[发明专利]聚苯硫醚聚合物组合物和相应的激光焊接应用

说明书

本文中描述了对红外(“IR”)辐射具有优异透明度的聚苯硫醚(“PPS”)聚合物。出人意料地发现，相对于包含具有小于400ppm的选定的金属离子浓度的PPS聚合物的相应PPS聚合物组合物，包含具有按重量计至少百万分之400(“ppm”)的选定的金属离子(Ca、K、以及Mg)浓度的PPS聚合物的PPS聚合物组合物具有显著增加的IR透明度。此外，本文中描述了用于激光焊接所述PPS聚合物组合物的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月22日提交的美国临时专利申请号62/748,614的优先权，出于所有目的将所述美国临时专利申请的全部内容通过援引方式并入本文。

技术领域

本发明涉及用于激光焊接应用的聚苯硫醚(“PPS”)聚合物组合物。本发明进一步涉及用于激光焊接所述PPS聚合物组合物的方法。

背景技术

近年来，已经设计了许多制造方法以形成聚合物组合物的复杂形状。然而，这些现有方法存在某些限制。许多制造方法依赖于粘合剂的密封特性，但是这些是耗时且昂贵的，并且由于使用挥发性溶剂而造成环境问题。超声焊接或旋转焊接受到结合在一起的物体的形状和尺寸的限制，并且偶尔显示出不足的结合强度。振动焊接常常没有吸引力，因为不能有效地控制产品外观和飞边，从而限制了对某些应用的用途。

因此，激光焊接作为更好地应对这些缺点的方法越来越有吸引力。几种重要的激光焊接方法依赖于Nd:YAG激光器(或简称为YAG激光器)或二极管激光器作为激光束源，并且这些激光器发射近红外区的光。近年来，二极管激光器技术已经变得特别先进，并且可以以更低的成本获得具有更高输出功率的二极管激光器。

到目前为止，聚邻苯二甲酰胺(“PPA”)聚合物已经在其中需要可激光焊接的聚合物组合物的应用环境中受到广泛使用。然而，在其中需要高耐化学性和耐热氧化性的应用环境中(例如，在引擎盖汽车应用下)，PPA的使用是一种折衷。特别地，虽然其他聚合物组合物相对于PPA聚合物具有优越的耐化学性和耐热氧化性，但是此类聚合物组合物对IR辐射不具有足够的透明度以在激光焊接时产生所需地强接头。因此，在激光焊接中使用PPA是对于相比于材料性能的改善的接头强度的折衷的反映。

发明内容

在第一方面，本发明涉及一种激光焊接界面以形成接头的方法，所述方法包括用红外(“IR”)光束照射聚合物-聚合物界面，其中所述聚合物-聚合物界面包含与第二聚合物组合物接触的聚苯硫醚(“PPS”)聚合物组合物；所述PPS聚合物组合物包含选自由以下组成的组的金属阳离子：Al、Ba、Ca、K、Mg以及其中的一种或多种的任意组合，优选地Ca、K和Mg以及其中的一种或多种的任意组合；所述金属阳离子的浓度是至少400ppm；并且所述照射形成包含所述PPS聚合物组合物和所述第二聚合物组合物的接头。

在一些实施例中，所述IR光束包含频率为从900nm至1000nm的光。在一些实施例中，所述PPS聚合物组合物具有不超过1,000ppm的选定的金属阳离子浓度。在一些实施例中，所述金属阳离子是Ca。所述PPS聚合物组合物可以包含至少5wt.％、优选地至少15wt.％、更优选地至少20wt.％、最优选地至少25wt.％的扁平玻璃纤维。

在一些实施例中，所述IR光束穿过所述PPS聚合物组合物然后照射所述聚合物-聚合物界面。所述PPS聚合物组合物可以包含红外(“IR”)透明染料，并且在一些此类实施例中，IR透明染料是黑色有机染料。在一些实施例中，所述IR光束穿过所述第二聚合物组合物然后照射聚合物-聚合物界面，并且所述PPS聚合物组合物包含IR吸收染料。在一些此类实施例中，所述IR吸收染料是黑色有机染料。