[发明专利]一种可焊接性良好的纤维增强PBT/ASA合金材料及其制备方法

说明书

本发明涉及了一种可焊接性良好的纤维增强PBT/ASA合金材料及其制备方法，具体由以下重量份的原料组成：PBT树脂35‑65份，ASA树脂10‑30份，导热剂3‑10份，增韧剂2～8份，表面改性的碳纤维10‑30份；其中，所述的表面改性的碳纤维是指丙烯酸酯预聚体处理的碳纤维。本发明以表面改性的碳纤维替代了传统的玻纤增强体。一方面，这种改性后的碳纤维表面覆盖有丙烯酸酯预聚体，能与基体中的ASA树脂形成更好的相互黏合作用，从而促进ASA树脂的分散分布状况，改善PBT/ASA合金材料的焊接牢度和平整性；另一方面，改性处理后的碳纤维不仅能赋予PBT/ASA材料更好的力学性能表现，而且与少量的导热助剂搭配使用后，合金材料的导热系数也明显提高，这对于避免PBT/ASA材料的热焊接不良现象尤其重要。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种可焊接性良好的纤维增强PBT/ASA合金材料及其制备方法。

背景技术

聚合物材料的特性与其分子链的特征结构有着密切的关系，如饱和碳氢分子链结构的聚乙烯PE、聚丙烯PP就这有良好的耐化学性和耐候性，而分子链中含有不饱和的碳碳双键的丁苯橡胶SBS就非常容易老化、黄变；聚酰胺材料中因极性酰胺基团形成分子间氢键，因而具有优良的力学性能；聚碳酸酯PC中因高刚性的苯环分子链具有极其突出的抗缺口冲击性能，因此，对于现代聚合物材料研究及其推广应用来说，如何准确理解、把握材料的基本特性与终端应用需求一直是非常值得深入探究的课题。

随着现代汽车工业的不断发展，一些车灯、内饰、燃油系统的功能件如前大灯及尾灯基座及电路控制板、燃油泵、滤清器、传感器、进气歧管、电器接插件等都已经普及应用了全塑化的选材，并采用激光焊接、红外焊接、超声波震动摩擦焊接等多种热焊接工艺，可以说塑料焊接技术水平高低已成为衡量汽车设计、生产、装配技术水平及新材料开发水平的标志之一。以近年来发展势头凶猛的新能源汽车为例，CN207422170U中记述一款加油箱充电口专用的多材质防水结构，其中上盖由聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯组成，下盖由聚酯、聚甲醛、ABS构成，上下盖通过热焊接的方式进行组装，因此，对上下盖选材的可焊接性都有较高的要求。

PBT也称聚对苯二甲酸丁二酯，具有规整的分子链结构及较高的结晶性，力学性能优良、耐高温及耐化学性好、电绝缘性能优异等特性，且与类似结构的PET(聚对苯二甲酸二乙酯)相比，可加工性能更好，因此，常用于汽车中电子电器件的理想选材，但对于热焊接专用的PBT材料来说，由于结晶倾向强的特性，其熔限区间(起始熔融温度T_s与熔融峰温度T_m的温度差)往往过短，导致焊接工艺的加工窗口过窄，造成表面易磨耗、虚焊、焊接强度低下等问题。现有的技术方案往往都聚焦于PBT树脂本身的改性，如CN102464870中提供了一种微晶PBT树脂，采用加入成核剂控制PBT晶体结构的方法，但并对其焊接性能的改善做明确的论证；CN106589849则提供了一种专用于超声波焊接的PBT材料，主要改进点在于玻纤增强体及少量的增韧剂的加入对改善PBT树脂的结晶倾向性进行有效控制，提高材料的焊接拉拔力。CN109233216中所提供的可激光焊接的玻纤增强PBT树脂，也采用了类似的技术方案，但加入了激光焊接专用的吸收剂，因此，其技术方案的应用领域也仅限于激光焊接这一类型，而对于应用更广、成本更低的红外焊接、超声波震动焊接并没不适用。

通常的做法是加入非晶形的多元共聚物如ASA，与其形成两相结构，降低PBT树脂的结晶性能，从而赋予其更快的熔融范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可焊接性良好的纤维增强PBT/ASA合金材料及其制备方法，针对现有不同焊接工艺所提出的不同材料需求点，一方面，通过加入非晶形的多元共聚物如ASA，与PBT树脂形成两相的合金结构，有效降低PBT树脂的结晶性能，从而赋予其更快的熔融范围；另一方面，通过加入表面改性的碳纤维，在起到结晶成核作用的同时，凭借碳纤维良好的导热性能，以及性质相近、尺寸更小的碳纳米管复配使用，使得焊接热量的吸收、传导、分散效果更好，从而改善与其他聚合物材料的可焊接性能。