CN105968566B - 用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，包括黑色吸光塑料颗粒和与之对应的塑料溶解剂，使用塑料溶解剂将黑色吸光塑料颗粒溶解，两者混合后施加搅拌，形成粘稠的塑料溶解液，即吸收剂，最后将制备好的吸收剂密封保存于溶解容器内；其中，塑料溶解剂与黑色吸光塑料颗粒的体积比为1:0.8‑1.2；所述的黑色吸光塑料颗粒含有可吸收激光的物质。本发明为透光+透光塑料的激光焊接提供了一种焊接质量高、通用性强、易于实现、性价比高的吸收剂，可高质高效地解决透光+透光塑料激光焊接的难题。其具有焊接质量高、通用性强、易于实现、性价比高、适应性强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸收剂，特别涉及一种用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法。
背景技术
随着工业经济的发展，对产品的轻量化的要求越来越高，塑料大量地应用于工业生产，其使用量甚至已经超过钢铁。塑料焊接技术是生产过程中重要的成形方法，激光透射焊接是一种环保、柔性好、效率高、接头质量高的塑料焊接方法，该技术已在发达国家产生了很好的市场效益，广泛地应用于汽车、医疗、电子、航天等领域。然而，由激光透射焊接的基本远离可知，待焊的两种材料需要满足一种材料透光，另一种材料吸光的条件，这决定了透光+透光塑料焊接难以用常用的方法实现。在透光+透光塑料焊接上的巨大不足，大大限制了该技术的应用，这方面的研究是塑料激光焊接领域的热点和难点。
根据现有研究知，实现透光+透光塑料激光焊接的途径主要有三种：其一，由于大多数塑料天然地吸收1400nm到2200nm波段的电磁辐射，应用这一波段的激焊接某些透光塑料存在一定的可能性；其二，采用焦距小于50mm，光栅口径大于30mm的专用短焦焊接头，并且在上层试板表面施加冷却的方法也可实现部分透光塑料的透射焊接；其三，在不改变常用焊接条件的情况下，在两层透光材料之间添加一层激光吸收剂，可实现绝大多数透光塑料的焊接。前两种方法对焊接设备有特殊的要求，其通用性不强，而第三种方法是解决透光+透光塑料激光焊接的主流方法，但现有的激光吸收剂存在通用性低、难以实现、质量较差、效率较低等缺点。
因此，有必要做进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种焊接质量高、通用性强、易于实现、性价比高的用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，以克服现有技术中的不足之处；该吸收剂可实现绝大多数透光热塑性塑料激光焊接，且该吸收剂对设备的要求不具特殊性，与普通透射焊接相同，因此具有通用性。
按此目的设计的一种用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，包括黑色吸光塑料颗粒和与之对应的塑料溶解剂，其特征在于：使用塑料溶解剂将黑色吸光塑料颗粒溶解，两者混合后施加搅拌，形成粘稠的塑料溶解液，即吸收剂，最后将制备好的吸收剂密封保存于溶解容器内；其中，塑料溶解剂与黑色吸光塑料颗粒的体积比为1:0.8-1.2；所述的黑色吸光塑料颗粒含有可吸收激光的物质。
所述的黑色吸光塑料颗粒为聚氯乙烯(PVC)，对应的塑料溶解剂为由酮类、四氢呋喃、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚丙烯(PP)，对应的塑料溶解剂为由甲苯、二甲苯、三氯乙烯、乙酸异戊酯、乙酸乙酯、丙醇、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚苯乙烯(PS)，对应的塑料溶解剂为由芳香烃、酯类、氯化烃类、酮类、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚乙烯(PE)，对应的塑料溶解剂为由对二甲苯、氯代烃、乙酸戊酯、乙醚、三氯苯、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚丙烯腈(PAN)，对应的塑料溶解剂为由浓卤化物、硫氰化物、二甲基甲酰胺、甲基乙基酮、二甲亚砜、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为苯乙烯-丙烯腈共聚物，对应的塑料溶解剂为由酮类、酯类、氯代烃、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，对应的塑料溶解剂为由酮类、酯类、二氯乙烯、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚碳酸酯(PC)，对应的塑料溶解剂为由三氯乙烯、二氯甲烷、芳烃、酮类、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为尼龙(PA)，对应的塑料溶解剂为二甲苯和正丁醇的混合液、甲酸、苯酚或甲酚。
选用与待焊部件材料相同的黑色吸光塑料颗粒作为吸收剂的主体材料；或者，全部或部分采用与待焊部件材料相容但不同的黑色吸光塑料颗粒作为吸收剂的主体材料。
可适当加入金属粉末和/或金属化合物粉末以调整塑料溶解液的成分，以确保接头性能。
所述的黑色吸光塑料颗粒含有可吸收激光的炭黑。
所述的塑料溶解剂选用易挥发的溶剂。
所述溶解容器由不与黑色吸光塑料颗粒和塑料溶解剂产生作用的材料制成。
所述溶解容器由陶瓷或无机玻璃制成。
所述吸收剂用于透光+透光塑料的近红外激光透射焊接。
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
本发明为透光+透光塑料的激光焊接提供了一种焊接质量高、通用性强、易于实现、性价比高的吸收剂，可高质高效地解决透光+透光塑料激光焊接的难题。具体地，本吸收剂采用与待焊部件材料相同或相容但不同的黑色吸光塑料颗粒作为吸收剂的主体材料，并可通过添加粉末材料和使用不同黑色吸光塑料颗粒的方法调整溶解液的成分，以进一步确保接头的质量；本吸收剂可通过选取不同的黑色吸光塑料颗粒，以适用于于不同塑料的焊接，材料通用性强；本方法对焊接设备无特殊要求，设备适应性强，降低生产成本；本制备方法涉及的原材料易于制备或采购，且价格低廉，易于实现。其具有焊接质量高、通用性强、易于实现、性价比高、适应性强的特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
本用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，包括黑色吸光塑料颗粒和与之对应的塑料溶解剂，使用塑料溶解剂将黑色吸光塑料颗粒溶解，两者混合后施加特定方向和速度的搅拌，以加快溶解速度，溶解过程要防止空气的卷入，最后形成粘稠的塑料溶解液，即吸收剂，将制备好的吸收剂密封保存于溶解容器内，防止挥发，并将吸收剂置于远离火源、热源和阳光直射的阴凉处保存；其中，塑料溶解剂与黑色吸光塑料颗粒的体积比为1:0.8-1.2，使吸收剂具备合适的粘稠度；所述的黑色吸光塑料颗粒含有可吸收激光的物质。
可见，所述的塑料溶解剂能迅速溶解与之对应的黑色吸光塑料颗粒，具备较强的挥发性且不与待焊部件发生明显的化学反应；所述的黑色塑料颗粒具备较强的激光吸收能力，能与待焊部件相容，且相容后形成的混合物力学性能好；所述由塑料溶解剂与黑色吸光塑料颗粒制成的吸收剂，易于在焊接位置涂覆成均匀的吸收剂层，且固化效率高；为了改善和调整接头的性能，可在塑料溶解液中适当添加某些粉末填充材料或选用其他能与待焊材料相容且性能优良的黑色吸光塑料颗粒作为吸收剂的主体材料。
进一步地，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚氯乙烯(PVC)，对应的塑料溶解剂为由酮类、四氢呋喃、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚丙烯(PP)，对应的塑料溶解剂为由甲苯、二甲苯、三氯乙烯、乙酸异戊酯、乙酸乙酯、丙醇、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚苯乙烯(PS)，对应的塑料溶解剂为由芳香烃、酯类、氯化烃类、酮类、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚乙烯(PE)，对应的塑料溶解剂为由对二甲苯、氯代烃、乙酸戊酯、乙醚、三氯苯、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚丙烯腈(PAN)，对应的塑料溶解剂为由浓卤化物、硫氰化物、二甲基甲酰胺、甲基乙基酮、二甲亚砜、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为苯乙烯-丙烯腈共聚物，对应的塑料溶解剂为由酮类、酯类、氯代烃、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，对应的塑料溶解剂为由酮类、酯类、二氯乙烯、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚碳酸酯(PC)，对应的塑料溶解剂为由三氯乙烯、二氯甲烷、芳烃、酮类、环氧树脂制成的溶解剂；或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为尼龙(PA)，对应的塑料溶解剂为二甲苯和正丁醇的混合液、甲酸、苯酚或甲酚。
进一步地，选用与待焊部件材料相同的黑色吸光塑料颗粒作为吸收剂的主体材料；或者，全部或部分采用与待焊部件材料相容但不同的黑色吸光塑料颗粒作为吸收剂的主体材料，以调整焊缝的物化性能；黑色吸光塑料颗粒与待焊部件的相容性由高分子化合物的混合能决定。
进一步地，可适当加入金属粉末和/或金属化合物粉末以调整塑料溶解液的成分，以确保接头性能。
进一步地，所述的黑色吸光塑料颗粒含有可吸收激光的炭黑。
进一步地，所述的塑料溶解剂选用易挥发的溶剂，以保证较高的生产效率。
进一步地，所述吸收剂涂覆形成的吸收剂层需严格控制其厚度，以保证形成高质量的接头。
进一步地，所述溶解容器由不与黑色吸光塑料颗粒和塑料溶解剂产生作用的材料制成。
进一步地，所述溶解容器由陶瓷或无机玻璃制成。
进一步地，所述吸收剂用于透光+透光塑料的近红外激光透射焊接。
使用方法：焊接时将制成的粘稠吸收剂液体涂覆在焊接位置，涂覆过程需要严格控制吸收剂层的厚度和均匀性，可设计专门的涂覆装置完成吸收剂的高质量涂覆；待吸收剂层中的溶剂挥发完全而固化后即可进行焊接；焊接时需将光斑聚焦于吸收剂层以保证对入射激光能量的吸收。
本发明的主要功能：用于实现各种透光+透光塑料的高质量激光透射焊接。
上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本远离、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的远离，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，包括黑色吸光塑料颗粒和与之对应的塑料溶解剂，使用塑料溶解剂将黑色吸光塑料溶解，两者混合后施加搅拌，形成粘稠的塑料溶解液，即吸收剂，最后将制备好的吸收剂密封保存于溶解容器内；其中，塑料溶解剂与黑色吸光塑料颗粒的体积比为1:0.8-1.2；所述的黑色吸光塑料颗粒含有可吸收激光的物质；
其特征在于：所述的黑色吸光塑料颗粒为聚氯乙烯(PVC)，对应的塑料溶解剂为由酮类、四氢呋喃、环氧树脂制成的溶解剂；
或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚丙烯(PP)，对应的塑料溶解剂为由甲苯、二甲苯、三氯乙烯、乙酸异戊酯、乙酸乙酯、丙醇、环氧树脂制成的溶解剂；
或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚苯乙烯(PS)，对应的塑料溶解剂为由芳香烃、酯类、氯化烃类、酮类、环氧树脂制成的溶解剂；
或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚乙烯(PE)，对应的塑料溶解剂为由对二甲苯、氯代烃、乙酸戊酯、乙醚、三氯苯、环氧树脂制成的溶解剂；
或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚丙烯腈(PAN)，对应的塑料溶解剂为由卤化物、硫氰化物、二甲基甲酰胺、甲基乙基酮、二甲亚砜、环氧树脂制成的溶解剂；
或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为苯乙烯-丙烯腈共聚物，对应的塑料溶解剂为由酮类、酯类、氯代烃、环氧树脂制成的溶解剂；
或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，对应的塑料溶解剂为由酮类、酯类、二氯乙烯、环氧树脂制成的溶解剂；
或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为聚碳酸酯(PC)，对应的塑料溶解剂为由三氯乙烯、二氯甲烷、芳烃、酮类、环氧树脂制成的溶解剂；
或者，所述的黑色吸光塑料颗粒为尼龙(PA)，对应的塑料溶解剂为二甲苯和正丁醇的混合液、甲酸、苯酚或甲酚；
选用与待焊部件材料相同的黑色吸光塑料颗粒作为吸收剂的主体材料；或者，全部或部分采用与待焊部件材料相容但不同的黑色吸光塑料颗粒作为吸收剂的主体材料。
2.根据权利要求1所述用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，其特征在于：可加入金属粉末和/或金属化合物粉末以调整塑料溶解液的成分，以确保接头性能。
3.根据权利要求2所述用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，其特征在于：所述的黑色吸光塑料颗粒含有可吸收激光的炭黑。
4.根据权利要求3所述用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，其特征在于：所述的塑料溶解剂选用易挥发的溶剂。
5.根据权利要求4所述用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，其特征在于：所述溶解容器由不与黑色吸光塑料颗粒和塑料溶解剂产生作用的材料制成。
6.根据权利要求5所述用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，其特征在于：所述溶解容器由陶瓷或无机玻璃制成。
7.根据权利要求1-6任一项所述用于透光塑料激光透射焊接的吸收剂的制备方法，其特征在于：所述吸收剂用于透光+透光塑料的近红外激光透射焊接。
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