本发明属于改性高分子复合材料
技术领域：
，具体涉及一种具有优良热熔焊接强度的阻燃增强聚酰胺组合物及由其制备的模塑制品。
背景技术：
：触头支持组件是微型断路器的核心组成部件，其由触头支持、动触头和软连接组成。当前触头支持的材料常选用塑料，动触头和软连接的材料常选用t2铜，将三个独立的零件组合时，动触头与软连接为电阻焊接，触头支持与动触头的组合比较多样，一般的公司利用螺钉或者铆钉固定，甚至有些公司利用胶水粘接，技术较成熟的公司利用高温热熔焊接手段。因触头支持组件安装至微型断路器产品后，会随着产品机构的动作而动作，动触头上会承受一定的压力，且会有额定的电流甚至过载电流流经，所以即使是高温热熔焊接手段制造的触头支持组件在使用时也会有松脱的可能。一旦动触头松脱，会导致断路器的报废，甚至对整个电路造成很大的危害。因此触头支持组件的各零件间的组合是否牢固对断路器产品的性能极为重要。交流电阻焊是高温热熔焊接的一种常用方式，其利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。为确保断路器产品不因触头支持组件的动触头过早松脱导致断路器提早失效，断路器产品制造商要求塑料触头支持与动触头热熔焊接后，需承受80n以上的外推力不出现动触头松脱问题(断路器产品制造商习惯称之为：焊接力)，且焊接力值波动范围不超过20n。当前市面上触头支持材质多为pps材料、高温尼龙和pet材料，虽然pps材料与动触头经高温热熔焊接，可满足承受80n以上的外推力不出现动触头松脱问题，但pps材料采购成本高，仅进口电器制造商如施耐德、西门子公司愿意选用pps材料；而采用高温尼龙材料时，由于此类材料不像pps一样具有本征阻燃特性，为满足微型断路器的阻燃防火安全要求，需添加阻燃剂进行阻燃改性，加之，触头支持作为一种结构受力件，需具备一定的强度和韧性，以满足制件在机构动作时的受力传动要求，又必不可少地需添加一定量的填料(玻纤和/或矿粉)来提升塑料基材的强度和韧性，不论是玻璃纤维、矿粉还是阻燃剂都类似于无机填料，混入到塑料基体中，热熔焊接时会大幅度减弱塑件与金属件的粘接强度，出现与金属动触头的热熔焊接力低于80n，而且焊接力不稳定，数值波动较大等问题，难于保障断路器的安全使用和使用寿命，极大地限制了此类材料在微型断路器触头支持件上的推广使用。当前，从触头支持用材料的材料配方设计角度来提升触头支持件的热熔焊接强度暂未见相关报道。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种高热熔焊接强度的聚酰胺组合物，该聚酰胺组合物具有优良的阻燃性能和高温尺寸稳定性，成型制品采用热熔焊接与金属件连接的焊接强度高，焊接力可达90n以上，且焊接力稳定性好，大幅度降低了热熔焊接组合件的松脱风险，保障了产品使用寿命。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高热熔焊接强度的聚酰胺组合物，按重量份计，包括以下组分：所述聚酰胺树脂由二元胺和二元酸逐步缩聚而成，或由内酰胺开环聚合而成，或由氨基酸逐步缩聚而成，或由二元胺、二元酸、内酰胺、氨基酸中的组分共聚而成。作为优选，所述聚酰胺树脂为熔点在280～330℃之间的脂肪族聚酰胺和/或半芳香族聚酰胺，优选pa46、pa6t、pa6t/66、pa6t/6i、pa6t/6、pa9t、pa10t、pa6t/6i/6中的一种或一种以上。所述增强填料选自玻璃纤维、玻纤粉、玄武岩纤维、纳米蒙脱土、玻璃微珠、滑石粉、钛酸钾晶须、金云母、硅灰石、重质碳酸钙、高岭土中的一种或一种以上。所述阻燃剂选自烷基次膦酸盐、三聚氰胺多聚磷酸盐、溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯、双酚a-(双二苯基磷酸酯)、间苯二酚(二苯基磷酸酯)、十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、环膦腈、红磷母粒的一种或一种以上。所述阻燃协效剂选自锑化合物、硅酸盐、亚磷酸盐、锡酸锌、硼酸锌、三偏磷酸钡中的一种或一种以上。所述焊接增强助剂选自硫化锌或稀土硫化物，所述稀土硫化物为镧、铈、镨、钕、钐、铕或钇的硫化物。硫化锌或稀土硫化物，在改性塑料应用领域，主要的是作为颜料助剂使用，本发明人经过大量试验验证发现，在阻燃增强聚酰胺组合物体系中，引入一定量的硫化锌或稀土硫化物，能明显提升聚酰胺组合物的热熔焊接强度，采用其注塑成型获得的触头支持与金属动触头热熔焊接后，其焊接力可达90n以上(最高可达107n)，与未添加硫化锌或稀土硫化物的阻燃增强聚酰胺体系相比，焊接力提升近30n，且焊接力稳定性好，多批次焊接装配对应的焊接力数值都相当。而采用钛白粉或其他颜料替代硫化锌或稀土硫化物添加到阻燃增强聚酰胺组合物体系，其注塑成型获得的触头支持与金属动触头热熔焊接力反而下降。作为优选，所述高热熔焊接强度的聚酰胺组合物，按重量份计，包括以下组分：其中，所述焊接增强助剂为硫化锌。所述阻燃剂选自溴化聚苯乙烯或聚溴化苯乙烯，所述阻燃协效剂选自三氧化锑或硼酸锌。经试验验证，在溴系阻燃增强聚酰胺体系，添加硫化锌既提升了聚酰胺组合物模塑制品与金属件的热熔焊接强度，又保持了阻燃增强聚酰胺组合物原有的阻燃性能和力学性能。本发明技术方案还可根据材料所需要达到的性能及加工状况，添加一些其他添加剂，所述其他添加剂包括成核剂、增韧剂、润滑剂、色粉、抗氧剂、流动改善剂、热稳定剂中的一种或一种以上。上述高热熔焊接强度的聚酰胺组合物的制备方法，包括以下步骤：按重量份配比称取各组分后，先将除玻璃纤维填料外的其他组分混合均匀，得到预混物；然后将所得预混物投入双螺杆挤出机中，玻璃纤维采用侧喂料工艺，熔融混炼，挤出造粒，即得。本发明的另一个目的在于，提供一种采用上述聚酰胺组合物制备的模塑制品，所述模塑制品为微型断路器触头支持。与现有技术相比，本发明的优点在于：1)本发明通过在阻燃增强聚酰胺组合物体系，引入硫化锌或稀土硫化物作为焊接增强助剂，显著提升了聚酰胺组合物的热熔焊接强度，其模制品与金属件的热熔焊接力可达90n以上，而且批量化工业焊接装配时，焊接力稳定性较好，保证了下游客户的产品合格率，非常适用于微型断路器触头支持，能保障微型断路器的使用寿命不受触头支持组件中动触头松脱影响，同时拓宽了硫化锌在改性工程塑料领域的应用范围。2)本发明获得的聚酰胺组合物，不仅热熔焊接力高，而且材料的阻燃性能、耐高温性能和综合力学性能优良，阻燃等级可达v0级，热变形温度可达287℃)，拉伸强度可达235mpa，弯曲强度可达332mpa，进一步保障了微型断路器触头支持的使用安全性和寿命。具体实施方式下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属
技术领域：
的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员在对各实施例进行分析和理解的同时，可结合现有知识对本发明提供的技术方案做一系列变形与等效替换，该变形与等效替换而得的新的技术方案亦被本发明囊括在内。由于本发明无法对实施例进行穷举，因此一些优选的技术特征和优选的技术方案可以进行合理的相互替换或组合，由此而得的新的技术方案亦被囊括在本发明之中。由于本发明针对的是高分子材料，其特点体现在品种众多但因为系同一种类而故特性上具备一定程度的一致性，本领域技术人员有能力进行合理的推测，以使得本发明思想在本发明技术方案中提供的范围内适用。因此本发明的保护范围不应当仅局限在实施例所例举的聚酰胺等材料上。以下实施例和对比例所用原料均为市购。未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。pa46树脂：dsm公司，牌号：tw341pa66树脂：平顶山神马集团，牌号：epr27pa6t/66树脂：苏威公司，牌号：a-6000玻璃纤维：巨石集团有限公司，牌号：ecs10-4.5-568h二乙基次磷酸铝：克莱恩公司，牌号：op1230聚溴化苯乙烯：上海秀湖化工有限公司，牌号：64hw三氧化二锑：益阳闪星锑业有限公司硼酸锌：美国力拓公司，牌号：firebrake500硫化锌：上海泽文贸易有限公司，牌号：hd-s硫化铈：四川镧仕稀土材料有限公司二氧化钛：杜邦公司，牌号：r-103抗氧剂1098：南京中庆化工有限公司润滑剂a-c540a：科耐欧贸易(上海)有限公司材料性能测试方法：1、拉伸强度：通过注塑成型制成150×10×4mm样条，根据国际标准iso527-2进行测试，拉伸速度为5mm/min。2、弯曲强度：通过注塑成型制成80×10×4mm样条，根据国际标准iso178进行测试，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm。3、垂直燃烧：按ul-94标准进行测试，试验样品为125mm×13mm×0.4mm。4、热变形温度：按照国家标准gb/t1634.1进行测试，施加力1.80mpa，试验样品为80mm×10mm×4mm。5、焊接力：热塑性树脂组合物成型触头支持制件后，在单向交流电阻焊接上，通过调整电压，焊接时间等参数，让塑料触头在熔融状态下与金属件进行结合，在弯曲冷却后，在摇臂推力设备上进行焊接力测试，记录读数。以下各实施例和对比例所用原材料的重量份数如表1所示。以下各实施例和对比例采用相同的制备方法，具体步骤包括：实施例和对比例分别按照表1所述的重量份配比，将除玻璃纤维外的其他各组分先混和均匀，得到预混物；后将所得预混物投入双螺杆挤出机中，玻璃纤维采用侧喂料工艺，熔融混炼，拉条过水切粒，即得。双螺杆挤出机的长径比为40:1，螺杆转速为280r/min。将制得的组合物粒子于80℃真空干燥箱中干燥5～8h，采用注塑成型机成型对应的测试标准样条，进行性能测试，实施例和对比例的性能测试结果见表1。选用实施例7和对比例1所得的聚酰胺组合物注塑成型触头支持部件，然后分别随机抽取10个触头支持件按上述焊接力测试方法进行焊接力测试，记录对应的焊接力数据，求平均值和极差，测试结果见表2。表2热熔焊接力稳定性测试结果对象样品1样品2样品3样品4样品5样品6样品7样品8样品9样品10均值极差实施例710511010910410610510510310010310510对比例1698268958579695377837642从表1试验结果看出，硫化锌或稀土硫化物的加入，确实能提升阻燃增强聚酰胺组合物模塑制品的热熔焊接强度，热熔焊接力均可达到90n以上。从实施例5和实施例7与对比例1的试验结果可以得到，硫化锌的加入既没有降低材料的力学性能，也未降低材料的阻燃性能，焊接强度还有了大幅提升，焊接力分别从76n提升至92n和105n；而添加二氧化钛和氧化锌颜料替代硫化锌的阻燃增强聚酰胺体系(对比例2和对比例3)，其力学性能和阻燃性相比对比例1均出现下降，而且下降幅度较大，且其模塑制品与动触头金属件的热熔焊接强度也出现下降。从表2的测试结果看出，相比与无硫化锌或稀土硫化物的阻燃增强聚酰胺体系，本发明的阻燃增强聚酰胺组合物制备的触头支持模制品焊接力稳定性更好，更利于下游客户的组件连接加工及后续使用。需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。当前第1页12