一种具有高超声波焊接强度的PPO/HIPS合金及其制备方法与流程

一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金及其制备方法
技术领域
1.本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金。


背景技术：

2.聚苯醚(简称ppo)是一种具有优异的耐水解性、耐高温、阻燃性以及具有非常低的介电损耗和介电常数的无定型热塑性工程塑料，但由于纯ppo的粘度大，熔融困难，加工性能极差，通常需要与其他树脂共混进行改性改善其加工成型性，常见的是与hips共混改性，目前广泛应用在水处理、光伏、电子电器等行业。
3.在吸尘器内部分水器产品上，由于ppo/hips耐水解优异和高耐热等特点，已成为分水器零件的首选材料。目前市面上主流的焊接工艺有超声波焊接、热板焊接、振动摩擦焊接、激光焊接等。其中，超声波焊接工艺由于其快速、灵活、焊接过程稳定且无需焊接助剂或保护气体，也不产生有害气体、可焊接结构相对较复杂的零件等优点，已成为目前用于焊接的首选焊接工艺。
4.然而，分水器零部件由于结构的限制，其结构壁厚相对非常薄弱，在超声波焊接过程中，焊接结合强度不够，存在漏水、漏气等问题。因此，开发一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金是非常有实际意义的。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金及其制备方法。
6.本发明的目的可以通过以下方案来实现：
7.本发明提供了一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金，所述ppo/hips合金的原料包括以下重量份数的各组分：
[0008][0009][0010]
所述的聚苯醚树脂1为氨基官能化聚苯醚树脂。
[0011]
所述的聚苯醚树脂2为通用聚苯醚树脂，粘度为30-50cm3/g，聚苯醚树脂1与聚苯醚树脂2的总重量份数优选为30-75份。通过通用的聚苯醚树脂，调控粘度和冲击性能。不同的聚苯醚，作用不同，如果选择高粘度的，会提升冲击性能，如果是选择低粘度，可以降低粘度，提高流动性。
[0012]
所述的ps树脂为通用透明gpps，透明度90-92％。透明度越高，超声波焊接传递能量越多，同时ps树脂能进一步提高合金树脂的流动性，提高焊接强度。
[0013]
所述的相容剂包括马来酸酐接枝的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs-mah)、马来酸酐接枝的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sebs-mah)中的一种或者两种。其它相容剂(如pp-mah)与ppo/ps的相容性不好。ppo1中的氨基与相容剂中马来酸酐在焊接过程中，进一步发生反应，当受到一定的焊接压力，继续交联反应，焊接强度提升。
[0014]
所述的黑色母是以聚碳酸酯为载体的炭黑母粒，超声波焊接时，炭黑能吸收大量热量，吸收热量后，熔融状态更好，越有利于俩界面之间的结合，越有利于焊接强度提升。若不制备母粒，有分散不均问题，会导致吸收能量不均匀，焊接时，吸收能量不均导致不同位置焊接强度不一致。同时吸收大量热量也有利于氨基、羟基与相容剂中马来酸酐的反应加速，交联反应更彻底，提升焊接强度。
[0015]
所述其它助剂包括5-15份的增韧剂、0.1-1份的抗氧剂、0.1-1份的润滑剂。
[0016]
所述的增韧剂包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、氢化sbs(sebs)中的一种或者几种。
[0017]
所述的抗氧剂包括受阻分类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，如市售抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂245、抗氧剂1010中的一种或者几种。
[0018]
所述的润滑剂包括季戊四醇酯、硅酮粉、乙撑双硬脂酰胺中的一种或者几种。
[0019]
本发明还提供了一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0020]
(1)按配比称取原料，置于高速混合机内搅拌，混合均匀；
[0021]
(2)经计量装置送入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出，冷却造粒，得到具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金。
[0022]
步骤(2)中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，螺杆转速为400-600r/min。
[0023]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0024]
(1)本发明通过添加氨基官能化的ppo树脂，在超声波焊接过程中，释放大量的热量，使两个需焊接的塑料接触面快速熔化，经加上一定压力后，界面处ppo中的氨基与相容剂中马来酸酐发生交联反应(焊接件制备时，该基团反应不完全)，界面结合强度变大，达到提高制件焊接强度的效果。
[0025]
(2)除此之外，本发明通过添加以聚碳酸酯为载体的炭黑色母，超声波焊接时，炭黑自身能吸收大量的热量，另外聚碳酸酯中存在大量的端羟基，在焊接过程中，进一步发生反应，当受到一定的压力，与相容剂中的马来酸酐发生反应，进一步也提升了制件之间的超声波焊接强度。
[0026]
(3)本发明所述具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金非常适合于结构相对薄弱的吸尘器内部分水器上。
具体实施方式
[0027]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实例在本发明技术方案的前提
下进行实施，提供了详细的实施方式和具体的操作过程，将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明。需要指出的是，本发明的保护范围不限于下述实施例，在本发明的构思前提下做出的若干调整和改进，都属于本发明的保护范围。
[0028]
本发明的实施例和对比例中
[0029]
聚苯醚树脂1由四川东材科技提供(参照专利一种氨基化聚苯醚的制备方法中实施例1制备，cn201110444346.7)，直接使用；
[0030]
聚苯醚树脂2为蓝星化工lxr035；
[0031]
ps树脂为赛科123p；
[0032]
增韧剂为锦湖k-9151；
[0033]
相容剂为kraton sebs 1901；
[0034]
抗氧剂为ciba1076、168；
[0035]
润滑剂为loxiol p-861；
[0036]
黑色母为票卡p121。
[0037]
实施例1
[0038]
一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0039]
(1)按照重量称取各组分：
[0040][0041]
(2)将上述原料按配比置于高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，螺杆600转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金。
[0042]
实施例2
[0043]
一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0044]
(1)按照重量称取各组分：
[0045][0046]
(2)将上述原料按配比置于高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，螺杆600转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金。
[0047]
实施例3
[0048]
一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0049]
(1)按照重量称取各组分：
[0050][0051]
(2)将上述原料按配比置于高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，螺杆600转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金。
[0052]
实施例4
[0053]
一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0054]
(1)按照重量称取各组分：
[0055][0056]
(2)将上述原料按配比置于高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，螺杆600转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金。
[0057]
实施例5
[0058]
一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0059]
(1)按照重量称取各组分：
[0060][0061]
(2)将上述原料按配比置于高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，螺杆600转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金。
[0062]
实施例6
[0063]
一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0064]
(1)按照重量称取各组分：
[0065][0066]
(2)将上述原料按配比置于高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，螺杆600转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金。
[0067]
对比例1
[0068]
一种ppo/hips合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0069]
(1)按照重量称取各组分：
[0070][0071]
(2)将上述原料按配比置于高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，螺杆600转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到ppo/hips合金。
[0072]
对比例2
[0073]
一种ppo/hips合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0074]
(1)按照重量称取各组分：
[0075][0076]
(2)将上述原料按配比置于高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，螺杆600转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到ppo/hips合金。
[0077]
对比例3
[0078]
一种ppo/hips合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0079]
(1)按照重量称取各组分：
[0080][0081]
(2)将上述原料按配比置于高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，螺杆600转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到ppo/hips合金。
[0082]
对比例4
[0083]
一种ppo/hips合金及其制备方法，该方法与实施例基本相同，区别在于未加ps树脂。
[0084]
各实例及对比例各组分见表1
[0085]
表1
[0086][0087]
上述各实例按照表2标准进行性能检测：
[0088]
表2
[0089][0090][0091]
备注1：将实施例1～6以及对比例1-4材料注塑超声波焊接样条，然后进行超声波焊接实验(焊接时间0.8s、保压时间0.4s、延长时间0.4s)，冷却24h后，按照gb/t 1040标准进行拉伸强度测试并记录数据。
[0092]
并得到各实例产品性能见表3：
[0093]
表3
[0094][0095]
对比实施例1、4、5与对比例1的超声波焊接强度可知，随着氨基官能团化聚苯醚树脂含量的提升，焊接强度越大；对比实施例1-3与对比例3的测试结果可以看出：随着相容剂含量的提高，初始冲击强度越高，超声波焊接强度也越高，当含量超过5％时，焊接强度没有明显提升，可能是马来酸酐与氨基反应完全，再继续提升相容剂含量，导致提升不明显；对比实施例2与对比例2的实验结果可知：添加黑色母的超声波焊接强度有显著提升；本技术的具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金非常适合于结构相对薄弱的吸尘器内部分水器上。
[0096]
以上对本发明所提供的一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金的制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施进行了阐述，对于本技术的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做若干改进，这些改进同样也视为本发明的保护范畴。

技术特征：
1.一种具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金，其特征在于，所述ppo/hips合金的原料包括以下重量份数的各组分：2.根据权利要求1所述的ppo/hips合金，其特征在于，所述的聚苯醚树脂1为氨基官能化聚苯醚树脂。3.根据权利要求1所述的ppo/hips合金，其特征在于，所述的聚苯醚树脂2为通用聚苯醚树脂，粘度为30-50cm3/g。4.根据权利要求1所述的ppo/hips合金，其特征在于，所述的ps树脂为通用透明gpps，透明度90-92％。5.根据权利要求1所述的ppo/hips合金，其特征在于，所述的相容剂包括马来酸酐接枝的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或者两种。6.根据权利要求1所述的ppo/hips合金，其特征在于，所述的黑色母是以聚碳酸酯为载体的炭黑母粒。7.根据权利要求1所述的ppo/hips合金，其特征在于，所述其它助剂包括5-15份的增韧剂、0.1-1份的抗氧剂、0.1-1份的润滑剂。8.根据权利要求7所述的ppo/hips合金，其特征在于，所述的增韧剂包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化sbs中的一种或者几种；抗氧剂包括受阻分类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或者几种，具体包括抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂245、抗氧剂1010中的一种或者几种；润滑剂包括季戊四醇酯、硅酮粉、乙撑双硬脂酰胺中的一种或者几种。9.一种如权利要求1所述的ppo/hips合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将原料按配比称取，搅拌，混合均匀；(2)经计量装置送入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出，冷却造粒，得到具有高超声波焊接强度的ppo/hips合金。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，双螺杆挤出机从加料口到口模的温度分别设置为：1-2区为1801220℃，3-5区为2301250℃，6-10区为2401270℃，螺杆转速为400-600r/min。

技术总结
本发明涉及一种具有高超声波焊接强度的PPO/HIPS合金及其制备方法，包括聚苯醚树脂、PS树脂、相容剂、黑色母和其它助剂，其中聚苯醚树脂为氨基官能化的聚苯醚，黑色母是以聚碳酸酯为载体的炭黑母粒。本发明通过添加氨基官能化的PPO树脂，在超声波焊接过程中，释放大量的热量，使两个需焊接的塑料接触面快速熔化，经加上一定压力后，界面处PPO中的氨基与相容剂中马来酸酐发生交联反应，界面结合强度变大，达到提高制件焊接强度的效果。添加以聚碳酸酯为载体的炭黑色母，超声波焊接时，炭黑自身能吸收大量的热量，另外聚碳酸酯中存在大量的端羟基，与相容剂中的马来酸酐发生反应，进一步也提升了制件之间的超声波焊接强度。也提升了制件之间的超声波焊接强度。


技术研发人员：王敏 查超 杨兴文 高亮
受保护的技术使用者：上海锦湖日丽塑料有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/6