[发明专利]含导电聚苯胺的导电聚合物及用该聚合物为产热源的塑料焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种塑料焊接材料，本发明也涉及一种塑料电阻焊接方法。

背景技术

随着塑料工业的发展，热塑性塑料已经成为许多领域必不可少的材料。以其优良的比刚度和比强度、重量轻、摩擦阻力小、极低的导热导电性能见长的热塑性塑料及其复合材料在许多领域取代金属材料作为结构材料已经成为趋势。热塑性塑料具有可焊性，利用热塑性塑料可二次熔融的特点，加热熔融交界面，使塑料分子熔融扩散完成连接。目前，塑料连接的方法很多，其中电阻焊设备灵活简单、工艺流程短、焊接速度快、不需要对材料进行表面处理，是一种经济、高效的焊接方法。传统的电阻焊方法是在塑料连接件中埋入金属丝来产热，在焊接完成时，会将金属丝残留在焊接件中，使其存在严重焊接质量问题和可靠性问题，并造成了金属的浪费。近来，出现以金属或炭黑等无机导电填料制备的导电塑料替代金属丝作产热源的电阻焊接工艺，导电填料的含量往往高达30%，大大限制焊接件的成型工艺和焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高塑料焊接件的力学性能和热性能、提升焊接件强度的含电聚苯胺的导电聚合物。本发明的目的还在于提供一种焊接速度快、能耗低的以含电聚苯胺的导电聚合物为产热源的塑料焊接方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的含导电聚苯胺的导电聚合物是质量比为5%-15%的聚苯胺、5%-10%的炭黑和余量的热塑性塑料制成。

所述的热塑性塑料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚乙烯或聚丙烯中的一种。

将聚苯胺（PANI）、炭黑和热塑性塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）、聚乙烯（PE）、聚丙烯(PP)等)按照一定比例(PANI5%-15%、炭黑5%-10%)加入密炼机进行熔融共混15-20分钟min，加工温度160℃，转速40r/min；即得到本发明的含导电聚苯胺的导电聚合物。将混炼完毕的材料放入平板硫化机内，在15MPa的压力下进行模压30min，压制成50mm×15mm×3mm的电阻片。将电阻片两端用电钻打孔，嵌入电极作为产热源用于塑料焊接。

用本发明的含导电聚苯胺的导电聚合物为产热源的塑料焊接方法为：

将含导电聚苯胺的导电聚合物电阻片放入热塑性塑料的焊接界面中，然后在焊接压力的作用下将电阻片夹在焊件之间，电流通过电阻材料产生热量，将焊接界面上的树脂熔化，熔化的树脂在焊接压力的作用下相互融合形成焊缝，最后电阻材料被保存在最终的焊缝中，施加焊接压力为0.3MPa，所用电阻焊电源为交流电源，焊接电压为25-60V、焊接时间4-7min。

本发明以热塑性塑料为基体，以导电聚苯胺（PANI）和导电炭黑（CB）作为填充剂制备导电聚合物基复合材料,并以其作为加热单元来焊接热塑性塑料。利用导电复合材料通电后自身电阻产生的热量,使塑料熔化并彼此融合获得高质量的热塑性塑料焊接件。在最佳焊接工艺：焊接电压25-60V、焊接时间4-7min、焊接压力0.3MPa的条件下，塑料焊接接头强度最高达到25.4Mpa。

本发明与目前现有技术相比有如下优点：极大限度的保留了焊接件的塑料特性，提高塑料焊接件的力学性能和热性能，使焊接件强度大幅提升；利用导电复合材料通电后自身电阻产生的热量,在极短时间内以较低能耗和生产成本获得高质量的热塑性塑料焊接件；工艺流程短，设备简单，易于操作，是一种经济、高效的塑料电阻焊接工艺。

具体实施方式

下面举例对本发明作更详细的描述：

1.含导电聚苯胺的导电聚合物电阻片的制备

将聚苯胺（PANI）、炭黑和热塑性塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）、聚乙烯（PE）、聚丙烯(PP)等)按照一定比例(PANI5%-15%,炭黑5%-10%)加入密炼机进行熔融共混15-20分钟min，加工温度160℃，转速40r/min；将混炼完毕的材料放入平板硫化机内，在15MPa的压力下进行模压30min，压制成50mm×15mm×3mm的电阻片，将电阻片两端用电钻打孔，嵌入电极。

2.以含导电聚苯胺的导电聚合物为产热源的塑料焊接方法及焊接原理

将导电PANI复合材料电阻片放入热塑性塑料（PE、PP、ABS、PC等）样片焊接界面中，然后在焊接压力的作用下将电阻片夹在焊件之间，此时电流通过电阻材料产生热量，将焊接界面上的树脂熔化，熔化的树脂在焊接压力的作用下相互融合，消除原始的宏观焊接界面，形成焊缝，最后电阻材料被保存在最终的焊缝中，施加焊接压力为0.3MPa，所用电阻焊电源为交流电源，焊接电压25-60V、焊接时间4-7min。