塑料的激光可焊性分析及常用的添加劑有哪些？

激光焊接塑料的可焊性主要由以下因素決定:

①塑料的光學(xué)特性，即要求上層塑料具有一定的激光透過(guò)率，使得部分激光能夠順利到達(dá)下層界面，實(shí)現(xiàn)塑料加熱;

②物化性質(zhì)(熔融溫度)，即要求上下層塑料熔點(diǎn)接近，如果兩種塑料的熔融溫度差別過(guò)高，可能導(dǎo)致一種材料發(fā)生熔融時(shí)另一種材料發(fā)生熱降解從而降低焊接強(qiáng)度;

③相容性，即塑料之間的相容性決定了熔融狀態(tài)下分子鏈之間的相互擴(kuò)散的難易程度，也決定了焊接質(zhì)量的好壞。

根據(jù)目前塑料的使用范圍和場(chǎng)景，結(jié)合塑料的可焊性，可以將熱塑性塑料焊接進(jìn)行分類。如下圖示從塑料的可焊性分析出發(fā)，介紹不同添加劑及其添加方式對(duì)可焊性的影響，并給出塑料與塑料焊接和塑料與其他材料焊接的實(shí)例。

從材料角度，我們還需要注意的是:

①激光焊接同樣受到兩種聚合物相容性及熔融溫度差異的影響，兩者相容性越好或熔融溫度越接近越容易進(jìn)行激光焊接工藝，并獲得更高質(zhì)量的焊接強(qiáng)度。如圖所示，PC/ABS與PMMA或PC、PC與PBT、ABS與PBT都可以很好地進(jìn)行焊接。

②當(dāng)吸收層聚合物將激光能量轉(zhuǎn)化為熱能發(fā)生熔融時(shí)，體積會(huì)發(fā)生膨脹，因此有必要在上下兩層件通過(guò)夾具施加一定的夾持力以避免焊接界面因膨脹變形。不僅如此，夾持力同時(shí)確保熱能在兩層間更好地進(jìn)行傳導(dǎo)，保證兩種聚合物能夠同時(shí)熔融從而獲得更高的焊接強(qiáng)度。

另外，在激光焊接工藝的選擇上，激光器功率過(guò)高或焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易造成材料熔融過(guò)度導(dǎo)致降解,為達(dá)到理想的焊接質(zhì)量應(yīng)該選擇合適的激光功率、掃描速度及焊接時(shí)間。

與傳統(tǒng)塑料焊接工藝不同，激光焊接利用激光輻射能量對(duì)兩種聚合物進(jìn)行焊接，不僅在聚合物選擇上具有廣泛的適用性，更具備焊縫美觀、焊接靈活、焊接強(qiáng)度高的特點(diǎn)。

同時(shí)，塑料激光焊接針對(duì)材料特性提出了特殊要求--激光的選擇性吸收與透過(guò)。為獲得滿意的制件，不僅需要對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，合適材料的選擇至關(guān)重要!

添加劑的種類

為了提高塑料對(duì)激光的吸收、分散效果，可以在塑料中引入一些添加劑(包括吸收劑和分散劑)。常見的激光吸光劑包括炭黑、玻璃纖維(GF)、碳纖維(CF)、碳納米管、染料、Clearweld及金屬等。需要說(shuō)明的是，有時(shí)一種添加劑既可以作為激光吸收劑，也可以作為激光分散劑，即兩者的分類是相對(duì)而言的。焊接過(guò)程中現(xiàn)有的添加劑主要為碳材料、玻璃纖維、金屬薄膜/金屬顆粒、Clearweld。