一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、塑料激光焊接技术是借助高能激光束作用于材料后产生的热量使得塑料接触面发生熔化，进而将模塑零件粘接在一起完成焊接的技术。相较于传统的热压焊、振动摩擦焊和超声波焊等工艺，其具有精密度高、效率高、环境污染小等突出优点，尤其适用于汽车塑料零部件的加工要求。当前，新能源汽车产业的发展十分迅猛，其电子元件壳体、泵体、阀体、管路接头等零部件对激光焊接的需求也越来越强烈，行业内各大知名企业也纷纷开始引领将传统的焊接方式转向激光焊接方式。

2、聚酰胺(pa)材料的综合性能优异，经过各种功能化改性后被广泛应用于汽车零部件、电子电器、特种装备等领域，脂肪族聚酰胺中的pa6和pa66是产销量最大，应用范围最广的两款，在所有种类聚酰胺的产能中占到60％以上。因此，在上述领域中pa6和pa66改性复合材料的激光焊接工艺也得到了成熟的应用。随着各类法规的落实以及人们对生命安全的重视，阻燃材料的需求也越来越多，环境友好的无卤阻燃pa6和无卤阻燃pa66材料也开始得到越来越广泛的应用，其中发展最为成熟的当属磷-氮协效阻燃体系。然而，随着玻璃纤维和磷-氮系无卤阻燃剂等物料的加入，复合材料的激光透过率也会发生急剧下降，如果将其作为激光焊接的透光层材料，将会面临透光度不足的问题。

3、现有发明技术一般通过添加非结晶性树脂降低树脂结晶能力提升材料透光度以及添加特殊形状的玻璃纤维降低对激光的折射率，从而实现无卤阻燃增强材料的激光焊接能力。如专利cn 115678217是通过添加非结晶树脂pa6t/6i以及扁平玻纤，获得了可激光焊接的无卤阻燃增强pbt材料，该技术方案中的非结晶树脂pa6t/6i较常规树脂成本高出很多，且对材料的耐热性会产生一定程度的影响，扁平玻纤的价格更是较常规玻纤高出数倍，上述因素的影响，大大限制了材料的应用范围。而对于无卤阻燃增强pa6或无卤阻燃增强pa66材料激光焊接的研究更是鲜有报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有无卤阻燃聚酰胺材料存在的不足，在成本可控和保证阻燃性能的前提下，提升材料的激光透过能力，提供一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：

4、

5、所述纳米二氧化硅的粒径为5～60nm。

6、所述聚酰胺树脂选自聚酰胺6和聚酰胺66中的至少一种。

7、所述玻璃纤维为单丝直径为8～13μm的无碱玻纤。

8、所述有机膦阻燃剂为二乙基次膦酸铝。

9、所述磷酸酯类阻燃剂为对苯二酚双(二苯基磷酸酯)。

10、作为优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为5～30nm。

11、进一步优选的，所述的一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料，按重量份计，包括如下组分：

12、

13、本发明的无卤阻燃聚酰胺复合材料可根据实际需求，添加其它组分，所述组分可以包括，但不局限于润滑剂、脱模剂、增韧剂、抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外吸收剂、抗静电剂和偶联剂中的一种或几种的混合物。

14、本发明还提供所述复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用熔融共混挤出工艺生产，利用双螺杆挤出机，按比例从主喂料口加入聚酰胺树脂、部分或全部玻璃纤维、有机膦阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂、纳米二氧化硅和其他加工助剂，从侧喂料口加入剩余的玻璃纤维，经过熔融共混后挤出、冷却、造粒制得。

15、本发明具有以下有益效果：

16、本发明通过引入对苯二酚双(二苯基磷酸酯)和粒径为5～60nm的纳米二氧化硅的组合物替代传统磷-氮协效体系中的氮系阻燃剂，与有机膦阻燃剂形成新的协效阻燃体系。对苯二酚双(二苯基磷酸酯)是一种固体磷酸酯类阻燃剂，透明度高，激光透过性好，且不会像液体磷酸酯一样对材料产生较大的增塑作用，从而对材料的耐温影响也很小。纳米二氧化硅在材料燃烧成炭过程中可以起到密实炭层，提高炭层牢固度的作用，进一步提升炭层阻隔热传递和可燃气体交换的效果。另一方面，纳米二氧化硅的存在，能够加强聚酰胺材料的结晶能力，减小晶片厚度，提升晶粒规整度，从而能够有效提升材料的激光透过性。使用本发明的无卤阻燃聚酰胺复合材料可同时满足可激光焊接、高阻燃、无卤化的要求，激光透过率≥28％(1mm)，阻燃1.5mm厚度满足ul94 v-0等级。

技术特征：

1.一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述聚酰胺树脂选自聚酰胺6和聚酰胺66中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为单丝直径为8～13μm的无碱玻纤。

4.根据权利要求1所述的一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述有机膦阻燃剂为二乙基次膦酸铝。

5.根据权利要求1所述的一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述磷酸酯类阻燃剂为对苯二酚双(二苯基磷酸酯)。

6.根据权利要求1所述的一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为5～30nm。

7.根据权利要求1-6任意之一所述可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：

8.根据权利要求1所述的一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述组分还包括润滑剂、脱模剂、增韧剂、抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外吸收剂、抗静电剂和偶联剂中的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：采用熔融共混挤出工艺生产，利用双螺杆挤出机，按比例从主喂料口加入聚酰胺树脂、部分或全部玻璃纤维、有机膦阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂、纳米二氧化硅和其他加工助剂，从侧喂料口加入剩余的玻璃纤维，经过熔融共混后挤出、冷却、造粒即得。

技术总结
本发明涉及高分子材料技术领域，公开了一种可激光焊接的无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法，包含如下组分：聚酰胺树脂35～65份；增强材料5～50份；有机磷阻燃剂5～30份；磷酸酯类阻燃剂3～15份；纳米二氧化硅0.5～5份；所述纳米二氧化硅的粒径为5～60nm。本发明提供的无卤阻燃聚酰胺复合材料可同时满足可激光焊接、高阻燃、无卤化的要求，激光透过率≥28％(1mm)，阻燃1.5mm厚度满足UL94V‑0等级。

技术研发人员：陈勇伟,张海生,赵丽萍,陈剑锐,颜瑞祥,王增效,丁浩浩,侍惠东,罗娟,张锴,蔡莹,蔡青,周文
受保护的技术使用者：浙江普利特新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24