CN106317618A - 一种新型的电阻焊接加热单元及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型的电阻焊接加热单元，包括聚丙烯和高比表面积炭黑，所述高比表面积炭黑的质量含量为8%~12%。本发明还公开了新型的电阻焊接加热单元的制备方法，包括干燥处理、熔融共混和模压制备。本发明采用高比表面积的炭黑填充聚丙烯材料制成电阻焊接加热单元，能够保证炭黑在聚合物基体中均匀分布，从而有望改善加热单元发热的均匀性，有效提高焊接质量，并且具有制备相对容易、灵活性大等优点，同时开辟了导电复合材料新的应用领域。

Description

一种新型的电阻焊接加热单元及其制备方法
技术领域
本发明涉及电阻焊接技术领域，具体涉及一种新型的电阻焊接加热单元及其制备方法。
背景技术
纤维增强热塑性聚合物复合材料可分为非连续纤维增强和连续纤维增强，而后者的力学强度要远远高于前者，可用于制备承力结构件，在航空航天、军事工业等领域具有广泛的应用。一般非连续纤维增强聚合物基复合材料可通过熔融加工等方式一次成型得到较复杂形状的制品；而对于连续纤维增强聚合物基复合材料往往需要采用化整为零的方式。其中，电阻焊接作为热塑性聚合物及其复合材料的连接方法受到了广泛关注。
对于电阻焊接而言，热量来源于加热单元通电后产生的焦耳热，加热单元是电阻焊接中最重要的部分。到目前为止，加热单元主要采用金属网格、连续纤维预浸料。但是，金属网格作为加热单元，金属与树脂差的相容性，会劣化焊接接头性能，金属的引入易被雷迖发现等等问题存在。连续碳纤维预浸料用于电阻焊接，同样也存在不足，如碳纤维在聚合物基体中分布不均匀，导致加热单元发热不均匀，从而影响焊接质量；另外连续碳纤维预浸料价格高昂，制造难度大，这也限制了它的应用范围。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种新型的的电阻焊接加热单元及其制备方法，能够保证炭黑在聚合物基体中均匀分布，从而有望改善加热单元发热的均匀性，有效提高焊接质量，并且具有制备相对容易、灵活性大等优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种新型的电阻焊接加热单元，包括聚丙烯和高比表面积炭黑，所述高比表面积炭黑的质量含量为8%~12%。
所述的一种新型的电阻焊接加热单元的制备方法，包含以下具体步骤：
1）将聚丙烯和高比表面积炭黑在80℃的鼓风干燥箱中干燥6h；
2）按照上述比例将所述步骤1）中干燥后的聚丙烯和高比表面积炭黑加入密炼机中熔融共混10min；
3）将步骤2）混炼后的复合材料在平板硫化机上模压制成加热单元，尺寸为50.0mm×12.5mm×1.2mm，压制时两端分别压上30.0mm×12.5mm的铜网做电极，其中铜网压入加热单元部分尺寸为10.0mm×12.5mm。
所述步骤2）中熔融共混的加工温度为190℃，转速为50r/min。
所述步骤3）中的模压温度为190℃，压力为15MPa，预热时间8min，热压7min，冷压10min。
本发明的有益效果：
本发明采用高比表面积的炭黑填充聚丙烯材料制成电阻焊接加热单元，能够保证炭黑在聚合物基体中均匀分布，从而有望改善加热单元发热的均匀性，有效提高焊接质量，并且具有制备相对容易、灵活性大等优点，同时开辟了导电复合材料新的应用领域。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种新型的电阻焊接加热单元，包括聚丙烯和高比表面积炭黑，所述高比表面积炭黑的质量含量为8%。
所述的一种新型的电阻焊接加热单元的制备方法，包含以下具体步骤：
1）将聚丙烯和高比表面积炭黑在80℃的鼓风干燥箱中干燥6h；
2）按照上述比例将所述步骤1）中干燥后的聚丙烯和高比表面积炭黑加入密炼机中熔融共混10min，加工温度为190℃，转速为50r/min；
3）将步骤2）混炼后的复合材料在平板硫化机上模压制成加热单元，尺寸为50.0mm×12.5mm×1.2mm，压制时两端分别压上30.0mm×12.5mm的铜网做电极，其中铜网压入加热单元部分尺寸为10.0mm×12.5mm，模压温度为190℃，压力为15MPa，预热时间8min，热压7min，冷压10min。
在平板硫化机上模压制成70.0mm×25.0mm×2.0mm的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料样片，用于搭接焊。
当选择焊接电压为35V时，焊接时间在6min左右时，加热单元的焊接系数均超过0.9，焊接时间10min左右时，焊接系数可以达到1，焊接性能优良。
实施例2
一种新型的电阻焊接加热单元，包括聚丙烯和高比表面积炭黑，所述高比表面积炭黑的质量含量为10%。
所述的一种新型的电阻焊接加热单元的制备方法，包含以下具体步骤：
1）将聚丙烯和高比表面积炭黑在80℃的鼓风干燥箱中干燥6h；
2）按照上述比例将所述步骤1）中干燥后的聚丙烯和高比表面积炭黑加入密炼机中熔融共混10min，加工温度为190℃，转速为50r/min；
3）将步骤2）混炼后的复合材料在平板硫化机上模压制成加热单元，尺寸为50.0mm×12.5mm×1.2mm，压制时两端分别压上30.0mm×12.5mm的铜网做电极，其中铜网压入加热单元部分尺寸为10.0mm×12.5mm，模压温度为190℃，压力为15MPa，预热时间8min，热压7min，冷压10min。
在平板硫化机上模压制成70.0mm×25.0mm×2.0mm的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料样片，用于搭接焊。
当选择焊接电压为30V时，焊接时间在6 min 左右时，加热单元的焊接系数均超过0.9，焊接时间10 min 左右时，焊接系数可以达到1，焊接性能优良。
实施例3
一种新型的电阻焊接加热单元，包括聚丙烯和高比表面积炭黑，所述高比表面积炭黑的质量含量为12%。
所述的一种新型的电阻焊接加热单元的制备方法，包含以下具体步骤：
1）将聚丙烯和高比表面积炭黑在80℃的鼓风干燥箱中干燥6h；
2）按照上述比例将所述步骤1）中干燥后的聚丙烯和高比表面积炭黑加入密炼机中熔融共混10min，加工温度为190℃，转速为50r/min；
3）将步骤2）混炼后的复合材料在平板硫化机上模压制成加热单元，尺寸为50.0mm×12.5mm×1.2mm，压制时两端分别压上30.0mm×12.5mm的铜网做电极，其中铜网压入加热单元部分尺寸为10.0mm×12.5mm，模压温度为190℃，压力为15MPa，预热时间8min，热压7min，冷压10min。
在平板硫化机上模压制成70.0mm×25.0mm×2.0mm的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料样片，用于搭接焊。
当选择焊接电压为25V时，焊接时间在6 min 左右时，加热单元的焊接系数均超过0.9，焊接时间10 min 左右时，焊接系数可以达到1，焊接性能优良。
本发明采用炭黑填充的聚丙烯作为加热单元来焊连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料样条。因加热单元基体材料与待焊样条性质相同, 故界面相容性良好，并且可以充分利用复合材料自身电阻的热量，在短时间内，以极低的功耗和制造成本得到高质量的热塑性复合材料焊接件。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种新型的电阻焊接加热单元，其特征在于，包括聚丙烯和高比表面积炭黑，所述高比表面积炭黑的质量含量为8%~12%。
2.根据权利要求1所述的一种新型的电阻焊接加热单元的制备方法，其特征在于，包含以下具体步骤：
1）将聚丙烯和高比表面积炭黑在80℃的鼓风干燥箱中干燥6h；
2）按照上述比例将所述步骤1）中干燥后的聚丙烯和高比表面积炭黑加入密炼机中熔融共混10min；
3）将步骤2）混炼后的复合材料在平板硫化机上模压制成加热单元，尺寸为50.0mm×12.5mm×1.2mm，压制时两端分别压上30.0mm×12.5mm的铜网做电极，其中铜网压入加热单元部分尺寸为10.0mm×12.5mm。
3.根据权利要求2所述的一种新型的电阻焊接加热单元的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中熔融共混的加工温度为190℃，转速为50r/min。
4.根据权利要求2所述的一种新型的电阻焊接加热单元的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中的模压温度为190℃，压力为15MPa，预热时间8min，热压7min，冷压10min。
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