超声波塑料焊接是一种利用高频振动产生摩擦热，使塑料材料达到熔接温度并结合在一起的技术。它具有速度快、成本低、质量高、无需添加剂等优点，广泛应用于包装、医疗器械等领域。然而，要实现高效可靠的超声波塑料焊接，需要考虑塑料材料的选择和接头设计两个重要因素。本文将重点介绍超声波塑料焊接材料选择的原则和方法。

超声波塑料焊接材料选择的原则

超声波塑料焊接材料选择的原则是根据塑料的热性能、化学相容性和流动性来判断其可焊性。一般来说，具有以下特点的塑料更适合超声波焊接：

• 热性能：具有较宽的玻璃化温度（Tg）范围，即在一定温度区间内逐渐软化而不是突然熔化的非晶态或部分结晶态热塑性塑料。例如聚苯醚（PPO）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等1。

• 化学相容性：具有相似或相同的分子结构和极性，能够在分子层面上形成较强的键合力的塑料。例如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等2。

• 流动性：具有较低的熔体流动指数（MFI），即在一定温度和压力下流动性较差，能够保持足够的粘度和压力来传递超声能量并形成稳定的焊缝的塑料2。

根据这些原则，可以将常用的塑料材料分为以下四类：

• 易焊型：符合上述三个条件，可以与自身或相同类型的塑料进行超声波焊接，也可以与部分不同类型但相容性较好的塑料进行超声波焊接。例如PPO、ABS、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等12。

• 中等型：部分符合上述三个条件，可以与自身或相同类型的塑料进行超声波焊接，但与不同类型的塑料进行超声波焊接时需要注意温度、压力和时间等参数的调节。例如PE、PP、聚氨酯（PU）、尼龙（PA）等12。

• 难焊型：不符合上述三个条件，只能与自身或相同类型的塑料进行超声波焊接，且需要特殊的设备和工艺条件。例如聚氯乙烯（PVC）、醋酸纤维素（CA/B/P）、聚酰亚胺（PI）等12。

• 不可焊型：由于结构或性质的原因，无法通过超声波焊接技术进行连接的塑料。例如聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯硫醚（PPS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等12。

超声波塑料焊接材料选择的方法

根据上述原则，可以采用以下方法来选择超声波塑料焊接材料：

• 同种材料间的焊接：这是最简单也最常见的情况，只要选用同一种或相同类型的易焊型或中等型塑料材料，就可以实现良好的超声波焊接效果。例如ABS与ABS、PE与PE等2。

• 不同材料间的焊接：这是比较复杂也比较困难的情况，需要综合考虑两种不同材料之间的Tg、化学相容性和MFI，并根据其差异程度来确定是否可以进行超声波焊接以及如何进行参数调节。一般来说，两种材料之间Tg差异越小、化学相容性越好、MFI差异越小，就越容易实现超声波焊接。例如PC与ABS、PU与PA等2。

• 涂层或添加剂对材料选择的影响：有时为了提高塑料材料的表面质量或功能性能，会在其表面涂覆一层涂层或在其内部添加一些添加剂。这些涂层或添加剂可能会影响材料之间的超声波焊接效果，因此需要注意以下几点3：

• 涂层或添加剂应该具有与基材相似或相容的Tg和化学结构；

• 涂层或添加剂应该具有较低或较高的MFI，以便在超声波作用下被挤出或保持稳定；

• 涂层或添加剂应该尽量减少对基材传递超声能量和压力的阻碍；

• 涂层或添加剂应该尽量避免产生有害气体或残留物。

参考文献

1: Ultrasonic Welding Plastic Parts: Design Considerations - Stelray 2: Ultrasonic Plastic Welding | Emerson US 3: Which plastics are suitable for welding? | Herrmann Ultrasonics