一种抗翘曲激光焊接PC/PBT复合材料及其制备方法与流程

一种抗翘曲激光焊接pc/pbt复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于高分子材料改性领域，涉及一种抗翘曲激光焊接pc/pbt复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.pbt(对苯二甲酸丁二醇酯)材料，分子结构高度对称，具有一定的结晶取向能力，具有较高的成膜性，pbt塑料具有耐摩擦性好、磨耗小而硬度高、电绝缘性好、抗化学药品稳定性好、耐蠕变、抗疲劳、韧性大和尺寸稳定性的优点。因而，被大量应用在汽车零部件上。
3.pbt玻纤复合材料，可以被加工为可用于激光焊接的透激光材料，但由于激光焊接的零部件往往都为尺寸要求极高的精密部件，因而对材料本身的尺寸要求提出了较高的要求。pc(聚碳酸酯)是一种通用工程塑料，具有优异的力学性能、电气性能和耐热性能，特别以优异的冲击强度和耐蠕变著称，透光率高，吸水率低，制品尺寸稳定，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。
4.pc/pbt合金材料，结合了聚碳酸酯和对苯二甲酸丁二醇酯两种材料的优异特性。pbt玻纤增强材料，在注塑时，由于玻纤取向的原因，会造成注塑出来的零件各项异性，进而造成平面度差，表面不平整，造成2个焊接对手零件无法平整贴合，导致焊接面之间存在缝隙，影响焊接牢度。采用激光焊接时，其仍存在着焊接面熔合性差，焊接强度低的问题，并且会在焊接局部出现应力集中造成翘曲的问题。因而，需要寻找一种可以用于激光焊接的高平整度抗翘曲pc/pbt复合材料。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了抗翘曲激光焊接pc/pbt复合材料及其制备方法。本发明采用非结晶pc材料与结晶pbt材料复合改性，得到可用于激光焊接的pc/pbt透激光材料，所述pc/pbt复合材料具有优异的抗翘曲性能，并且通过改性进一步提高了材料的焊接强度，降低了焊接周期，提高了产能，扩大了材料的应用范围。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种pc/pbt复合材料，所述复合材料按重量份计包括以下组分：
[0008][0009]
作为本发明优选的方案，所述pbt的特性粘度为0.8dl/g-1.3dl/g，优选为1.0dl/g。
[0010]
作为本发明优选的方案，所述pc为分子量24000-27000的硅氧烷共聚双酚a型pc树脂，其熔融指数为1g/10min-5g/10min，硅含量为8wt％-15wt％。
[0011]
作为本发明优选的方案，所述pc的熔体体积流动速率mvr为0.5cm3/min-30cm3/min。
[0012]
作为本发明优选的方案，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
[0013]
作为本发明优选的方案，所述结晶促进剂为长链线性饱和羧酸钠盐、滑石粉或氮化硼类中任意一种或至少两种的组合。
[0014]
作为本发明优选的方案，所述酯交换抑制剂为adk stab ax-71、磷酸二氢钠或sa-pgp-b中任意一种或至少两种的组合。
[0015]
作为本发明优选的方案，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。
[0016]
作为本发明优选的方案，所述黑色染料为黑色母。
[0017]
第二方面，本发明提供了前述pc/pbt复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0018]
将配方量的pbt、pc、结晶促进剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和黑色染料组成的混合料从挤出机的主料口加入，将配方量的玻璃纤维从挤出机的侧喂料口加入，通过挤出机挤出造粒，得到pc/pbt复合材料。
[0019]
作为本发明优选的方案，所述挤出机的转速为200rpm-240rpm。
[0020]
作为本发明优选的方案，所述挤出机各区段的温度为200℃-260℃。
[0021]
作为本发明优选的方案，所述挤出机各区段温度包括：一区温度220℃-250℃，二区温度220℃-250℃，三区温度230℃-250℃，四区温度230℃-250℃，五区温度220℃-240℃，六区温度220℃-250℃，七区温度220℃-250℃，八区温度220℃-250℃，九区温度220℃-250℃，机头温度245℃-265℃。
[0022]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0023]
(1)本发明提供的抗翘曲激光焊接pc/pbt复合材料，通过添加非结晶性pc材料，引入酯交换抑制剂，稳定了pc/pbt材料的机械性能的同时，得到了透激光效果好的pc/pbt材料，并且注塑的零件平整度高；
[0024]
(2)本发明提供的抗翘曲激光焊接pc/pbt复合材料及其制备方法，工艺简单，物理性能优异，增加焊接强度、降低焊接周期，提高了产能，扩大了材料的应用范围；
[0025]
(3)本发明所述的抗翘曲激光焊接pc/pbt复合材料的弯曲强度＞180mpa，弯曲模量＞8500mpa，缺口冲击强度＞8.0kj/
㎡
，透光率＞25％，平整度(配合间隙)＜25。
具体实施方式
[0026]
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
[0027]
本发明具体实施方式部分提供了一种pc/pbt复合材料，所述复合材料按重量份计包括以下组分：
[0028][0029]
其中，pbt的重量份可为30份、33份、35份、37份、40份、43份、45份、47份、50份或53份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；pc的重量份可为10份、15份、20份、25份、30份、35份或40份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；玻璃纤维的重量份可为10份、13份、15份、17份、20份、23份、25份、27份或30份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；结晶促进剂的重量份可为0.1份、0.2份、0.4份、0.6份、0.8份或1份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；酯交换抑制剂的重量份可为0.5份、0.7份、1份、1.3份或1.5份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；抗氧剂的重量份可为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份；黑色染料的重量份可为0.5份、0.7份、1份、1.3份、1.5份、1.7份或2份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0030]
本发明中，通过非结晶的pc材料与结晶pbt进行改性，进而得到透激光效果好且具有优异抗翘曲性能的pc/pbt复合材料，得到注塑零件平整度高。
[0031]
作为本发明优选的方案，所述pbt的特性粘度(iv)为0.8-1.3dl/g，例如0.8dl/g、0.9dl/g、1dl/g、1.1dl/g、1.2dl/g或1.3dl/g等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1.0dl/g。
[0032]
作为本发明优选的方案，所述pc为分子量24000-27000的硅氧烷共聚双酚a型pc树脂，其分子量可为24000、25000、26000或27000等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；其熔融指数为1g/10min-5g/10min，例如1g/10min、2g/10min、3g/10min、4g/10min或5g/10min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；硅含量为8wt％-15wt％，例如8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本发明所采用的硅氧烷共聚双酚a型pc树脂较未进行硅氧烷共聚的双酚a型pc树脂相比，通过控制硅氧烷共聚双酚a型pc树脂的熔融指数以及硅含量，可以大幅度提高整体材料的耐热稳定性、耐低温性以及耐候性等各项性能。
[0033]
作为本发明优选的方案，所述pc的熔体体积流动速率(mvr)为0.5cm3/min-30cm3/min，例如0.5cm3/min、1cm3/min、5cm3/min、10cm3/min、15cm3/min、20cm3/min、25cm3/min或30cm3/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0034]
作为本发明优选的方案，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
[0035]
作为本发明优选的方案，所述结晶促进剂为长链线性饱和羧酸钠盐、滑石粉或氮化硼类中任意一种或至少两种的组合，例如长链线性饱和羧酸钠盐和滑石粉的组合，滑石粉和氮化硼类的组合，长链线性饱和羧酸钠盐、滑石粉和氮化硼类的组合。
[0036]
作为本发明优选的方案，所述酯交换抑制剂为adk stab ax-71、磷酸二氢钠或sa-pgp-b中任意一种或至少两种的组合。
[0037]
作为本发明优选的方案，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。
[0038]
作为本发明优选的方案，所述黑色染料为黑色母。
[0039]
本发明具体实施方式部分提供了前述pc/pbt复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0040]
将配方量的pbt、pc、结晶促进剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和黑色染料组成的混合料从挤出机的主料口加入，将配方量的玻璃纤维从挤出机的侧喂料口加入，通过挤出机挤出造粒，得到pc/pbt复合材料。
[0041]
作为本发明优选的方案，所述挤出机为双螺杆挤出机。
[0042]
作为本发明优选的方案，所述挤出机的转速为200rpm-240rpm，例如200rpm、205rpm、210rpm、215rpm、220rpm、225rpm或230rpm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0043]
作为本发明优选的方案，所述挤出机各区段的温度为200℃-260℃，例如200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃或260℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0044]
作为本发明优选的方案，所述挤出机各区段温度包括：一区温度220℃-250℃，二区温度220℃-250℃，三区温度230℃-250℃，四区温度230℃-250℃，五区温度220℃-240℃，六区温度220℃-250℃，七区温度220℃-250℃，八区温度220℃-250℃，九区温度220℃-250℃，机头温度245℃-265℃。
[0045]
以下为本发明典型但非限制性实施例：
[0046]
本发明实施例1-3提供了一种pc/pbt复合材料及其制备方法，所述实施例1-3中各组分的用量配比如表1所示：
[0047]
表1：实施例1-3中各组分用量表
[0048]
组成实施例1实施例2实施例3pc352515pbt32.942.952.9玻璃纤维303030结晶促进剂0.30.30.3抗氧剂0.30.30.3酯交换抑制剂111黑色染料0.50.50.5
[0049]
其中，实施例1中采用的pc为出光公司生产的fg1760硅氧烷共聚双酚a型pc树脂；pbt的粘度为1.0dl/g，为长春化工生产；玻璃纤维为无碱玻璃纤维；结晶促进剂为长链线性饱和羧酸钠盐布鲁格曼p250；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168；酯交换抑制剂为磷酸二氢钠分析纯；黑色染料为黑色母。
[0050]
实施例2中和实施例3中所用物料种类与实施例1中相同。
[0051]
实施例1-3中的pc/pbt复合材料的制备方法为：将配方量的经过干燥的pbt、pc、结晶促进剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和黑色染料混合后用双螺杆加料器连续均匀加入螺杆直径35mm，长径比l/d＝36的双螺杆挤出机主机筒中，将配方量的玻璃纤维从挤出机的侧喂料口加入，主机筒分段控制温度，从加料口至机头出口为230℃、240℃、250℃、250℃、250℃、245℃、245℃、245℃、245℃，255℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
[0052]
本发明对比例1-2提供了一种pbt材料及其制备方法：所述对比例1-2中各组分的用量配比如表2所示：
[0053]
表2：对比例1-2中各组分用量表
[0054]
组成对比例1对比例2pc 30pbt68.938.9玻璃纤维3030结晶促进剂0.30.3抗氧剂0.30.3酯交换抑制剂
ꢀꢀ
黑色染料0.50.5
[0055]
其中，对比例1和对比例2中所用各物料的类型与实施例1中相同。
[0056]
对比例1和对比例2中pbt材料的制备方法与实施例1中的制备方法相同。
[0057]
将实施例1-3和对比例1-2中得到产品在鼓风烘箱中于100℃干燥4小时后用塑料注射成型机注塑成标准样条，注塑温度250℃。注塑好的样条立即放入玻璃干燥器中在室温放置至少24小时后进行性能测试，性能测试结果如表3所示。
[0058]
实施例1-3和对比例1-2中产品性能参数方法如下：
[0059]
弯曲强度、弯曲模量：按iso 178方法评价；
[0060]
缺口冲击强度：按iso 179方法评价；
[0061]
透光率：使用lpkf tmg3透光率仪进行评价；
[0062]
平整度：注塑成零件后进行评价。
[0063]
表3：实施例1-3和对比例1-2产品性能测试结果表
[0064]
性能实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2弯曲强度mpa187199203205193弯曲模量mpa87928904895790128412缺口冲击强度kj/
㎡
8.89.09.29.54.3透光率％4239262122平整度(配合间隙)14182528/
[0065]
从表3的数据可知，添加了pc的pc/pbt玻纤增强材料的机械性能，随着pc含量的提高，有降低的趋势(对比例1，实施例1-3)；由于pc和pbt会发生酯交换反应，添加了酯交换抑制剂能大幅度改善整体材料的力学性能，使材料具有使用价值(对比例2，实施例1-3)；添加了pc的pc/pbt玻纤增强材料表面平整度，随着pc含量的提高而提高，配合间隙明显降低，有利于焊接，缩短焊接周期(对比例1，实施例1-3)。
[0066]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。