激光透射焊接以其高效、可靠、快捷、美观等优点,现已成为热塑性聚合物之间最具潜力的新型连接方法,并在汽车行业、电子器件封装、医疗器械等领域得到了广泛的应用。聚乙烯(PE)与聚甲醛(POM)是工业领域中广泛应用的聚合物材料,但这两种聚合物之间的极性、相容性等差异较大,无法通过激光透射焊接在一起。本研究利用两种不同的改性方法实现了聚乙烯与聚甲醛的激光透射焊接,对焊接强度的增强机理进行分析,并对等离子体处理聚乙烯与聚甲醛的激光透射焊接的工艺参数优化以及焊接温度场模拟进行研究。本研究的主要工作与成果如下:首先,对聚乙烯材料进行马来酸酐接枝改性,成功地实现了聚乙烯与聚甲醛的激光透射焊接。研究了接枝改性对材料光学属性以及热力学性能的影响,发现接枝改性对聚乙烯材料性能的影响较小。同时揭示了接枝改性聚乙烯与聚甲醛激光透射焊接强度的增强机理,研究发现:接枝改性聚乙烯与聚甲醛的相容性得到改善;焊接过程中产生的高压均匀小气泡会将上层熔融的聚乙烯材料压向下层聚甲醛表面的缝隙、凹坑,实现微铆接作用;接枝改性增大了聚乙烯材料的极性和表面自由能,这缩小了聚乙烯与聚甲醛的极性差异,使得分子间的相互扩散、缠结更加容易,激光焊接性能变好。其次,采用了另一种改性手段--等离子体处理来实现聚乙烯与聚甲醛的激光透射焊接。聚乙烯与聚甲醛经过等离子体处理后,可显著提高两者的激光透射焊接性能,而且相比于接枝改性,等离子体处理具有处理时间短、效果明显、环保无污染等优势。探究了等离子体处理对聚合物性能的影响,发现等离子体处理提高了聚乙烯材料的透射率,而它对聚甲醛材料光学属性的影响较小,并从聚合物表面自由能、表面形貌、表面化学组分等方面详细地揭示了等离子体处理聚乙烯与聚甲醛激光透射焊接强度的增强机理。研究发现:等离子体处理显著提高了聚合物的表面自由能,提高了聚合物表面的润湿性;聚合物表面粗糙度的增加和均匀气泡的产生使得聚合物在激光透射焊接过程中容易形成机械微铆接;含氧基团(如O-C=O和C-O等)的形成提高了聚乙烯与聚甲醛之间的相容性,这三个方面都有效地增强了两者的激光透射焊接性能。然后,对等离子体处理聚乙烯与聚甲醛的激光透射焊接进行工艺研究与优化。利用旋转中心复合设计(CCRD)对等离子体处理PE与POM的激光透射焊接进行实验方案设计,同时利用响应面法(RSM)建立了焊接强度与各工艺参数(等离子体处理时间、激光焊接功率、激光扫描速度)之间的数学模型。通过对所建模型的分析,得出各工艺参数对焊接强度的交互式影响,并对工艺参数进行优化,得出最优的工艺参数组合。最后,采用有限元分析软件ANSYS对等离子体处理的聚乙烯与聚甲醛激光透射焊接过程进行温度场模拟,建立PE与POM激光透射焊接的温度场有限元分析模型,并分析了不同时刻下、不同焊接功率下以及不同扫描速度下的温度场变化规律。同时通过对比焊缝宽度的模拟计算值与实验值来验证所建立的温度场有限元分析模型的可靠性与准确性。本文为实现聚乙烯与聚甲醛的激光透射焊接提供了解决方法和技术支持,同时,也为实现相容性较差的异种聚合物之间的激光透射焊接提供了新方法、新思路,并对异种聚合物激光透射焊接的机理研究奠定了理论基础。