1.塑料热属性和分子扩散
热塑性塑料可以分为非结晶（有时称为无定形）和半结晶两大类。对于每一种非结晶热塑性塑料，存在一个狭窄的温度区域。在这个温度区域以上，材料会变得具有粘性或者橡胶状态；而在这个温度区域以下，材料会变的坚硬和相对脆性。这个温度区域称为玻璃化转变温度Tg。Tg可以通过特定体积塑料在不同温度下观察得到，如下图。非结晶塑料温度必须达到Tg以上才能发生焊接，是塑料焊接的必要条件。
图1 非结晶塑料玻璃化转变温度Tg
半结晶热塑性塑料由结晶区和非结晶区组成。为了使这些聚合物流动，它们的温度必须高于结晶熔点Tm，如下图所示，这是所有结晶区域消失的温度。半结晶热塑性材料通常有一个Tg（与非晶区有关），和一个Tm（与结晶区有关），且Tm>Tg。粘性流动一般只会发生Tm以上。
图2 结晶塑料熔点Tm
热塑性塑料的焊接依赖于接合面的温度。对于非结晶塑料，该温度必须大于Tg；对于半结晶塑料，该温度必须大于Tm。在Tg或者Tm温度以上，焊接区域的分子链流动性增加，在焊接界面相互扩散和纠缠。这就是形成焊缝并产生强度的基本原理。
如下图，当界面无扩散，无法形成焊接。部分扩散，形成弱焊接。完全扩散，形成强焊接。
2 塑料焊接模型
焊接过程：将温度高于玻璃化转变温度或熔点的两块材料，在足够的压力下接触并保持一段时间，以形成紧密的焊缝。在1981年，Wool提出了焊接模型，将焊接过程分为五个阶段。
- surface rearrangement
- surface approach
- wetting 润湿
- diffusion 扩散
- randomisation
（翻译词汇选择困难，因此此处英文）
同时，Wool 根据五个阶段研究，定义了一个函数W。
G=W（t,T,P,M）
G--分离两个焊接件的机械能，可以表征焊接强度；t--接触时间；T--温度；P--接触压力；M--分子量。
3 焊接主要参数对焊接的影响
焊接的主要参数：温度、焊接压力、焊接时间和分子量（即塑料种类）。根据实验观察和再现理论，可以得出下表所述的推论。
因此，对于实际焊接过程，为了获得良好的焊接强度，我们只需要对焊接温度、焊接压力和焊接时间三个主要参数，进行一轮或者几轮的DOE试验，作为主要参数优化的方向。
閱讀更多 塑料焊接盧其輝 的文章
