010：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为35mm，长径比为32。
对比例2
一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：50份，ABS：47份，硫化铜2：3份，抗氧剂1010：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为35mm，长径比为32。
实施例1
一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：67份，ABS：30份，硫化铜1：3份，抗氧剂1010：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.3份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为35mm，长径比为32。
实施例2
一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：90份，ABS：9份，硫化铜1：1份，抗氧剂1010：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.3份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为35mm，长径比为32。
实施例3
一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：50份，ABS：45份，硫化铜1：5份，抗氧剂1010：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.3份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为35mm，长径比为32。
实施例4
各对比例及实施例注塑成100mm*100mm*2mm的高光板，近红外的投射与反射数据在分光光度计960nm进行采集。吸收率＝100％-透射率-吸收率
将注塑的高光板与透明的PMMA板交错放置在一起，用光束直径为2mm的二极管(960nm)进行照射。将激光焊接的试样锯成10mm宽度的条，用拉力试验机的夹具一端夹住PMMA样，一端夹住PC/ABS，通过测定拉伸强度来计算焊接的强度，焊接强度是拉伸强度/(焊缝的宽度*焊缝的长度)，具体结果如表1所示。
表1 对比例、实施例激光焊接性能参数
对比例1 对比例2 实施例1 实施例2 实施例3
透射率(％，960nm) 75 50 20 42 8
反射率(％，960nm) 20 17 25 21 12
吸收率(％，960nm) 5 33 55 37 80
焊接速率(mm/min) 15 15 15 15 15
激光功率(w) 130 130 130 130 130
焊接强度(N/mm2) 2.6 8.6 26.5 11.5 31.9
由上表可知，硫化铜提高了材料对近红外光的吸收率，适用于激光焊接。特别是超声喷雾法制得的硫化铜，吸收率高达80％，提高了材料对红外的吸收率，转化为热能提高了材料的激光焊接强度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适合激光焊接的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的聚碳酸酯组合物由包括以下重量份的组分制成：聚碳酸酯树脂PC：50～90份，ABS：10～50份，纳米硫化铜：1～5份；抗氧剂：0.1～1份，润滑剂：0.1～1份。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的聚碳酸酯的重均分子量为25000-40000。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的ABS重均分子量为120000～150000。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的纳米硫化铜为超声喷雾法制得的，粒径分布在20-40nm。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的抗氧剂包括抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为1076和168，二者的重量比为1:1。
8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：(a)将聚碳酸酯树脂、ABS树脂、纳米硫化铜、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；(b)将步骤a所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，经过熔融挤出，造粒即得到产品制得适合激光焊接的聚碳酸酯组合物。
10.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物在激光焊接中的应用。
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