热塑性组合物、制备方法及其制品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及热塑性组合物，尤其是激光可焊接的热塑性组合物、制备方法及其制 品。
【背景技术】
[0002] 热塑性组合物用于制造多种产品，包括激光焊接的产品。通过透射焊接的两个聚 合物部件的激光焊接要求聚合物部件中的一个对于激光基本上是透明的，用于将其透射至 焊接界面，而另一部件吸收大量的激光，从而产生用于在部件的界面处焊接的热量。施加外 部压力以确保部件的表面之间的无间断接触，并且部件之间的热传导导致吸收部件和透射 部件中的聚合物熔融，从而在界面处提供焊接。
[0003] 近红外（NIR)波长激光用于焊接。通过透明部件的NIR透射水平应当使得足够的 激光密度到达界面以促进有效且快速焊接。另外，通过激光焊接连接两个部件将是不切实 际的或者受限于慢的扫描速度。期望的是用于组装部件的循环时间尽可能短。
[0004] 结合其在熔融时的优异的流动性与其在冷却时的快速结晶，聚（对苯二甲酸丁二 酯）（PBT)非常适合用于注射模制成固体制品及其部件。PBT可以用玻璃纤维或矿物填料增 强，并且，由于其优异的电阻、表面光洁度、以及韧性，因此其可以用于多种应用，特别是在 汽车工业和电气工业中。此外，结合PBT或类似的部分结晶的树脂的产品可以在产品经历 短期高热暴露的应用（特别是电气部件或汽车部件）中提供耐热性。例如，激光焊接可以 用于组装用于机动车辆中的传感器或其他电气装置的壳体。
[0005] 然而，基于部分结晶的树脂（如PBT)的焊接材料的潜在问题在于，这类树脂也可 以使入射辐射部分地分散或散射。因此，可以减小到达连接界面的激光能量的程度，从而降 低待焊接部件之间的粘附性。特别地，对于施加至待焊接制品的给定量的激光能量，焊接强 度的下降可以导致激光焊接组装循环时间显著增加。
[0006] 另一潜在问题在于，已知引入至可焊接组合物以增加耐温性的填料不利地影响可 焊接组合物的性能。具体地，尤其是当焊接的零部件的层厚度大于1. 5mm时，存在的填料 (如玻璃纤维）增加了光散射。
[0007] 在透明的第一（上部）部件中的激光的内部散射可以导致温度升高，尤其是在厚 壁部件中。这可以导致连接区域的移动和变形，所述移动和变形可以导致焊接不稳定或部 件断裂。因此，在激光透射的部件中具有高耐热性是有利的。根据ISO306在120°C/小时 和50牛顿（N)负荷下，广泛使用维卡软化温度以提供热塑性组合物的耐热性的精确测量。
[0008] 鉴于以上，将期望的是改善NIR激光通过可焊接的第一部件至可焊接界面的透射 水平，尤其是当所述第一部件由包含填充的部分结晶的树脂的组合物形成时，从而促进第 一部件连接至吸收而不是透射激光的第二部件。期望的是可焊接的第一部件具有用于焊接 稳定性的优异的热性能，并且焊接的第一部件具有用于各种应用（尤其是要求耐久性的电 子、汽车、或其他应用）的有利的机械性能。对于用于可焊接的透射部件的组合物，还将有 利的是在一定的厚度和加工条件范围内提供一致的激光透明度，以达到一致的焊接强度。
[0009] 为了增加PBT类组合物的激光透明度，已经研宄了一种方法是将PBT与无定形组 分（如聚碳酸酯或聚酯碳酸酯）共混。在DE10230722 (美国专利号20070129475)、美国专 利号7396428、美国专利公开号20050165176、以及美国专利公开号2011/0256406中公开了 这类组合物。
[0010] 增加激光透明度的可替代的方法是使用化学成核剂加速组合物的结晶速率。这可 以通过成核剂和PBT聚合物的聚合物端基之间的化学反应来产生增强结晶速率的离子端 基而发生。例如，在美国专利公开2011/0288220和美国专利公开2011/0306707中公开了 这类组合物。然而，添加的这类化学成核剂可以降低结晶材料的分子量并且导致不稳定的 熔融粘度。此外，这类化学成核剂可以基本上使用于PBT共混物的多种无定形材料如聚碳 酸酯和聚酯碳酸酯降解，导致不稳定的熔融粘度和其他不期望的缺陷如张开和喷射（由于 湍流导致的变形）。
【发明内容】
[0011] 考虑到上述和涉及的挑战，对于激光可焊接的热塑性材料，尤其是包含玻璃纤维 或提供耐热性的其他填料的组合物，期望获得改善的NIR透射。
[0012] 在一个实施方式中，由包括熔融共混下述的组合的方法制备的可焊接的组合物：
[0013] (a)大于10至70重量百分数的部分结晶的热塑性聚酯组分，所述热塑性聚酯组分 选自聚（对苯二甲酸丁二酯）、聚（对苯二甲酸乙二酯）、聚（对苯二甲酸丁二酯）共聚物、 聚（对苯二甲酸乙二酯）共聚物、以及它们的组合；
[0014] (b) 10至60重量百分数的无定形聚碳酸醋，所述无定形聚碳酸醋具有大于150ppm 至10,OOOppm的弗里斯重排的单体单元；
[0015] (c) 5至50重量百分数的填料；以及
[0016] (d)可选地，0.01至10重量百分数的抗氧化剂、脱模剂、着色剂、稳定剂、或它们的 组合，其中，熔融共混组合物具有至少300ppm的聚碳酸酯芳基羟基端基含量；并且其中，当 模制成具有2. 0_厚度的制品时，组合物在960纳米处提供了大于45%的近红外透射。
[0017] 在另一实施方式中，可焊接的组合物包含由熔融共混下述的组合的方法制备的产 物：
[0018] (a) 20至60重量百分数的部分结晶的聚酯组分，所述聚酯组分选自部分结晶的聚 (对苯二甲酸丁二酯）、聚（对苯二甲酸乙二酯）、聚（对苯二甲酸丁二酯）共聚物、聚（对 苯二甲酸乙二酯）共聚物、以及它们的组合；
[0019] (b) 20至50重量百分数的无定形聚碳酸醋，所述无定形聚碳酸醋具有250ppm至 lOOOOppm的弗里斯重排单元；
[0020] (C)10至40重量百分数的玻璃填料；以及
[0021] (d)可选地，0. 1至5重量百分数的抗氧化剂、脱模剂、着色剂、稳定剂、或它们的组 合，其中，熔融共混组合物具有大于350ppm的聚碳酸酯芳基羟基端基含量；并且其中，当模 制成具有2. 0_厚度的制品时，组合物在960纳米处提供了大于50%的近红外透射和至少 120°C的维卡软化温度。
[0022] 特别地，具有2. 0mm厚度并且由组合物模制的制品在960纳米处具有大于50,具体 地，大于55%的近红外透射。
[0023] 在另一实施方式中，在本文中公开了包含以上组合物的制品。
[0024] 也公开了用于将待焊接的制品的透射激光的第一部件焊接至吸收激光的第二部 件的方法，其中，第一部件包含如以上描述的组合物并且第二部件包含含有NIR吸收剂的 热塑性制品，并且其中，将第一部件的至少部分表面以与第二部件的至少部分表面物理接 触放置，所述方法进一步包括将NIR激光（电磁）辐射施加至第一部件，使得辐射通过第一 部件并且被第二部件吸收，因此产生足够的热量以便有效地将制品的第一部件焊接至第二 部件。
[0025] 进一步公开了激光焊接的模制品，所述模制品包括含有焊接至第二吸收激光的 部件的第一透射激光的部件的第一部件，其中，第一部件包括如以上描述的产物以及第一 (上部）部件与第二（下部）部件之间的激光焊接轨隙连接器（laserweldedbond)。
[0026] 通过参考以下附图和【具体实施方式】，以上描述的及其他特征和优点将变得更加显 而易见。
【附图说明】
[0027] 图1示出了具有高弗里斯重排（Friesrearrangement)含量并且存在于根据本发 明的组合物的一个实施例中的聚碳酸酯（PC172X)的质子核磁共振CHNMR)谱。
【具体实施方式】
[0028] 大多数无定形聚合物如聚碳酸酯是通过两种商业方法之一生