[发明专利]一种激光焊接用尼龙材料组合体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种激光焊接用尼龙材料组合体及其制备方法和应用，包括透光层尼龙和吸光层尼龙；透光层尼龙包括以下组分及质量百分含量：PA66树脂0‑90％，PA6树脂0‑90％，共聚尼龙10‑30％，玻纤0‑40％，有机色粉0.2‑0.6％，抗氧剂0.2‑0.5％；吸光层尼龙包括以下组分及质量百分含量：PA66树脂0‑90％，PA6树脂0‑90％，共聚尼龙10‑30％，玻纤0‑40％，炭黑0.25‑0.75％，抗氧剂0.2‑0.5％。本发明在玻纤增强尼龙体系中引入共聚尼龙可以降低尼龙材料的结晶度提高其透光率；有机色粉可满足黑色材料要求的同时，对尼龙透光率影响较小，本发明可用于汽车中结构复杂连接件或腔体结构。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种激光焊接用尼龙材料组合体及其制备方法和应用。

背景技术

塑料制件的连接是塑料广泛应用的关键环节。在实际应用中，塑料制件可以通过机械紧固、化学粘接或焊接进行连接。紧固连接一般通过卡扣或者螺纹设计实现塑料制件的连接，该方法速度快,适用于所有塑料,但易产生应力集中、增加额外成本,而且很难形成完全密封连接；化学粘接通过粘结剂实现塑料制件的连接，可以获得优良的性能和优质接头，但对材料表面化学要求较高，且操作困难，固化周期长；塑料焊接相对经济、简单、快捷、可靠，能形成静态强度接近于本体的连接，而且可以实现完全密封，在歧管和碳罐等汽车零部件中应用广泛。塑料焊接方法包括热板焊、振动焊和激光焊等技术，其中后者是一种新型、高效的焊接技术。激光焊接的过程中，高能量激光束穿透透光塑料层，达到下方的吸光塑料层。激光束的吸收导致吸光层塑料表面发热熔化，同时透光层塑料界面也被吸光层塑料加热和熔化，最终吸光层和透光层材料形成瞬间无缝焊接。相比热板焊和振动焊技术，激光焊产生热量集中而且很低，不与工件接触，能够加工结构复杂的零件；此外，激光焊接不产生飞边，连接处平整清洁，是一类无痕焊接技术。激光焊接组装已经成为汽车行业零件装配的重要和先进技术之一。

聚酰胺(PA，俗称尼龙)是工程塑料行业中用途最广、品种最多的一类高分子材料。改性尼龙具有优异的机械性能、耐热性、耐化学性，广泛应用于汽车的内外饰各类零部件。对于很多含有支管或者接头的复杂零件，难以通过传统注塑方法一步成型获得，需要借助焊接技术实现装配。目前，绝大多数尼龙材料能够满足振动焊接的技术要求，而可以激光焊接的尼龙材料仍处于发展的初步阶段，存在一些技术壁垒等待我们去克服。最主要难题的就是提高透光层尼龙的透光率和吸光层尼龙的吸光能力，从而保证激光焊接后焊接处的强度。除此以外，实际应用中尽量保持透光层和吸光层材料颜色的一致性，避免增加后续喷涂上色的额外工序。据我们所知，目前仅有专利CN106317864A中声称制备了可激光焊接的黑色玻纤增强PA6，其配方为PA6树枝+玻纤+透明改性剂+苯胺黑。我们研究发现苯胺黑对光的透过有不利影响，透过苯胺黑材料的光能量较弱，无法达到熔融吸光层尼龙的能量强度。上述专利中也的确没有实际验证该尼龙材料是否可以激光焊接以及测试焊接界面处的断裂强度。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种激光焊接用尼龙材料组合体及其制备方法和应用，本发明在玻纤增强尼龙体系中引入共聚尼龙，可以降低尼龙材料的结晶度，从而提高其透光率；有机色粉的使用，满足黑色材料要求的同时，对尼龙透光率不会有太大影响；炭黑的使用，作为吸光剂，可以吸收能量产生热量，熔融界面，实现无缝焊接，通过调节有机色粉和炭黑含量，确保透光层和吸光层尼龙的颜色一致；同时，透光层和吸光层尼龙树脂配方一致，可以尽可能提高材料的焊接强度。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的一种激光焊接用尼龙材料组合体包括透光层尼龙和吸光层尼龙；

透光层尼龙包括以下组分及质量百分含量：PA66树脂0-90％，PA6树脂0-90％，共聚尼龙10-30％，玻纤0-40％，有机色粉0.2-0.6％，抗氧剂0.2-0.5％；

吸光层尼龙包括以下组分及质量百分含量：PA66树脂0-90％，PA6树脂0-90％，共聚尼龙10-30％，玻纤0-40％，炭黑0.25-0.75％，抗氧剂0.2-0.5％；