[发明专利]热塑性组合物、制备方法及其制品

说明书

由熔融共混下述的组合的方法制备的激光可焊接的组合物：部分结晶的热塑性聚酯组分如聚(对苯二甲酸丁二酯)、具有大于150ppm至10,000ppm的弗里斯重排的无定形热塑性聚碳酸酯、以及填料如玻璃纤维。激光可焊接的组合物具有至少300ppm的聚碳酸酯芳基羟基端基含量，并且在960纳米处提供了改善的近红外透射。也公开了焊接由可焊接的组合物制造的组件的方法和由其制造的焊接制品。

技术领域

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

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。

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。

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。

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。

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。

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ISO 306在120℃/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。

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。

为了增加PBT类组合物的激光透明度，已经研究了一种方法是将PBT与无定形组分(如聚碳酸酯或聚酯碳酸酯)共混。在DE 10230722(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。