[发明专利]异相热塑性塑料零部件界面反应性焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料零部件或制件之间的组装连接技术，更为具体地说，是涉及极性异相热塑性塑料零部件或制件之间的焊接加工技术。

背景技术

近年来随着塑料在汽车、家电等行业上的大量应用，塑料零部件或制件之间的组装、连接等问题越来越受到工业界和学术界的关注。目前在汽车、家电等行业中，许多塑料零部件或制件在成型以后需要通过二次加工进行组装连接。连接方式主要的原理是通过外部加热、力学作用(摩擦、振动、超声波等)、电磁场作用(感应、高频、红外、激光等)在连接界面产生一定的热量，使其界面处熔化后再进行焊接连接。以上的办法虽然能对热塑性的塑料零部件、制件进行有效的组装和连接，但作为一个单独的工序，增加了生产过程中的成本。

注射成型是热塑性塑料最主要的成型加工方法，如果能设计一种在注射成型过程中实现塑料零部件或制件间的有效连接的技术方案，那么就可以省去对零部件进行二次加工的程序，从而具有生产周期短、工艺简单、生产成本低的优点。目前此技术在日本汽车功能性零部件(如发动机进气歧管)等方面已经有所应用，但连接界面基本为极性同相的聚合物材料，对于极性相反材料注射成型的塑料零部件或制件间还不能实现在注射成型过程中连接。极性相反聚合物注射成型的塑料零部件或制件，由于存在热动力学的不相容性，异相材料界面的连接往往需要在其一相材料中加入功能化聚合物，利用聚合物官能团之间的原位反应，在界面处形成共价键，提高界面的粘结强度。本申请的发明人在将功能化聚合物加入到极性或非极性一相聚合物材料中以提高两相材料界面粘结强度的探索研究中发现，存在如下的问题：(1)为了达到有效的界面粘结强度，需要加入大量的功能化聚合物；(2)由于注射过程的梯度冷却作用，加入的功能化聚合物大部分不能参与到界面的反应性增强过程中，造成功能化聚合物的浪费；(3)在其中一相中加入大量的功能化聚合物会改变此相材料的一些性能(如流变、力学性能等)。

发明内容

针对热塑性塑料零部件(或制件)间的连接技术现状，以及发明人在探索提高极性异相聚合物材料界面粘结强度的研究中发现的问题，本发明旨在提供一种极性异相的热塑性塑料零部件界面反应性焊接方法，使极性异相热塑性塑料零部件间实现焊接，达到提高界面粘接强度，简化工序，降低生产成本的目的。

本发明的基本思想是，在极性异相的热塑性塑料零部件之间的焊接界面引入聚合物焊层，利用后注射成型的热塑性塑料零部件在注射成型过程中的高温热量使焊接界面上的焊层聚合物和对应焊接面熔融，通过聚合物分子链间的物理和化学作用达到有效增强界面连接强度，实现材料极性异相的热塑性塑料零部件间的焊接连接。

本发明公开的极性异相热塑性塑料零部件界面反应性焊接方法：在先注射成型的热塑性塑料零部件的焊接界面上覆设聚合物焊层，再将该热塑性塑料部件的焊接面端置入后注射成型热塑性塑料零部件的模具型腔，之后在模具型腔内注入与先注射成型的热塑性塑料零部件材料极性相反的聚合物熔体，利用注射成型过程中的高温熔体的热量，使聚合物焊层和对应焊接面的表层熔融，利用界面间的物理和化学作用将极性异相的热塑性塑料零部件焊接成一体。

在上述的技术方案中，相互焊接材料极性相异的两热塑性塑料零部件，其中先注射成型的热塑性塑料零部件，可采用成批注射加工，也可采用双筒注射机在焊接现场单件注射成型加工，加工好后紧跟着进行焊接。对于后一种情况，先注射成型的热塑性塑料零部件需待冷却定型后，才能将其置入后注射成型热塑性塑料零部件的模具型腔。

在上述技术方案中可在同一台注射机、同一个模具模腔中进行，也可在两台注射机不同模具模腔中完成，对于前一种情况，需要在模具模腔中加入镶块，在完成先注射成型部件加工后，取下镶块，再注入与先注射成型的热塑性塑料零部件材料极性相反的聚合物熔体。也就是说后成型的模腔由先成型部件和后成型部件形状组合而成，后成型模腔中必须包含有先成型部件的模腔一样的构造结构。