[发明专利]激光焊接用长寿命扁平纤维改性聚酰胺复合材料

说明书

本发明公开了一种激光焊接用长寿命扁平纤维改性聚酰胺复合材料，其吸收激光部分包括聚酰胺、激光吸收成分磷酸盐类化合物或水性高分子分散剂改性的粒径不大于900nm的稀土金属元素的硼化物微粒、卤化铜金属化合物、卤化金属盐化合物和玻璃纤维，透射激光部分包括聚酰胺、粒径为30‑400nm经表面改性的包含二氧化钛的白色矿物填料为主的激光散射剂、卤化铜金属化合物、卤化金属盐化合物和玻璃纤维，玻璃纤维由20‑100％扁平玻璃纤维和0‑80％的普通玻璃纤维组成，扁平玻纤长短轴直径比≥2，且玻纤短轴直径长度≥3μm，该复合材料具有较长的使用寿命，且为浅色或无色体系的应用提供了选择。

技术领域

本发明涉及一种激光焊接用复合材料，尤其涉及一种激光焊接用长寿命扁平纤维改性聚酰胺复合材料，属于改性高分子复合材料技术领域。

背景技术

激光焊接的概念始于20世纪70年代，其通常使用波长在700-1200nm之间的二极管激光或掺钕钇铝石榴石合成晶体(Nd:YAG)激光在焊接部位产生大量的热，即通过透射激光部分到达吸收激光部分产生热量，从而使元件接触区域熔融而形成焊接部位。

与传统塑料焊接工艺相比，激光焊接能够应用在灵活多变的各种结构上，其焊接强度高，所具有的快速的升温降温速率能够减少对材料的热影响，对焊件不产生外力作用从而使焊件的应力和变形都非常小；此外激光焊接的焊接工艺稳定、焊缝的表面和内在质量都非常好，其在真空、空气或其他气体环境中均能施焊，对焊接的介质要求不高，并能够透过玻璃或其他对光束透明的材料进行焊接。由于激光焊接具有上述独特的优点，其已成功应用于微小型零件的精密焊接中。

但在塑料领域中应用激光焊接具有一定的特殊性，这是因为聚合物在激光对应的波长范围内大多是透明的，因此需要在聚合物体系中添加额外的激光吸收剂或激光扩散吸收剂等成分来获得相应的吸收性能。目前现有技术中通常使用炭黑作为能够进行激光焊接的塑料的吸收激光部分中使用的激光吸收剂，但炭黑不仅在近红外区域有较强的吸收，而且在可见光波长和红外光波长范围内也有较强的吸收，因此炭黑无法应用在浅色或透明的塑料产品中。

尼龙由于具有优异均衡的机械性能、耐热性、润滑性、耐疲劳蠕变和耐有机溶剂性能而在各种领域中被广泛利用，尤其是随着尼龙材料在汽车、电子、电器、家电、工业设备中大规模普及应用与技术革新，以及在使用激光焊接代替传统焊接工艺的发展趋势下，可供激光焊接的尼龙材料成为备受青睐的材料之一。但如前所述，尼龙材料在激光焊接的波长下也是透明的，虽然可以通过添加添加剂可以获得相应吸收性能，但由于目前常用于尼龙材料的激光吸收剂通常是炭黑，它虽然在可见光区域和IR区域中均显示出非常高的吸收，但将其应用在浅色和透明体系中是不可能的。

在现有技术中，通常允许以浅色来着色的用于激光打标记的添加剂有锑、氧化锑、导电颜料、TiO₂等，它们被添加到吸收激光部分的配制剂中并使其具有能够激光焊接的性能。虽然在吸收激光部分中单独添加上述激光打标记的添加剂，使材料具有可焊性是可以的，但由于需要较长的加工时间而不能被业界在实际加工时所接受；此外这些添加剂对焊接用激光波长的吸收程度远低于炭黑对激光波长的吸收程度，例如TiO₂是表面吸收剂并因此不允许激光辐射的高穿透深度。除了上述对成品外观以及焊接工艺步骤的要求外，焊接强度也是塑料高分子焊接技术所关注的指标。通常焊接后的高分子的性能相比于树脂本身的性能会发生衰减，尤其是在添加了一定长径比的填料(如玻纤、硅灰石等)之后，焊接材料的焊接强度相较未焊接材料本身的性能有明显的衰减，主要存在于焊接强度的应力集中、缺陷及性能衰减波动等方面，这些大大降低了最终焊接产品的使用寿命。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种激光焊接用长寿命扁平纤维改性聚酰胺复合材料，该复合材料具有较长的使用寿命，且为浅色或无色体系的应用提供了选择。

本发明的技术方案是：

本发明提供了一种可激光焊接的长寿命聚酰胺复合材料，包括吸收激光部分和透射激光部分。