CN116981735A - 可激光焊接的聚酯组合物 - Google Patents

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Abstract

描述了含有不同聚酯聚合物共混物的聚酯聚合物组合物。不同聚酯聚合物与一种或多种激光添加剂组合，用于生产具有优异的可激光焊接特性的聚合物制品。聚合物组合物还可以包含增强纤维和润滑剂。在一个方面，激光添加剂是单独的碳质材料或碳质材料与喹啉的组合。

Description

可激光焊接的聚酯组合物
背景技术
工程热塑性塑料和弹性材料通常用于多种不同的应用以生产模制零件和模制产品。例如，聚酯聚合物和聚酯弹性体用于生产所有不同类型的模制产品，例如注塑模制产品、吹塑模制产品等。例如，可配制聚酯聚合物以使其具有耐化学性、具有优异的强度性能，并且在配制含有聚酯弹性体的组合物时具有柔韧性。特别有利的是，聚酯聚合物由于其热塑性而可被熔融加工。此外，聚酯聚合物可被回收和再加工。
聚酯聚合物特别适合于生产具有任何合适形状或尺寸的模制品。模制品可通过注塑、热成型或任何其他合适的熔融加工方法制成。在许多应用中，随后将模制品在加入到产品或系统时与相邻材料结合。结合可以通过使用粘合剂、超声能量或机械紧固件来实现。在某些应用中，激光焊接是将两个零件结合或连接在一起的优选方法。使用激光焊接不仅相对简单，而且非常精确，并且通常不会对零件造成任何结构性损坏。
然而，聚酯聚合物不太适用于激光焊接应用。例如，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂对激光束的透射率低，并因此通常不能产生可行的焊缝。
在这方面，过去将各种不同的添加剂和组分与聚酯聚合物、特别是聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合在一起，以生产出可激光焊接的聚合物组合物。例如，聚碳酸酯树脂通常与聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物组合。此外，通过在聚合物链中引入额外的共聚单体，聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物的性能发生变化。遗憾的是，许多与聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合的组分都倾向于降低由此产生的聚合物组合物或由该组合物制成的产品的一种或多种机械性能。
鉴于上述情况，目前需要一种包含聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂的聚合物组合物，该聚合物组合物表现出优异的可激光焊接和高焊接强度。还需要由具有良好的流动性能和优异的机械性能的聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物组合物制成的模制品。
发明内容
总体而言，本公开涉及一种可激光焊接的包含聚酯聚合物共混物的聚酯聚合物组合物。本公开还涉及一种可激光焊接的聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物组合物，其具有较深的颜色和精心控制的激光透射性。
例如，在一个实施方式中，本公开涉及一种可激光焊接的组合物，该组合物包含第一聚酯聚合物和第二聚酯聚合物的混合物。第一聚酯聚合物的结晶速率可以与第二聚酯聚合物不同。例如，第一聚酯聚合物可以是聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物，而第二聚酯聚合物可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物。第一聚酯聚合物在组合物中的存在量可以为约30wt.％至约60wt.％，例如约40wt.％至约50wt.％。另一方面，第二聚酯聚合物在聚合物组合物中的存在量可以为约12wt.％至约30wt.％，例如约18wt.％至约28wt.％。总之，聚合物组合物可以包含一种或多种聚酯聚合物，其含量为约55wt.％至约75wt.％，例如为约60wt.％至约70wt.％。
可激光焊接的组合物还包含增强纤维和激光添加剂。增强纤维在聚合物组合物中的存在量可以为约12wt.％至约42wt.％，例如约25wt.％至约38wt.％。增强纤维可包含玻璃纤维。在一个实施方式中，玻璃纤维具有扁平的轮廓，例如带状形状。另一方面，激光添加剂可以与载体聚合物组合包含在母料中。激光添加剂可包含碳质材料，例如炭黑、石墨或其混合物。碳质材料的固有热导率可以为约40W/m-K或更高。碳质材料在聚合物组合物中的存在量可以为约0.1wt.％至约0.8wt.％。另一方面，载体聚合物可以是聚酯聚合物，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物。在一个方面，第二激光添加剂可以包含在含有喹啉的母料中。
在一个方面，可激光焊接的组合物还可以包含润滑剂。润滑剂可以是一种或多种羧酸的酯。例如，润滑剂可以是褐煤酸的酯。润滑剂还可以包含多元醇。润滑剂在聚合物组合物中的存在量可以为约0.05wt.％至约4.8wt.％。
根据本公开制成的可激光焊接的组合物不仅可以表现出高透射值，而且可以在由该组合物制成的模制品上表现出不同位置处均匀的透射性。例如，在波长为980nm、厚度为1mm的条件下进行测试时，本公开的聚合物组合物表现出的透射率可大于约40％，例如大于约50％，例如大于约55％，例如大于约60％，例如大于约65％，并且通常小于约95％。
即使在上述透射值下，聚合物组合物仍可以具有优异的流动性能。例如，聚合物组合物的熔体流动速率可大于约5g/10min，例如大于约10g/10min，例如大于约12g/10min，并且通常小于约30g/10min，例如小于约20g/10min。
本公开还涉及由本公开的聚合物组合物模制的制品。例如，在一个实施方式中，本公开涉及一种组件，该组件包含已激光焊接至相邻部件的由聚合物组合物制成的模制品。在一个实施方式中，模制品可以是用于许多不同产品的壳体。在一个实施方式中，模制品是壳体。壳体可用于电力系统。壳体可用于传感器。传感器，例如，可用于高级驾驶辅助系统。
本公开还涉及一种将聚合物制品连接到相邻表面的方法。该方法包括使由上述可激光焊接的组合物制成的模制品与激光束接触。激光束使聚合物组合物内部的局部温度升高至足以使聚合物组合物流动并形成焊缝。
下面更详细地讨论本公开的其他特征和方面。
具体实施方式
本领域普通技术人员将理解，本讨论仅是对示例性实施方式的描述，并非旨在限制本公开的更宽的方面。
本公开总体上涉及一种可激光焊接的包含聚酯聚合物的聚合物组合物。例如，选择不同的组分以生产出这样的聚合物组合物：其不仅具有对于激光焊接来说最佳的透光性，而且具有使得该组合物特别适合于生产所有不同类型的模制品的其他物理性能。总体而言，本公开的可激光焊接的组合物包含聚酯聚合物的混合物与增强纤维和至少一种激光添加剂的组合。激光添加剂可以与载体聚合物组合作为母料添加。聚合物组合物中选用的每种组分都有助于提高聚合物组合物的可激光焊接性、组合物的物理性能、或与促进组合物熔融加工有关的性能。
本公开的聚合物组合物包含代表组合物主要组分的聚酯聚合物的组合。例如，一种或多种聚酯聚合物在聚合物组合物中的存在量大于约50wt.％，例如大于约55wt.％，例如大于约60wt.％，例如大于约65wt.％，并且通常小于约80wt.％，例如小于约75wt.％，例如小于约70wt.％。聚酯聚合物与至少一种激光添加剂组合大大提高了组合物的激光透射性。聚合物组合物不仅能生产出透光性相对高的模制品，而且能生产出透光性均匀的模制品。例如，在过去，模制品的透光性在制品表面上是变化的，特别是在浇口位置(例如模制品上聚合物流入模具的位置)。然而，根据本公开制成的模制品的透光性在不同位置之间的变化可不超过约40％，例如不超过约35％，例如不超过约30％，例如不超过约25％，例如甚至不超过约25％。另一方面，过去制成的聚合物组合物生产的注塑模制品，其透光性在不同位置之间的变化超过50％，例如超过60％。
根据本公开制成的模制品还具有相对高的透光性。例如，在光波长为980nm、厚度为1mm的条件下进行测试时，本公开的聚合物组合物可生产的模制品的透光率大于约40％，例如大于约50％，例如大于约55％，例如大于约60％，例如大于约65％。透光性通常小于约95％，例如小于约85％，例如小于约80％。
在一个特定的实施方式中，聚合物组合物包含第一聚酯聚合物，该第一聚酯聚合物的结晶速率比第二聚酯聚合物更快。例如，第一聚酯聚合物可以包含聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物，而第二聚合物可以包含聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物。例如，与聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物相比，聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物的结晶速率可以更快并且结晶度可以总体上更高。
与结晶速率快于第二聚酯聚合物的聚酯聚合物组合可以带来各种优势和益处。例如，使用不同的聚酯聚合物可用于生产出具有所需流动性能的整体的聚合物组合物以用于生产模制品，特别是注塑模制品。此外，聚酯聚合物的选择可以促进组合物中包含的一种或多种激光添加剂的分散。
结晶度较高的第一聚酯聚合物(如聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物)和结晶度较低的第二聚酯聚合物(如聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物)的相对量可根据包括最终用途应用在内的多种因素而变化。例如，在一个实施方式中，第一聚酯聚合物的存在量可以大于第二聚酯聚合物。例如，第一聚酯聚合物与第二聚酯聚合物的重量比可以为约1:1至约10:1，例如约1:25:1至约4:1，例如约1.5:1至约3:1。
在一个方面，聚合物组合物可以包含第一聚酯聚合物，例如一种或多种聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物，其含量通常为约30wt.％至约60wt.％，包括约30wt.％和约60wt.％两者之间的所有1wt.％的增量。组合物可以包含单一的聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物，也可以包含多种具有不同特性的不同的聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物。在一个方面，聚合物组合物包含一种或多种聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物，其含量大于约35wt.％，例如大于约40wt.％，并且通常小于约55wt.％，例如小于约50wt.％。
在一个特定的实施方式中，聚合物组合物可以包含两种不同的聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物。两种聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物可能在粘度、分子量(重均或数均)、多分散性(MW/Mn)等方面存在差异。例如，聚合物组合物可以包含第一聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物，该第一聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物的特性粘度高于第二聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物。例如，第一聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物的特性粘度可以大于约1dl/gr，例如大于约1.1dl/gr，例如大于约1.2dl/gr，例如大于约1.3dl/gr。另一方面，第二聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物的特性粘度可以小于约1dl/gr，例如小于约0.9dl/gr，例如小于约0.85dl/gr，例如小于约0.8dl/gr。特性粘度根据ISO测试1628进行测量。第一和第二聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物在聚合物组合物中存在的重量比可以为约1:2至约2:1，例如约1:1.5至约1.5:1。
聚合物组合物可以包含第二聚酯聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，其含量通常大于约10wt.％，例如大于约12wt.％，例如大于约15wt.％，例如大于约18wt.％，例如大于约20wt.％。第二聚酯聚合物的存在量通常小于约33wt.％，例如小于约28wt.％，例如小于约25wt.％。
除了聚酯聚合物共混物，本公开的聚合物组合物还包含一种或多种激光添加剂。激光添加剂为组合物带来了深颜色，并提高了组合物的激光透射性。在一个方面，一种或多种激光添加剂存在于母料中，母料随后添加至聚酯聚合物中。例如，母料可以包含一种或多种与载体聚合物预混的激光添加剂。载体聚合物可以包括任何能够分散一种或多种激光添加剂并且与组合物中包含的聚酯聚合物共混物相容的聚合物。例如，在一个实施方式中，载体聚合物可以是聚酯聚合物，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物或共聚酯弹性体。
可加入聚合物组合物中的激光添加剂可以是碳质材料。例如，碳质材料可以是炭黑、石墨、膨胀石墨、碳纳米管及其混合物。
聚合物组合物中包含的碳质材料通常可具有高比表面积并且可以是颗粒形式。例如，比表面积可以为约0.5m2/g或更高，在一些实施方式中为约1m2/g或更高，并且在一些实施方式中为约2m2/g至约40m2/g。比表面积可根据标准方法测定，例如通过以氮气作为吸附气体的物理气体吸附法(B.E.T.法)，如本领域公知的并且由Brunauer、Emmet和Teller(J.Amer.Chem.Soc.,vol.60,Feb.,1938,pp.309-319)所描述的。颗粒材料还可以具有例如根据ASTM B527-15所测定的约0.2g/cm3至约1.0g/cm3的粉末振实密度，在一些实施方式中为约0.3g/cm3至约0.9g/cm3，以及在一些实施方式中为约0.4g/cm3至约0.8g/cm3。
碳质材料还可以具有高固有热导率，例如约40W/m-K或更高，在一些实施方式中为约70W/m-K或更高，以及在一些实施方式中为约130W/m-K或更高。
碳质材料的平均尺寸(例如，直径)为约1微米至约100微米，在一些实施方式中为约10微米至约90微米，在一些实施方式中为约20微米至约80微米，以及在一些实施方式中为约30微米至约60微米。在某些实施方式中，碳质材料可以是具有所需尺寸的单个薄片的形式。
碳质材料在组合物中的存在量通常可以大于约0.01wt.％，例如大于约0.05wt.％，例如大于约0.1wt.％，例如大于约0.15wt.％，例如大于约0.2wt.％。碳质材料的存在量通常小于约2wt.％，例如小于约1.5wt.％，例如小于约0.8wt.％，例如小于约0.5wt.％。
除了碳质材料，本公开的聚合物组合物还可以包含一种或多种其他激光添加剂。特别地，一种或多种其他激光添加剂可以与碳质材料很好地共混以显著提高所产生的组合物的透射性。例如，一种或多种其他激光添加剂可以包含一种或多种色素或染料。例如，在一个特定的应用中，聚合物组合物可以包含含有喹啉的激光添加剂。例如，在一个方面，喹啉可以是3-羟基-2-甲基喹啉-4(1H)-酮。喹啉可以以相对低的量存在于组合物中。例如，喹啉的存在量可以为约0.0001wt.％至约0.5wt.％，例如约0.01wt.％至约0.1wt.％。
在一个实施方式中，聚合物组合物可以包含增强纤维。可以有利地使用的增强纤维是矿物纤维(例如玻璃纤维)、聚合物纤维(特别是有机高模量纤维，例如聚芳酰胺纤维)、或金属纤维(例如钢纤维)、或碳纤维或天然纤维、或来自可再生资源的纤维。
纤维可以是改性的或未改性的形式，例如被提供有上浆剂或经化学处理，从而提高对塑料的粘附力。特别优选的是玻璃纤维。
玻璃纤维可被提供有上浆剂以保护玻璃纤维，使纤维平滑，而且改善纤维与基质材料之间的粘附力。上浆剂通常包含硅烷、成膜剂、润滑剂、润湿剂、粘合剂、可选的抗静电剂和增塑剂、乳化剂和可选的其他添加剂。
硅烷的具体实例为氨基硅烷，例如3-三甲氧基甲硅烷基丙胺、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(3-三甲氧基硅烷基丙基)乙烷-1,2-二胺、3-(2-氨乙基-氨基)丙基三甲氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1,2-乙烷-二胺。
成膜剂是，例如聚乙酸乙烯酯、聚酯和聚氨酯。可以有利地使用基于聚氨酯的上浆剂。
例如可以在挤出机或捏合机中，将增强纤维混入聚合物基质中。
根据一个实施方式，本公开的聚合物组合物包含至少一种增强纤维，其为矿物纤维，优选玻璃纤维，更优选经涂覆或浸渍的玻璃纤维。适用于本公开的模制组合物的玻璃纤维是可商购的，例如Johns Manville、Chopped Strand 753、OCV ChoppedStrand 408A、Nippon Electric Glass Co.(NEG)Chopped Strand T-651。
纤维直径可根据所使用的特定纤维以及纤维是短切形式还是连续形式而变化。例如，纤维的直径可以为约5μm至约100μm，例如约5μm至约50μm，例如约5μm至约15μm。纤维的长度可以根据具体应用而变化。例如，纤维的平均长度可以大于约100微米，例如大于约200微米，例如大于约300微米，例如大于约350微米。纤维的长度通常可小于约1000微米，例如小于约800微米，例如小于约600微米，例如小于约500微米。一旦加入聚合物组合物中并模制成制品，纤维长度就会减少。例如，最终产品中的平均纤维长度可为约100微米至约400微米，例如约100微米至约300微米。
在一个方面，加入聚合物组合物中的玻璃纤维具有扁平的或带状的形状。研究发现，带状的玻璃纤维产生低翘曲性能。例如，玻璃纤维的厚度与宽度之比可以为大于约1:2，例如大于约1:4，例如大于约1:8，例如大于约1:12，并且通常小于约1:200，例如小于约1:100。
增强纤维在聚合物组合物中的存在量通常可以为约12wt.％至约55wt.％，包括12wt.％和55wt.％两者之间所有的1wt.％的增量。例如，增强纤维(如扁平玻璃纤维)在聚合物组合物中的存在量可以大于约15wt.％，例如大于约20wt.％，例如大于约25wt.％，例如大于约30wt.％。增强纤维的存在量通常小于约48wt.％，例如小于约42wt.％，例如小于约38wt.％，例如小于约34wt.％。
聚合物组合物还可以包含一种或多种润滑剂。例如，脂肪酸酯可以作为润滑剂。脂肪酸酯可以通过氧化漂白粗天然蜡并随后用醇酯化脂肪酸获得。该醇通常具有1个至4个羟基和2个至20个碳原子。当醇是多官能的(例如，2个至4个羟基基团)时，特别需要2个至8个碳原子数。特别合适的多官能醇可以包括二元醇(例如，乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇和1,4-环己二醇)、三元醇(例如，甘油和三羟甲基丙烷)、四元醇(例如季戊四醇和赤藓糖醇)等。芳族醇也可以是合适的，例如邻甲苯甲醇、间甲苯甲醇和对甲苯甲醇、氯苯甲醇、溴苯甲醇、2,4-二甲基苯甲醇、3,5-二甲基苯甲醇、2,3,5-三甲苯甲醇(2,3,5-cumobenzyl alcohol)、3,4,5-三甲基苄醇、对枯茗醇、1,2-邻苯二甲醇、1,3-双(羟甲基)苯、1,4-双(羟甲基)苯、假枯烯基二醇(pseudocumenyl glycol)、均三甲苯二醇和均三甲苯甘油。用于本发明的特别合适的脂肪酸酯衍生自褐煤蜡。例如，褐煤酸可与丁二醇部分地酯化并且褐煤酸可与氢氧化钙部分地皂化。在一个方面，润滑剂可以是褐煤酸的酯与多元醇的组合。
在一个方面，润滑剂可以包含褐煤酸酯和褐煤酸钙的混合物。可以采用的其他褐煤酸酯包括作为粗褐煤蜡氧化精炼的副产品而获得的褐煤酸酯。润滑剂可以包含用乙二醇或甘油酯化的褐煤酸。
其他已知的蜡也可用作润滑剂。例如，可以采用通过脂肪酸与具有2个至18个、尤其是2个至8个碳原子的单胺或二胺(例如，乙二胺)反应形成的酰胺蜡。例如，可以采用通过乙二胺和脂肪酸的酰胺化反应形成的亚乙基双酰胺蜡。脂肪酸可以在C12至C30的范围内，例如由硬脂酸(C18脂肪酸)形成亚乙基双硬脂酰胺蜡。亚乙基双硬脂酰胺蜡可从Lonza,Inc.以名称C商购，其具有142℃的离散熔融温度。其他亚乙基双酰胺包括由月桂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、油硬脂酸、肉豆蔻酸和十一烷酸形成的双酰胺。还有其他合适的酰胺蜡是N-(2-羟乙基)12-羟基硬脂酰胺和N,N'-(亚乙基双)12-羟基硬脂酰胺，它们分别可从Rutherford Chemicals LLC的部门CasChem以名称/>220和/>285商购获得。
一种或多种润滑剂在聚合物组合物中的存在量通常可以大于约0.1wt.％，例如大于约0.2wt.％，例如大于约0.8wt.％，例如大于约1wt.％。一种或多种润滑剂的存在量通常小于约5wt.％，例如小于约4wt.％，例如小于约3.5wt.％。
本公开的聚合物组合物可以包含各种其他添加剂。例如，该聚合物组合物可以包含至少一种稳定剂。稳定剂可以包括抗氧化剂、光稳定剂(如紫外光稳定剂)、热稳定剂等。
组合物中可以使用空间位阻酚类抗氧化剂。这种酚类抗氧化剂的实例包括：例如，双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸乙酯)钙(1425)；对苯二甲酸1,4-二硫代-,S,S-双(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)酯(/>1729)；三甘醇双(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基氢化肉桂酸酯)；六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)(/>259)；1,2-双(3,5,二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰)酰肼(/>1024)；4,4'-二叔辛基二苯胺(/>438R)；膦酸(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-双十八烷基酯(/>1093)；1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3',5'-二叔丁基-4'羟基苄基)苯(/>1330)；2,4-双(辛硫基)-6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪(/>565)；3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯(/>1135)；3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷酯(/>1076)；3,7-双(1,1,3,3-四甲基丁基)-10H-吩噻嗪(/>LO 3)；2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)单丙烯酸酯(/>3052)；2-叔丁基-6-[1-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)乙基]-4-甲基苯基丙烯酸酯(/>TM 4039)；2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯(/>GS)；1,3-二氢-2H-苯并咪唑(/>MB)；2-甲基-4,6-双[(辛硫基)甲基]苯酚(/>1520)；N,N'-三亚甲基双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺(/>1019)；4-n-十八烷氧基-2,6-二苯基苯酚(/>1063)；2,2'-亚乙基双[4,6-二叔丁基苯酚](129)；N,N'-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)(/>1098)；(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)膦酸二乙酯/>1222)；4,4'-二叔辛基二苯胺(5057)；N-苯基-1-萘胺(/>L 05)；三[2-叔丁基-4-(3-叔丁基-4-羟基-6-甲基苯硫基)-5-甲基苯基]亚磷酸酯(/>OSP 1)；二壬二硫代氨基甲酸锌(VP-ZNCS1)；3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷(/> AG80)；季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](/>1010)；乙烯-双(氧乙烯)双[3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)-丙酸酯(/>245)；3,5-二叔丁基-4-羟基甲苯(Lowinox BHT，Chemtura)等。
用于本组合物的合适的空间位阻酚类抗氧化剂的一些实例是具有以下通式的三嗪抗氧化剂：
其中，每个R独立地为酚基，其可以通过C1至C5烷基或酯取代基与三嗪环连接。优选地，每个R是下式(I)-(III)中的一个：
(I)
(II)
(III)
这种三嗪基抗氧化剂的市售实例可以从American Cyanamid以名称1790(其中每个R基团由式III表示)获得以及从Ciba Specialty Chemicals以名称3114(其中每个R基团由式I表示)和/>3125(其中每个R基团由式II表示)获得。
空间位阻酚类抗氧化剂可以占整个稳定化聚合物组合物的约0.01wt.％至约3wt.％，在一些实施方式中占约0.05wt.％至约1wt.％，以及在一些实施方式中占约0.05wt.％至约0.1wt.％。例如，在一个实施方式中，抗氧化剂包含季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
组合物中可以采用受阻胺光稳定剂(Hindered Amine Light Stabilizer，HALS)以抑制聚酯组合物的降解并因此延长其耐用性。合适的HALS化合物可以衍生自取代的哌啶，例如烷基取代的哌啶(piperidyl)、哌啶基(piperidinyl)、哌嗪酮、烷氧基哌啶基化合物等。例如，受阻胺可以衍生自2,2,6,6-四烷基哌啶基。不论其衍生自何种化合物，受阻胺通常是数均分子量为约1000或更高、在一些实施方式中为约1000至约20000、在一些实施方式中为约1500至约15000并且在一些实施方式中为约2000至约5000的低聚化合物或高分子化合物。这样的化合物的每个聚合物重复单元通常包含至少一个(例如，1个至4个)2,2,6,6-四烷基哌啶基。
不受理论的限制，据信高分子量受阻胺是相对热稳定的并因此即使在经受挤出条件之后也能够抑制光降解。一种特别合适的高分子量受阻胺具有以下通用结构：
其中，p为4至30，在一些实施方式中p为4至20，并且在一些实施方式中p为4至10。这种低聚化合物可从Clariant以名称N30商购，并且具有1200的数均分子量。
另一种合适的高分子量受阻胺具有以下结构：
其中，n为1至4且R30独立地为氢或CH3。这种低聚化合物可从Adeka Palmarole SAS(Adeka Corp.和Palmarole Group的合资企业)以名称ADKLA-63(R30是CH3)和ADKLA-68(R30是氢)商购获得。
合适的高分子量受阻胺的其他实例包括：例如，N-(2-羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇和琥珀酸的低聚物(来自Ciba Specialty Chemicals的622，MW＝4000)；氰尿酸与N,N-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-六亚甲基二胺的低聚物；聚((6-吗啉-S-三嗪-2,4-二基)(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-亚氨基六亚甲基-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-亚氨基)(来自Cytec的/>UV 3346，MW＝1600)；聚甲基丙基-3-氧基-[4(2,2,6,6-四甲基)-哌啶基硅氧烷(来自Great Lakes Chemical的/>299，MW＝1100至2500)；α-甲基苯乙烯-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)马来酰亚胺与N-硬脂基马来酰亚胺的共聚物；与1,2,3,4-丁烷四羧酸的2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷-3,9-二乙醇四甲基-聚合物；等等。其他合适的高分子量受阻胺描述于Malik等人的美国专利第5,679,733号和Sassi等人的美国专利第6,414,155号中，其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
除了高分子受阻胺外，低分子量受阻胺也可以用于组合物中。这种受阻胺通常是单体性质的并且分子量为约1000或更小，在一些实施方式中为约155至约800，并且在一些实施方式中为约300至约800。
这种低分子量受阻胺的具体实例可以包括：例如，双-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(来自Ciba Specialty Chemicals的770，MW＝481)；双-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)丁基-丙烷二酸酯；双-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；8-乙酰基-3-十二烷基-7,7,9,9-四甲基-1,3,8-三氮杂螺-(4,5)-癸烷-2,4-二酮，丁二酸-双-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯；四-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯；7-氧杂-3,20-二氮杂二螺(5.1.11.2)二十一碳-20-丙酸2,2,4,4-四甲基-21-氧代十二烷基酯；N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-N'-氨基草酰胺；o-t-戊基-o-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)单过氧碳酸酯；β-丙氨酸N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)十二烷基酯；N-(1-乙酰基-2,2,6,6-四甲基哌啶基)-N'-十二烷基乙二酰胺；3-十二烷基-1-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-吡咯烷-2,5-二酮；3-十二烷基-1-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-吡咯烷-2,5-二酮；3-十二烷基-1-(1-乙酰基,2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-吡咯烷-2,5-二酮(来自Clariant的/>3058，MW＝448.7)；4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶；1-[2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰氧基)乙基]-4-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶；2-甲基-2-(2",2",6",6"-四甲基-4"-哌啶基氨基)-N-(2',2',6',6'-四甲基-4'-哌啶基)丙酰胺；1,2-双-(3,3,5,5-四甲基-2-氧代-哌嗪基)乙烷；4-油酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶；及其组合。其他合适的低分子量受阻胺描述于Malik等人的美国专利第5,679,733号中。
受阻胺可以以实现所需性能的任何量单独使用或组合使用，但通常占聚合物组合物的约0.01wt.％至约4wt.％。
UV吸收剂，例如苯并三唑类或二苯甲酮类，可用于组合物中以吸收紫外光能量。合适的苯并三唑类可以包括：例如，2-(2-羟基苯基)苯并三唑，例如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑；2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑(来自Cytec的UV 5411)；2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑；2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑；2-(2-羟基-3,5-二枯基苯基)苯并三唑；2,2'-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并三唑基苯酚)；2-(2-羟基-3-叔丁基-5-羧基苯基)苯并三唑的聚乙二醇酯；2-[2-羟基-3-(2-丙烯酰氧基乙基)-5-甲基苯基]-苯并三唑；2-[2-羟基-3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-5-叔丁基苯基]苯并三唑；2-[2-羟基-3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-5-叔辛基苯基]苯并三唑；2-[2-羟基-3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-5-叔丁基苯基]-5-氯苯并三唑；2-[2-羟基-5-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)苯基]苯并三唑；2-[2-羟基-3-叔丁基-5-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)苯基]苯并三唑；2-[2-羟基-3-叔戊基-5-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)苯基]苯并三唑；2-[2-羟基-3-叔丁基-5-(3-甲基丙烯酰氧基丙基)苯基]-5-氯苯并三唑；2-[2-羟基-4-(2-甲基丙烯酰氧基甲基)苯基]苯并三唑；2-[2-羟基-4-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟丙基)苯基]苯并三唑；2-[2-羟基-4-(3-甲基丙烯酰氧基丙基)苯基]苯并三唑；及其组合。
示例性二苯甲酮光稳定剂同样可以包括：2-羟基-4-十二烷基氧基二苯甲酮；2,4-二羟基二苯甲酮；2-(4-苯甲酰基-3-羟基苯氧基)乙基丙烯酸酯(来自Cytec的UV 209)；2-羟基-4-正辛基氧基)二苯甲酮(来自Cytec的/>531)；2,2'-二羟基-4-(辛基氧基)二苯甲酮(来自Cytec的/>UV 314)；十六烷基-3,5-双-叔丁基-4-羟基苯甲酸酯(来自Cytec的/>UV 2908)；2,2'-硫代双(4-叔辛基苯酚)-正丁基胺镍(II)(来自Cytec的/>UV 1084)；3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸(2,4-二叔丁基苯基)酯(来自Cytec的/>712)；4,4'-二甲氧基-2,2'-二羟基二苯甲酮(来自Cytec的UV 12)；及其组合。
当使用时，UV吸收剂可以占整个聚合物组合物的约0.01wt.％至约4wt.％。
一旦形成，聚合物组合物可以模制成用于各种不同应用的成型零件。例如，成型零件可以是使用注塑成型工艺模制的，在该工艺中，将干燥和预热的塑料颗粒注射到模具中。
聚合物组合物和/或成型模制零件可用于各种应用中。例如，模制零件可用于照明组件、电池系统、传感器和电子部件、便携式电子设备(如智能电话、MP3播放器、移动电话、计算机、电视机、汽车零件等)。在一个特定的实施方式中，模制零件可用于相机模块，例如那些通常用于无线通信设备(例如，移动电话)中的相机模块。例如，相机模块可以采用底座、安装在底座上的载体组件、安装在载体组件上的盖子等。底座的厚度可为约500微米或更小，在一些实施方式中为约10微米至约450微米，以及在一些实施方式中为约20微米至约400微米。类似地，载体组件的壁厚度可为约500微米或更小，在一些实施方式中为约10微米至约450微米，以及在一些实施方式中为约20微米至约400微米。
在一个方面，本公开的聚合物组合物可用于生产电子设备的壳体。例如聚合物组合物可以是传感器的壳体。在一个特定的实施方式中，传感器可以是高级驾驶辅助系统的零件。
如上所述，根据本公开制成的聚合物制品是可激光焊接的，并且不仅具有高透光性，还具有均匀的透射性。因此，该制品非常适合用于可激光焊接方法。例如，在激光焊接的过程中，模制品可与激光束接触。激光束会导致用于形成模制品的聚合物组合物内部的局部温度升高。聚合物组合物的温度升高至足以流动并形成焊缝。例如，激光束可在大于约400nm、例如大于约600nm、例如大于约800nm，并且通常小于约2000nm、例如小于约1500nm、例如小于约1200nm、例如小于约1050nm的光波长下工作。
参考以下实施例可以更好地理解本公开。
实施例
根据本公开配制聚合物组合物并测试其各种性能。
更特别地，对以下配方进行了测试：
将上述配方模塑成测试板并获得了以下结果。更特别地，生产并测试了两个不同的样品。
上表中的激光透射率是使用分光光度计在980nm波长处测量的。可以使用任何合适的分光光度计，包括Jasco生产的V570分光光度计。
如上所示，每个样品都进行了两次透射测试。一次测试在注塑系统浇口附近的位置进行，另一次测量在距离浇口一定距离处进行。第一个样品的注塑温度为260℃，模具温度为85℃。如所示的，两个位置的透射率不同。另一方面，第二个样品的模塑温度为280℃，模具温度为100℃。在第二个样品中，模制品的透射性要均匀得多。
在不脱离在所附权利要求中更具体阐述的本公开的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以对本公开进行这些和其他修改和变型。另外，应当理解的是，各个实施方式的方面可以整体互换或部分互换。此外，本领域普通技术人员将理解，前述描述仅是示例性的，并且不意在限制如所附权利要求中进一步描述的本公开。

Claims (20)

1.一种可激光焊接的组合物，包含：
聚合物组合物，所述聚合物组合物包含第一聚酯聚合物和第二聚酯聚合物的混合物，所述第一聚酯聚合物的结晶速率与所述第二聚酯聚合物不同，所述聚合物组合物还包含增强纤维和激光添加剂，所述增强纤维在所述聚合物组合物中的存在量为约12wt.％至约42wt.％，所述激光添加剂包括母料，所述母料包含激光添加剂与载体聚合物的组合，所述激光添加剂包含碳质材料。
2.根据权利要求1所述的可激光焊接的组合物，其中，所述聚合物组合物还包含润滑剂。
3.根据权利要求2所述的可激光焊接的组合物，其中，所述润滑剂包含一种或多种羧酸的酯。
4.根据权利要求2或3所述的可激光焊接的组合物，其中，所述润滑剂在所述聚合物组合物中的存在量为约0.05wt.％至约4.8wt.％，所述润滑剂包含褐煤酸的酯，所述润滑剂还包含多元醇。
5.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，所述第一聚酯聚合物包含聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，所述第二聚酯聚合物包含聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，所述第一聚酯聚合物在所述组合物中的存在量为约30wt.％至约60wt.％，例如约40wt.％至约50wt.％，所述第二聚酯聚合物在所述聚合物组合物中的存在量为约12wt.％至约30wt.％，例如约18wt.％至约28wt.％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，所述增强纤维包含玻璃纤维。
9.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，所述增强纤维在所述聚合物组合物中的存在量为约25wt.％至约38wt.％。
10.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，所述碳质材料包含炭黑颗粒。
11.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，所述碳质材料在所述聚合物组合物中的存在量为约0.1wt.％至约0.8wt.％。
12.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，包含在所述母料中的所述载体聚合物包含共聚酯。
13.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，所述碳质材料的固有热导率为约40W/m-K或更高。
14.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，所述组合物包含含有喹啉的第二激光添加剂。
15.根据前述权利要求中任一项所述的可激光焊接的组合物，其中，所述聚合物组合物在波长为980nm、厚度为1mm的条件下表现出大于约50％、例如大于约55％、例如大于约60％、例如大于约65％并且小于约95％的透射率。
16.一种由根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物制成的模制品。
17.一种包含根据权利要求16所述的模制品的组件，所述模制品已激光焊接至相邻部件。
18.一种包含壳体的传感器，所述壳体由根据权利要求1至15中任一项所述的聚合物组合物制成。
19.一种高级驾驶辅助系统，包括根据权利要求18所述的传感器。
20.一种将聚合物制品连接到相邻表面的方法，包括：
使由根据权利要求1至15中任一项所述的可激光焊接的组合物制成的模制品与激光束接触，所述激光束使所述聚合物组合物内部的局部温度升高至足以使所述聚合物组合物流动并形成焊缝。
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