一种玻纤增强高透光可激光焊接的尼龙复合材料及其制备
方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种尼龙复合材料及其制备方法，尤其是
一种玻纤增强高透光可激光焊接的尼龙复合材料及其制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
[0002] 尼龙是一种用途广泛的工程塑料，与其他工程塑料相比具有优异的机械性能和较好的热性能，如高强度、高模量、高硬度；相对较高的热
变形温度，本身是半透光粒子，色泽均匀，加入玻璃
纤维增强，机械强度等大幅提高，但透光度会随之下降，耐热级别也明显提高，热变形温度可达250℃(1.8MPa)；此外还表现出优异的自润滑
耐磨性、抗疲劳、耐蠕变性；良好的耐油和
溶剂性。但是由于酰胺基的亲
水性，尼龙的吸水性高，导致其尺寸
稳定性较差，在高湿度环境下性能下降明显。通过填充办法可大幅提高其综合性能，改善不足，所以玻璃纤维填充成为一个非常常见的尼龙改性方法。随着
汽车、机械、电器等行业的不断发展，对材料的使用也不断的提出新的要求，轻量化、高性能、环保成为了新的趋势，大量的金属材料被工程塑料所取代，尼龙作为其中的代表占着很重要的地位。通用的玻璃纤维增强改性尼龙作为一个很经典的方式为很多厂家使用生产，在现阶段的市场上销量很大，不同厂家的产品在性能和稳定性上也存在一定差异，根据不同要求填充量也有分别，国外的厂家如Dupont、BASF、Rhodia等，根据不同需求分为不同的品级，如高刚性、抗紫外、耐磨、超韧等等。尼龙材料做为许多功能件被广泛应用，特别是许多壳体类材料上使用越来越多，并且装配顺序对后期加工提出了新的要求，激光焊接就是其中发展最快的新工艺之一。激光焊接是利用高
能量密度的
激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光
辐射加热
工件表面，表面热量通
过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、
峰值功率和重复
频率等参数，使工件
熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。与传统塑料焊接工艺相比，激光焊接具有焊接强度高，加热和冷却速度极快，热影响区小，焊接应
力和变形很小；非
接触加工，
对焊件不产生外力作用，可焊接难于接触的部位；焊接工艺稳定，
焊缝表面和内在
质量好，性能高；激光在
真空、空气及某种气体环境中均能施焊，通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接等诸多优点。激光焊接也对材料提出了新的要求，要求材料能够最高限度的让激光光束穿过，以确保焊接部位得到足够的能量，然而现有尼龙复合材料的透光度低，不能满足激光焊接的需要。
发明内容
[0003] 本发明针对
现有技术存在的
缺陷，提出一种玻纤增强高透光可激光焊接尼龙复合材料及其制备方法，优选尼龙和玻璃纤维原料，在玻璃纤维增强的
基础上，高透光复合协效剂等成分，在保持材料优异机械性能的前提下，将材料的透光率大幅提高，保证激光能量最大限度的穿过材料投射在焊接的部位。
[0004] 本发明通过以下具体的技术方案解决技术问题，一种玻纤增强高透光可激光焊接尼龙复合材料，由以下重量份的原料组成：
[0005]
[0006]
[0007] 本发明通过以下技术方案进一步解决技术问题：
[0008] 所述尼龙为尼龙66和/或尼龙6，尼龙66和尼龙6的
树脂特征
粘度为：2.2-2.8，保证了材料整体的流动性和加工型。
[0009] 所述无
碱无砷短玻璃纤维的玻纤直径为9-11μm，长度3-4.5mm，提供了优异的机械性能，其直径更细，在加工中分散更均匀，能有更好的分散和表现，高透光复合协效剂显著提高材料整体的透光性，同时对性能几乎无影响。
[0010] 所述高透光复合协效剂为无定型尼龙、芳香族尼龙中的至少一种。
[0011] 所述其他助剂是
硅氧烷
偶联剂、抗氧剂或
脱模剂中的至少一种，对材料的加工性、脱模性、抗氧化性和良好的制件表观可提供保障。
[0012] 所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，三[2.4-二叔丁基苯基]
亚磷酸酯中的至少一种；所述脱模剂为有机硅、
脂肪酸盐中的至少一种。
[0013] 每组分使复合材料在某一方面性能增强的同时也会对其他性能产生影响，所以各组分的使用量和不同类别相互之间的配合、协效性也是本发明的核心之一，按照上述配伍可以在保证机械性能的前提下提高材料的透光率。
[0014] 本发明进一步提供玻纤增强高透光可激光焊接尼龙复合材料的制备方法，其步骤为：
[0015] 步骤一、按照所述重量要求称取原料；
[0016] 步骤二、将尼龙、高透光复合协效剂、其他助剂在高混机中混合均匀，混料时间3-5min；
[0017] 步骤三、将混合好的原料加入双螺杆
挤出机中，在温度240-275℃，螺杆转速250-400rpm下与玻璃纤维一起熔融共混，挤出
造粒，即得。
[0018] 本发明通过配方和工艺的调整，将材料的光束透过性大幅增加，使得相同焊缝
位置的焊接强度、深度都大幅提高，降低能耗，延长设备寿命；一些厚壁和结构复杂制件的激光焊接工艺得以应用，使得激光焊接工艺在应用范围得到拓展，更加的节能、环保。该复合材料主要应用于汽车、机械、
电子电器等行业中的
轴承罩盖、电器
接线盒、壳体等，特别适用于激光焊接领域和对材料透光率有很高要求的领域。其有益效果是：产品具有高强度、高
刚度的同时，材料总透光率提高50％，实际使用中激光光线透过度高，焊接强度大幅提高，同时做到了对环境、人类的安全、环保和无污染性。满足了激光焊接领域的需求。后期的加工成本也得到了很好的控制。
具体实施方式
[0019] 以下通过
实施例对本发明进行进一步说明：
[0020] 下面结合具体实施例对本发明一种玻纤增强高透光可激光焊接尼龙复合材料做进一步详细说明。
[0021] 生产主要使用的设备：高混机：将物料均匀混合3-5min；双
螺杆挤出机：机筒温度：240-275℃，螺杆转速：250-400rpm；水槽、切粒机。
[0022] 实施例1
[0023] 尼龙66的树脂特征粘度为：2.2-2.8，68.4重量份；
[0024] 无碱无砷短切玻璃纤维，玻纤直径为9-11μm，30重量份；
[0025] 其他助剂：氧烷偶联剂：KH560，抗氧剂：1098、168复配，脱模剂：有机硅类，按照(1：2：5的重量比)共1.6重量份。
[0026] 实施例2
[0027] 尼龙66的树脂特征粘度为：2.3-2.5，63.4重量份；
[0028] 无碱无砷短切玻璃纤维，玻纤直径为9-11μm，30重量份；
[0029] 高透光复合协效剂：PA1269，5重量份；
[0030] 其他助剂：氧烷偶联剂：KH560，抗氧剂：1098、168复配，脱模剂：脂肪酸盐类，按照(1：2：5的重量比)共1.6重量份。
[0031] 实施例3
[0032] 尼龙66的树脂特征粘度为：2.2-2.8，58.4重量份；
[0033] 无碱无砷短切玻璃纤维，玻纤直径为9-11μm，30重量份；
[0034] 高透光复合协效剂：PA1269，5重量份；TM0251，5重量份；
[0035] 其他助剂：氧烷偶联剂：KH560，抗氧剂：1098、168复配，脱模剂：有机硅(硅
酮)，按照(1：2：5的重量比)共1.6重量份。
[0036] 实施例4
[0037] 尼龙66的树脂特征粘度为：2.2-2.8，58.6重量份；
[0038] 预处理的无碱无砷短切玻璃纤维，玻纤直径为9-11μm，30重量份；
[0039] 高透光复合协效剂：PA1325，10重量份；
[0040] 其他助剂：抗氧剂：1098、168复配，脱模剂：脂肪酸盐类，按照(2：5的重量比)共1.4重量份。
[0041] 实施例5
[0042] 尼龙66的树脂特征粘度为：2.2-2.8，35.8重量份；
[0043] 尼龙6的树脂特征粘度为：2.2-2.8，18重量份；
[0044] 预处理的无碱无砷短切玻璃纤维，玻纤直径为9-11μm，30重量份；
[0045] 高透光复合协效剂：PA1325，10重量份；PA1269，5重量份；
[0046] 其他助剂：抗氧剂：1098、168复配，脱模剂：脂肪酸盐类，按照(2：4的重量比)共1.2重量份。
[0047] 实施例6
[0048] 尼龙66的树脂特征粘度为：2.2-2.8，35.8重量份；
[0049] 尼龙6的树脂特征粘度为：2.2-2.8，18重量份；
[0050] 预处理的无碱无砷短切玻璃纤维，玻纤直径为9-11μm，30重量份；
[0051] 高透光复合协效剂：PA1325，15重量份；
[0052] 其他助剂：抗氧剂：1098、168复配，脱模剂：脂肪酸盐类，按照(2：4的重量比)共1.2重量份。
[0053] 实施例7
[0054] 尼龙66的树脂特征粘度为：2.2-2.8，29.2重量份；
[0055] 尼龙6的树脂特征粘度为：2.2-2.8，14.6重量份；
[0056] 预处理的无碱无砷短切玻璃纤维，玻纤直径为9-11μm，40重量份；
[0057] 高透光复合协效剂：PA1325，10重量份；PA1269，5重量份；
[0058] 其他助剂：抗氧剂：1098、168复配，脱模剂：脂肪酸盐类，按照(2：4的重量比)共1.2重量份。
[0059] 利用上述实施例的配方制备复合材料，具体的方法是：
[0060] 步骤一：按照每个实施例的重量要求称取原料；
[0061] 步骤二：将尼龙66、尼龙6、高透光复合协效剂和其他助剂在高混机中混合均匀，混料时间3-5min；
[0062] 步骤三：将混合好的原料加入
双螺杆挤出机中，在温度：240-275℃，螺杆转速：250-400rpm下与玻璃纤维一起熔融共混，挤出造粒，即得产品。
[0063] 上述实施例制备得到的产品性能测试结果如下表所示：
[0064]
