CN111303532A - 一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法 - Google Patents

一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法 Download PDF

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巩祥壮
张杨
张锴
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周文
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Zhejiang Pret New Materials Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，激光焊接组合体分为透光组份和吸光组份，各组份材料由以下质量百分比的组分组成，透光组份：透光组份：高透光聚丙烯46.9～99.5％；成核剂：0～1％；增韧剂：0～20％；填充物0～30％；抗氧剂1010 0.1～0.3％；抗氧剂DSTP0.1～0.3％；抗氧剂168 0.1～0.3％；助剂‑7072 0.1～0.5％；助剂‑CaST 0.1～0.5％；吸光组份：聚丙烯44.1～99.5％；增韧剂0～20％；填充物0～30％；激光吸收剂0～2％；抗氧剂1010 0.1～0.3％；抗氧剂DSTP 0.1～0.3％；抗氧剂168 0.1～0.3％；助剂‑7072 0.1～0.5％；助剂‑CaST 0.1～0.5％；色粉0～2％；本发明的聚丙烯材料可以满足激光焊接对材料的要求，有助于聚丙烯材料在更多领域获得更加广泛的应用。

Description

一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法
技术领域
本发明涉及到一种激光焊接聚丙烯材料的制备方法，聚丙烯在使用过程中焊接是一种很重要的加工方法，激光焊接是一种应用越来越多的焊接方法，通过对产品配方进行设计，使得透光组份可以试激光有效穿透，增加吸光组份的激光吸收效率，使其满足激光焊接对材料的要求，对于增加聚丙烯材料的应用具有重要的意义。
背景技术
聚丙烯是目前市场占有率最高的通用塑料，聚丙烯具有质轻、无臭、无味、无毒、透明或半透明的颗粒，分子量一般在8～15万之间，成型性好、易于着色、吸水率低、化学稳定性好、电绝缘性能优良等优点，聚丙烯材料应用广泛，通常聚丙烯材料根据成型工艺的差别，用于主要分为以下几种：1.薄膜制品，聚丙烯用于薄膜制品的成型方式可以分为：吹膜薄膜、流延薄膜和双向拉伸薄膜；2、注塑制品：常见的注塑成型聚丙烯在汽车、电气、机械、仪表、日用品、建筑建材等领域应用十分广泛；3、挤塑制品的PP材料通常应用在管材、纤维、片材等应用较为广泛，另外聚丙烯材料还可以用作层压板、合成纸等领域。
焊接是塑料二次加工的主要方法之一，针对的对象是热塑性塑料，借助热塑性塑料受热熔融的特点，使两个塑料部件的表面同时受热熔融，使两个部件在外力的作用下结为一体，称为焊接。根据加热的方式不同，塑料焊接可分为热板焊接、感应焊接、高频焊接、热风焊接、挤出焊接、摩擦焊接、超声波焊接等。
激光具有方向性好、单色性好、相干性好、能量集中-脉冲瞬时功率大等优点，激光焊接是近年来发展起来的一种加工方法，影响激光焊接的主要因素：激光的透过能量、吸收激光后的发热性能和材料的热塑温度等因素，激光焊接要求上层为激光穿透层塑料、下层吸光塑料；聚丙烯材料作为应用最为广泛的通用塑料，目前作为激光焊接材料的应用较少，主要的原因是作为透光层材料的透光率不够和作为吸光层除黑色(炭黑)材料外，其它材料的吸光效率差等因素，解决聚丙烯材料作为透光和吸光材料的缺陷，使其满足激光焊接对材料的要求对丰富聚丙烯材料的二次加工方法具有重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，通过对材料选材和配方设计，增加了透光组份的激光穿透能力和吸光组份的激光吸收效率，并且相关添加剂是透明液体，对聚丙烯材料的配色不会产生影响，本发明对于丰富聚丙烯材料的二次加工方法具有重要的意义。
本发明为解决所提出的技术问题，采用的技术方案为：
一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其包括以下按重量百分比计的原料：
透光组份：
Figure BDA0002337676210000021
吸光组份：
Figure BDA0002337676210000022
Figure BDA0002337676210000031
所述高透光聚丙烯指的是无规共聚聚丙烯材料，分子链规整性差结晶度低、透光率高，熔指5-60g/10min(230℃，2.16kg)。
所述聚丙烯指的既可以均聚聚丙烯，也可以是聚丙烯，熔指5-60g/10min(230℃，2.16kg)。
所述的填充矿物可以是滑石粉、硫酸钡、硅灰石、晶须等矿物,目数1000-10000目。
所述的成核剂一种纳米包覆处理二氧化硅成核剂，成核效率高，有助于聚丙烯材料形成小的晶粒。
所述的抗氧剂是1010/DSTP/168/7072的混合物。
所述的色粉可以是无机色粉、染料或者颜料。
所述增韧剂是乙烯-辛烯共聚物(POE)，可以有效增加聚丙烯材料的韧性。
所述的激光吸收剂是纳米级液体材料，可有效吸收近红外附近的波长范围(波长吸收范围：850-1250nm，峰值1050nm)。具有添加量低、吸收效率高、对可见光无吸收、对制品颜色影响少等优点。
本发明提供一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，包括以下步骤：
透光组份：
按配方比例称取高透光聚丙烯、增韧剂、成核剂、抗氧剂1010、抗氧剂DSTP、抗氧剂168、助剂-7072、助剂-CaST；通过高速搅拌机混合均匀，备用；按照配方比例取填充矿物，备用。
(2)将上述混合原料通过主喂料口加入双螺杆挤出机，填充矿物通过侧喂料口加入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述透光组份聚丙烯材料。
吸光组份：
(1)按配方比例称取聚丙烯、增韧剂、填充矿物、激光吸收剂、抗氧剂1010、抗氧剂DSTP、抗氧剂168、助剂-7072、助剂-CaST、色粉；通过高速搅拌机混合均匀，备用；按照称配方比例取填充矿物，备用。
(2)将上述混合原料通过主喂料口加入双螺杆挤出机，填充矿物通过侧喂料口加入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述吸光组份聚丙烯材料。
与现有技术相比，本发明的优势在于：激光焊接作为热塑性塑料二次加工的方法越来越多，市场上满足激光焊接聚丙烯材料几乎是空白，本发明通过配方设计，对于透光组份通过基材和成核剂的使用，减少对光的吸收和反射，增加透光率。对吸光组份，在材料的配方中引入透明的激光吸收剂，不仅可以吸收激光，并且该添加剂是对颜色影响小，使不同颜色的聚丙烯均可以满足吸光组份的要求，本发明增加了聚丙烯材料的二次加工方法，对增加聚丙烯材料的应用具有重要的意义。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果表述的更加清楚，下面将结合具体的实施例，对本发明进行进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的具体实施例选用下列物料：
无规共聚聚丙烯A(PP-A)，PP673K，SABIC
无规共聚聚丙烯B(PP-B)，25MF1，SABIC
聚丙烯树脂1(PP-1)：熔融指数10，测试条件230℃*2.16kg；
聚丙烯树脂2(PP-2)：熔融指数50，测试条件230℃*2.16kg；
滑石粉：3000目，市售；
增韧剂：POE-168，市售；
抗氧剂1010：受阻酚类抗氧剂，瑞士CIBA公司；
抗氧剂DSTP：β,β”'-硫代二丙酸二硬脂酸酯，市售；
抗氧剂168：亚磷酸酯类抗氧剂，市售；
助剂-7072：亨斯曼化工；
助剂硬脂酸钙CaST：市售；
炭黑母粒2014，卡博特
成核剂：NanOsil ASD，Energy Strategy Associates Inc.
激光吸收剂OMNISTAB NIR,I.C.G Specialty Chemical Group
产品性能测试方法：
拉伸性能：按ISO 527方法，样条尺寸：170*10*4mm，速度:50mm/min。
缺口冲击强度：按ISO 179方法，样条尺寸：80*10*4mm。
燃烧残余：ISO 3451方法。
总透光率：按ISO 13468方法，样条尺寸：60*60*2mm。
焊接强度：对吸光层和透光层聚丙烯样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试，采用万能材料试验机，试验速度50mm/min，断裂的强度即为焊接强度。
实施例1：
透光组份
称取PP-A 3.42kg，PP-B 3.0kg，POE 1.4kg，成核剂80g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
吸光组份
称取PP-1 4.8kg，PP-2 1.5kg，POE 1.4kg，激光吸收剂200g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),状态调节24h后进行测试，对吸光层和透光层聚丙烯样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试表征焊接强度，以上测试结果见表1。
实施例2：
透光组份
称取PP-A 3.42kg，PP-B 3.0kg，POE 1.4kg，成核剂80g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
吸光组份
称取PP-1 4.7kg，PP-2 1.5kg，POE 1.4kg，色粉-炭黑100g，激光吸收剂200g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),状态调节24h后进行测试，对吸光层和透光层聚丙烯样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试表征焊接强度，以上测试结果见表1。
实施例3：
透光组份
称取PP-A 3.42kg，PP-B 3.0kg，POE 1.4kg，成核剂80g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
吸光组份
称取PP-1 4.7kg，PP-2 1.5kg，POE 1.4kg，色粉-钛白粉100g，激光吸收剂200g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-707250g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),状态调节24h后进行测试，对吸光层和透光层聚丙烯样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试表征焊接强度，以上测试结果见表1。
实施例4：
透光组份
称取PP-A 3.42kg，PP-B 3.0kg，POE 1.4kg，成核剂80g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
吸光组份
称取PP-1 4.7kg，PP-2 1.5kg，POE 1.4kg，色粉-氧化铁100g，激光吸收剂200g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-707250g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),状态调节24h后进行测试，对吸光层和透光层聚丙烯样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试表征焊接强度，以上测试结果见表1。
实施例5：
透光组份
称取PP-A 3.5kg，PP-B 3.0kg，POE 1.4kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
吸光组份
称取PP-1 4.8kg，PP-2 1.5kg，POE 1.4kg，激光吸收剂200g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),状态调节24h后进行测试，对吸光层和透光层聚丙烯样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试表征焊接强度，以上测试结果见表1。
比较例1：
透光组份
称取PP-1 3.42kg，PP-2 3.0kg，POE 1.4kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
吸光组份
称取PP-1 4.8kg，PP-2 1.5kg，POE 1.4kg，激光吸收剂200g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),状态调节24h后进行测试，对吸光层和透光层聚丙烯样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试表征焊接强度，以上测试结果见表1。
比较例2：
透光组份
称取PP-A 3.42kg，PP-B 3.0kg，POE 1.4kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
吸光组份
称取PP-1 5.0kg，PP-2 1.5kg，POE 1.4kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),状态调节24h后进行测试，对吸光层和透光层聚丙烯样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试表征焊接强度，以上测试结果见表1。
比较例3：
透光组份
称取PP-A 3.42kg，PP-B 3.0kg，POE 1.4kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
吸光组份
称取PP-1 4.9kg，PP-2 1.5kg，POE 1.4kg，色粉-炭黑100g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),状态调节24h后进行测试，对吸光层和透光层聚丙烯样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试表征焊接强度，以上测试结果见表1。
比较例4：
透光组份
称取PP-A 3.42kg，PP-B 3.0kg，POE 1.4kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
吸光组份
称取PP-1 4.9kg，PP-2 1.5kg，POE 1.4kg，色粉-钛白粉100g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),状态调节24h后进行测试，对吸光层和透光层聚丙烯样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试表征焊接强度，以上测试结果见表1。
比较例5：
透光组份
称取PP-A 3.42kg，PP-B 3.0kg，POE 1.4kg，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
吸光组份
称取PP-1 4.9kg，PP-2 1.5kg，POE 1.4kg，色粉-氧化铁100g，抗氧剂1010 10g，抗氧剂DSTP 10g，抗氧剂168 20g；助剂-硬脂酸钙CaST 10g，助剂-7072 50g，极性添加剂840R：200g，黑色母2014 100g；在高速搅拌机中混合均匀，得到混合物，备用；称取滑石粉2.0kg，备用
将上述混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(挤出机长径比为L/D＝36，螺杆直径为35mm)中，填充矿物通过侧喂料加入到挤出机中，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)160℃，180℃，210℃，215℃，215℃，220℃,220℃，220℃,225℃,230℃。主螺杆转速为450～550r/min，水槽温度20℃～50℃。挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥机干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于100℃干燥2h后在230℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),状态调节24h后进行测试，对吸光层和透光层尼龙样片(100*25*3.2mm)进行焊接，对焊接后的样条进行拉伸测试表征焊接强度，以上测试结果见表1和表2。
表1：实施例1-5的性能测试结果。
Figure BDA0002337676210000141
Figure BDA0002337676210000151
表2：比较例1-5的性能测试结果。
Figure BDA0002337676210000152
Figure BDA0002337676210000161
通过表1和表2的数据可以看出，透光组份选择高透光聚丙烯可以有效增加透光率，进而增加激光焊接强度，成核剂通过减小晶粒粒径减少对光的反射，可以使透光率略微增加，吸光吸收剂可以有效对激光的吸收，增加焊接强度，其效率远高于炭黑等常规色粉，并且激光吸收剂透明，不影响聚丙烯材料配色，使的不同颜色的聚丙烯材料均可作为吸光组份，本发明制备的可用于激光焊接聚丙烯材料的组合体填补了该领域的空白好，对于丰富聚丙烯材料的二次加工方法具有重要的意义。

Claims (10)

1.一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其特征在于：包括以下按重量百分比计的原料：
透光组份为：
Figure RE-FDA0002487321950000011
吸光组份为：
Figure RE-FDA0002487321950000012
2.根据权利要求1所述的一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其特征在于：所述高透光聚丙烯指的是无规共聚聚丙烯材料，分子链规整性差结晶度低、透光率高，熔指5-60g/10min(230℃，2.16kg)。
3.根据权利要求1所述的一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其特征在于：所述聚丙烯指的既可以均聚聚丙烯，也可以是聚丙烯，熔指5-60g/10min(230℃，2.16kg)。
4.根据权利要求1所述的一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其特征在于：所述增韧剂是乙烯-辛烯共聚物(POE)，可以有效增加聚丙烯材料的韧性。
5.根据权利要求1所述的一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其特征在于：所述的填充矿物可以是滑石粉、硫酸钡、硅灰石、晶须等矿物,目数1000-10000目。
6.根据权利要求1所述的一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其特征在于：所述的成核剂一种纳米包覆处理二氧化硅成核剂，成核效率高，有助于聚丙烯材料形成小的晶粒。
7.根据权利要求1所述的一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其特征在于：所述的抗氧剂是1010/DSTP/168/7072的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其特征在于：所述的色粉可以是无机色粉、染料或者颜料。
9.根据权利要求1所述的一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其特征在于：所述的激光吸收剂是纳米级液体材料，可有效吸收近红外附近的波长范围(波长吸收范围：850-1250nm，峰值1050nm)。具有添加量低、吸收效率高、对可见光无吸收、对制品颜色影响少等优点。
10.根据权利要求1-9任意之一所述一种激光焊接聚丙烯材料透光/吸光组合体及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
透光组份：
按配方比例称取高透光聚丙烯、增韧剂、成核剂、抗氧剂1010、抗氧剂DSTP、抗氧剂168、助剂-7072、助剂-CaST；通过高速搅拌机混合均匀，备用；按照配方比例取填充矿物，备用。
(2)将上述混合原料通过主喂料口加入双螺杆挤出机，填充矿物通过侧喂料口加入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述透光组份聚丙烯材料；
吸光组份：
(1)按配方比例称取聚丙烯、增韧剂、填充矿物、激光吸收剂、抗氧剂1010、抗氧剂DSTP、抗氧剂168、助剂-7072、助剂-CaST、色粉；通过高速搅拌机混合均匀，备用；按照称配方比例取填充矿物，备用；
(2)将上述混合原料通过主喂料口加入双螺杆挤出机，填充矿物通过侧喂料口加入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述吸光组份聚丙烯材料。
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