CN112300546B - 一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料及其制备方法，涉及复合材料技术领域。一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料，热塑性聚酯40～95％，黑色染料0.1％～5％，第一种光稳定剂0.05％～1％，第二种光稳定剂0.05～1％，抗氧剂0.05～0.5％，脱模剂0.1～2％，玻璃纤维5％‑50％。该材料具备紫外暴露下褪色慢，高激光透过率的性质。一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料的制备方法，包括：将热塑性聚酯，黑色染料，第一种光稳定剂，第二种光稳定剂，抗氧剂，脱模剂，玻璃纤维混合，经挤出机挤出造粒，造粒温度为240～270℃。该方法操作简便，可控性强，适合大规模生产。

Description

一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，且特别涉及一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料及其制备方法。
背景技术
激光焊接作为一种新兴的焊接方式，近年来得到了快速发展。与传统震动焊，摩擦焊，超声焊相比，激光焊接具有生产效率高，不产生粉屑，可以进行3D焊接等优势。由于以上优势，在自动驾驶所需要的摄像头制造工艺中，激光焊接是新兴的主流焊接方式。PBT由于尺寸稳定性好，可激光焊接，广泛作为摄像头的外壳材料。激光焊接材料，为了达到激光透过效果，不能使用碳黑进行染色，只能使用不吸收红外激光的有机色粉。但是有机色粉紫外稳定性差，长时间的户外使用后会褪色，造成产品外观的色彩改变，影响用户体验。本发明提供了一种耐紫外的激光透过方案，能够同时实现较好的紫外稳定性和高激光透过率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料，该材料同时具有较好的紫外稳定性和高激光透过率。
本发明的另一目的在于提供一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料的制备方法，该方法操作简便，可控性强，适合大规模生产。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料，按重量百分比计，包括：
热塑性聚酯40～95％，黑色染料0.1％～5％，第一种光稳定剂0.05％～1％，第二种光稳定剂0.05～1％，抗氧剂0.05～0.5％，脱模剂0.1～2％，玻璃纤维5％-50％。
进一步地，其中黑色染料为含有苝结构的黑色染料，第一种光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂，第二种光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
进一步地，在本发明较优的实施例中，所述热塑性聚酯为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或者PBT和其他热塑性聚酯的混合物，其他热塑性聚酯包括PET，PETG，PCTG及其混合物。
进一步地，在本发明较优的实施例中，所述的用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料，其特征在于，所述黑色染料的含量为0.5％-2％。
进一步地，在本发明较优的实施例中，所述的用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料，其特征在于，所述第一种光稳定剂和第二种光稳定剂的比例为1:1～1:3。
进一步的，在本发明较优的实施例中，所述的用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料，其特征在于该材料还含有聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸苯酯共聚物，含量为5％～30％。
进一步的，在本发明较优的实施例中，所述的用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料，其特征在于该材料还含有柠檬酸盐，含量为0.05％～1％。
本发明提出一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料的制备方法，包括：将热塑性聚酯，第一种光稳定剂，第二种光稳定剂，抗氧剂，脱模剂，玻璃纤维混合，经挤出机挤出造粒，造粒温度为240～270℃。
本发明实施例的一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料及其制备方法的有益效果是：
本发明采用热塑性聚酯，第一种光稳定剂，第二种光稳定剂，抗氧剂，脱模剂，玻璃纤维共同作用，具有较好的紫外稳定性和高激光透过率。本发明的制备方法简单易行，适于大规模生产应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料及其制备方法进行具体说明。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例中用到如下原材料：PBT为蓝星化工PBT1084，聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸苯酯共聚物(PMMA共聚物)为三菱化学H880，PETG为LG化学S2008，黑色染料1为巴斯夫Lumogen K0088，黑色染料2为PLSV Polysolve Black 3，第一种光稳定剂为氰特UV5411，第二种光稳定剂为巴斯夫Tinuvin 880，红色染料为朗盛Red E2G,绿色染料为朗盛Green 5B Gran。其他原材料均为市售常见原材料。
实施例1
按重量百分比计，将各组分按表1中比例经双螺杆挤出机造粒，造粒温度为240～260℃。所得粒子注塑后测试缺口冲击强度，拉伸强度，2mm厚度激光透过率(1064nm)，以及初始状态和一定时间紫外老化后的灰度。其中紫外老化采用ISO4892-2的老化条件，其余测试方法均为ISO标准测试方法。
表1不同染料性能数据
Figure BDA0002790070040000041
Figure BDA0002790070040000051
从表1中数据可以看到，不论使用红绿染料还是使用黑色染料，在紫外老化750h时，产品均出现了明显的褪色。汽车工业中最低要求为750小时灰度大于等于4，较高要求为1000小时灰度大于4。可以看到，红绿染料和黑色染料2均不能满足要求，黑色染料1在含量较高时，能够达到750h的要求，但仍然不能到达1000h的要求。同时，当黑色染料2含量超过2％时，材料冲击性能有较为明显的下降。
实施例2
按重量百分比计，将各组分按表2中比例经双螺杆挤出机造粒，造粒温度为240～260℃。所得粒子注塑后测试缺口冲击强度，拉伸强度，2mm厚度激光透过率(1064nm)，以及初始状态和一定时间紫外老化后的灰度。其中紫外老化采用ISO4892-2的老化条件，其余测试方法均为ISO标准测试方法。
表2.光稳定剂性能数据
Figure BDA0002790070040000052
Figure BDA0002790070040000061
在实施例2中可以看到，当黑色染料2复配上光稳定剂1和光稳定剂2时，材料的耐紫外褪色性能有明显提升，特别是当二种光稳定剂比例按照一定比例加入时(样品7，样品8)，提升更为明显。而当单独加入一种光稳定剂时，材料的耐紫外性能没有变化。同时可以看到，即使加入复配的光稳定剂，红绿染料和黑色染料2的耐紫外性能也没有变化。当合理控制黑色染料2和两种光稳定剂的比利时，材料可以实现1000h后灰度大于等于4的要求(样品13,14)，同时，冲击性能，拉伸强度和激光透过率均没有明显降低。
实施例3
按重量百分比计，将各组分按表3中比例经双螺杆挤出机造粒，造粒温度为240～260℃。所得粒子注塑后测试缺口冲击强度，拉伸强度，2mm厚度激光透过率(1064nm)，以及初始状态和一定时间紫外老化后的灰度。其中紫外老化采用ISO4892-2的老化条件，其余测试方法均为ISO标准测试方法。
表3.共混物数据
Figure BDA0002790070040000071
从表3中数据可以看到，在加入第二组份的聚酯或者柠檬酸钾，或者PMMA共聚物及其组合后，材料的激光透过率得到大幅提升，同时也具有很好的耐紫外性。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料，其特征在于，按重量百分比计，由以下组分组成：热塑性聚酯40～69.4％，黑色染料0.5％-2％，第一种光稳定剂0.05％～1％，第二种光稳定剂0.05～1％，抗氧剂0.05～0.5％，脱模剂0.1～2％，玻璃纤维5％-50％，聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸苯酯共聚物5％～30％；柠檬酸盐0.05％～1％，
其中黑色染料为含有苝结构的黑色染料，第一种光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂，第二种光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；所述第一种光稳定剂和第二种光稳定剂的重量比例为1:1～1:3。
2.根据权利要求1所述的用于激光焊接的耐紫外热塑性聚酯复合材料，其特征在于，所述热塑性聚酯为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或者PBT和其他热塑性聚酯的混合物，其他热塑性聚酯包括PET，PETG，PCTG及其混合物。
3.一种如权利要求1～2任一项所述的用于激光焊接的热塑性聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将各组分按比例混合，经挤出机挤出造粒，造粒温度为240～270℃。
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