一种耐高温的激光焊接玻璃纤维增强PP复合材料及其制备方法与流程

本发明属于分子复合材料改性，涉及一种耐高温的激光焊接玻璃纤维增强pp复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯（pp）是一种以为主链的聚合物，具有低极性，高结晶性、高强度、低蠕变、优异的尺寸稳定性等特点，通过不同方式改性后，应用于工业机械、汽车零件、精密仪器、电子电器等领域，俗称百折胶。

2、相比于普通玻纤增强聚丙烯，长玻纤增强聚丙烯拥有更高的强度和模量，可以更好地替代汽车中高成本的pa材料和钢铁材料，以达到轻量化的目的。汽车的前端模块，天窗，排水槽，仪表板骨架等部件使用长玻纤增强聚丙烯的比例越来越高。长玻纤改性聚丙烯因其优异的力学性能而得到广泛应用。近几年，激光焊接工艺在塑料改性行业比较盛行，激光焊接具有键合强度高、密封性高、产品应力低、焊接精度高、可远程同步摄影检测以及适合异性材料连接等优点，作为一种无接触、节能环保绿色的焊接方法，已经广泛应用与汽车工业，生物医疗制造和卫星机械制造等行业。

3、常用于激光焊接的工程塑料以pa和pbt为主，黑色产品中的透激光色粉与它们相容性很好，但是如果采用性价比更高的pp材料，由于pp本身极性低，现有常规黑色色粉以溶剂黑为主，与pp材料相容性很差，在高温或者溶剂侵蚀的情况下易析出，影响产品的正常使用。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明通过采用特定材料制备得到的透激光黑色色粉，解决了现有常规黑色色粉存在的与pp材料相容性很差，在高温或者溶剂侵蚀的情况下易析出的问题，使制备得到的玻璃纤维增强pp复合材料满足激光焊接的要求。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，一种耐高温的激光焊接玻璃纤维增强pp复合材料，所述复合材料按重量份计包括以下组分：

4、pp 50份-60份；

5、玻璃纤维 30份-40份；

6、透激光黑色色粉 0.1份-0.6份；

7、相容剂 3份-6份；

8、抗氧剂 0.5份-2份；

9、其中，透激光黑色色粉的制备方法包括：将有机颜料酞青蓝、酞青绿和颜料红与硅烷化合物在800rpm-1200rpm转速下搅拌混合，得到透激光黑色色粉；

10、所述酞青蓝的比表面积为64-72m²/g；所述酞青绿的比表面积为36-44m²/g；所述颜料红的比表面积为20-34m²/g。

11、作为本发明的优选方案，所述透激光黑色色粉的激光透过率为87%-93%。

12、作为本发明的优选方案，所述酞青蓝、酞青绿和颜料红的质量比为（3.5-4.5）:3:3。

13、作为本发明的优选方案，所述pp为均聚pp，其其熔融指数≥50g/10min。

14、作为本发明的优选方案，所述硅烷化合物的用量为透激光黑色色粉总质量的2%-4%；所述硅烷化合物选自[8-(环氧丙基氧)-正辛基]三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、5,6-环氧己基三乙氧基硅烷、苯乙烯乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷中的一种或几种组合。

15、作为本发明的优选方案，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

16、作为本发明的优选方案，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或硫代酯类抗氧剂中任意一种或至少两种的组合。

17、第二方面，本发明提供了前述复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

18、将配方量的pp、透激光黑色色粉、相容剂和抗氧剂混合均匀后，与玻璃纤维一起送入双螺杆挤出机，经过挤出造粒得到一种耐高温的激光焊接玻璃纤维增强pp复合材料。

19、作为本发明的优选方案，所述混合的温度为30℃-70℃，混合时间为3min-7min，混合在900rpm-1100rpm的搅拌速率下进行。

20、作为本发明的优选方案，所述双螺杆挤出机各区段的挤出温度为180℃-250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为170rpm-240rpm。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、通过采用特定材料制备得到的透激光黑色色粉，结合长玻璃纤维的使用，一方面可以使pp复合材料在满足黑度的条件下满足激光焊接工艺的要求，使其激光透过率＞15%（2mm色板）；另一方面在保证材料综合力学性能的情况下，提升材料的耐高温性能、耐溶剂腐蚀性能。可以替代pa或pbt激光焊接材料，大幅度降低了材料成本。

技术特征：

1.一种耐高温的激光焊接玻璃纤维增强pp复合材料，其特征在于，所述复合材料按重量份计包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述透激光黑色色粉的激光透过率为87%-93%。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述酞青蓝、酞青绿和颜料红的质量比为（3.5-4.5）:3:3。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述pp为均聚pp，其熔融指数≥50g/10min。

5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述硅烷化合物的用量为透激光黑色色粉总质量的2%-4%；所述硅烷化合物选自[8-(环氧丙基氧)-正辛基]三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、5,6-环氧己基三乙氧基硅烷、苯乙烯乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷中的一种或几种组合。

6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或硫代酯类抗氧剂中任意一种或至少两种的组合。

8.一种如权利要求1-7任一项所述复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为30℃-70℃，混合时间为3min-7min，混合在900rpm-1100rpm的搅拌速率下进行。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各区段的挤出温度为180℃-250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为170rpm-240rpm。

技术总结
本发明提供了一种耐高温的激光焊接玻璃纤维增强PP复合材料及其制备方法。所述复合材料按重量份计包括以下组分：PP 50份‑60份；玻璃纤维30份‑40份；透激光黑色色粉0.1份‑0.6份；相容剂3份‑6份；抗氧剂0.5份‑2份；其中，透激光黑色色粉的制备方法包括：将有机颜料酞青蓝、酞青绿和颜料红与硅烷化合物经高速搅拌混合，得到透激光黑色色粉。本发明通过采用特定材料制备得到的透激光黑色色粉，解决了现有常规黑色色粉存在的与PP材料相容性很差，在高温或者溶剂侵蚀的情况下易析出的问题，使制备得到的玻璃纤维增强PP复合材料满足激光焊接的要求。

技术研发人员：王晶,牛志海,王凯,王明义,张天荣,吴文安,肖晶,张文旭
受保护的技术使用者：上海聚威新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15