CN112831140A - 一体化注塑材料制备及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一体化注塑材料制备及其使用方法，属化工制造领域，解决现有技术电子产品中同一部件上几种元器件原本对封装材料耐温耐压有差异的一体化注塑成型问题。本发明一体化注塑材料，含有聚氯乙烯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、硬脂酸丁酯、乙烯‑酸酸乙烯、纳米碳酸钙、氯化聚乙烯等组分，所述组分经混合，加热至熔化，冷却挤出后得到一体化注塑材料。将一体化注塑材料用于电子产品中同一部件上几种元器件对原封装材料耐温耐压有差异的一体化注塑成型的使用方法，包括以下步骤：把所述的一体化注塑材料在注塑机上加温至熔化，然后把材料注射到模具中，最后冷却成型。

Description

一体化注塑材料制备及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种一体化注塑材料制备及其使用方法，这种一体化注塑新材料可用于电子产品中同一部件上几种元器件原本对封装材料耐温耐压有差异的一体化注塑成型，适用于电子元器件与飞线的一体化注塑成型，特别是可用于电子雷管引火元件封口塞和芯片一体注塑成型。
背景技术
在电子产品生产中，同一部件上的不同元器件，对其进行注塑封装保护时，存在要求使用不同的注塑温度和压力从而需要与之相匹配的注塑封装材料的情况，比如在电子雷管引火元件封口塞和芯片的注塑封装，需采用分步分段加工方式。
现有工业电子雷管引火元件中的封口塞和芯片控制模块两者用不同性能的树脂胶粒材料分别注塑成型，再通过封口塞预留出的脚线小头与芯片焊接端子焊接连接(产品如图1所示)。因电子芯片注塑需低压成型，以保证芯片元件和印刷小电路不损坏，但成型后的塑料柱软且抗压强度低。而封口塞需与管壳卡口密封，材质需偏硬且抗压强度较高，并需有一定韧性，只能使用高压成型的材料。若将现有芯片所用树脂胶粒材料用于封口塞的注塑，会因注塑时的较高温度而导致脚线绝缘层溶化造成短路，并且在管口卡口时因其材质抗压强度和韧性不够而导致注塑体变形破裂，无法达到防水密封的技术要求；若将现有封口塞所用树脂胶粒材料对芯片进行注塑，会因注塑射出压力过大直接损坏芯片元件和印刷小电路。
电子雷管芯片控制模块主体加工完成后，需进行包裹式注塑对其进行保护。为了使芯片上的各种电子元件和大量的印刷电路在注塑过程中不会因过高注塑压力的冲击而造成位移或损坏，现有的电子雷管芯片控制模块保护性注塑体采用的树脂胶粒为进口高性能低压注塑热溶胶(聚酰胺脂热溶树脂)，此材料专用于低压成型，密度为1g/cm3，分子量为22.6万。在低压注塑机上的生产参数为射出压力≤10bar，保压压力≤8.5bar，塑化温度≤210℃时的工艺条件下，可满足芯片注塑保护柱的技术要求。聚酰胺脂热溶树脂的特性为塑化温度较高，溶体后流动性好，所需注塑压力小，成型后邵氏硬度≤50HD，可以有效地对所保护的电子元件起到粘接密封、防水防潮、防尘、耐腐蚀的作用，但注塑体偏软、抗压强度低、无韧性。
封口塞在电子雷管爆破脚线小头一端注塑成型，封口塞前端脚线小头与芯片焊接后塞入雷管管口，然后收口(通过强外力对钢质管壳的管口收紧)以固定和密封管口。脚线小头一端的两股内芯线在注塑前需扭3～5圈麻花，内芯线的绝缘皮为PPE材料(PP+PE)，厚度为0.25～0.30mm。所以封口塞的注塑温度不能过高，否则会损伤到芯线的绝缘层而造成短路(特别是扭麻花处)；且成型后需达到一定的强度和无性韧性，否则收口时会造成封口塞破裂伤及芯线而短路，或无法达到固定和密封的效果。现有封口塞注塑采用的材料为PVC(聚氯乙烯)，加入少量EVA((乙烯-酸酸乙烯)、CPE(氯化聚乙烯)以及色料进行改性。改性后的PVC密度为1.43g/cm3，分子量为10万，在高压注塑机上的生产参数为射出压力35～55bar，保压压力40～60bar，塑化温度140～160℃时的工艺条件下，可满足封口塞注塑的技术要求。该材料的特性是软化和分解温度较低，但溶体后流动性较差。成型后收缩率≤0.2％，稳定性极高，邵氏硬度达到75～100HD，在钢质管口收口后可以有效地防止变形破裂等情况，并具有良好的密封性。
综上所述，芯片封装柱和封口塞的注塑对材料在注塑时的压力和温度要求不同，生产所采用的设备和工艺也完全不同，不能兼容，只能各自分别注塑成型，无法实现一体化注塑。这种分别注塑成型再焊接相连的引火元件工艺复杂、效率低，焊接处在后续生产搬运中容易折弯、损坏，影响产品质量。
发明内容
本发明目的在于解决上述现有的技术缺陷，提供一种可用于电子产品同一部件上对注塑封装的耐温和耐压不同要求的几种元器件的一体化注塑新料及其制备方法，这种一体化注塑材料可在同一温度和压力下，实现原本同一部件上需要不同温度和压力的几种元器件的一体化注塑成型，特别是可用于电子雷管引火元件封口塞和芯片一体化注塑成型。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一体化注塑材料，含有聚氯乙烯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、硬脂酸丁酯、乙烯-酸酸乙烯、纳米碳酸钙、氯化聚乙烯等组分，所述组分经混合，加热至溶化，冷却挤出后得到一体化注塑材料。
所述的聚氯乙烯(密度为1.1g/cm3，分子量为28-30万的高分子量低聚合度PVC粉末)含量为65％～85％，已二酸二辛酯含量为5％～15％，癸二酸二辛酯含量为5％～15％，硬脂酸丁酯含量为2％～8％，乙烯-酸酸乙烯含量为2％～8％，纳米碳酸钙含量为1％～5％，氯化聚乙烯含量为≦3％。
一体化注塑材料制备方法，具体工艺步骤如下：把聚氯乙烯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、硬脂酸丁酯、乙烯-酸酸乙烯、纳米碳酸钙，氯化聚乙烯搅拌混合，加热至145～155℃溶化后冷却，挤出模具后升温至125～130℃，然后挤出切粒，最后冷却干燥、计量包装。
将一体化注塑材料用于电子产品中同一部件上几种元器件对封装材料耐温耐压有差异的一体化注塑成型的使用方法，包括以下步骤：把所述的一体化注塑材料在注塑机上加温至溶化，然后把材料注射到模具中，模具保持一定的压力，最后冷却成型。
采用这种新型材料后，由于所采用的高分子量低聚合度的聚氯乙烯粉末成为溶体后具有高流动性，已二酸二辛酯(DOA)可以增强塑化效果以及成型后的强度与韧性，癸二酸二辛酯可以增强溶体的流动性和金属脱模性，硬脂酸丁酯可以增强塑化时的热稳定性及流动性，乙烯-酸酸乙烯可以降低塑化时的结晶度、增强成型后的韧性和抗冲击力以及密封性能，纳米碳酸钙可以增强塑化时的流动性和成型后的韧性和成型后的表面光泽度。这样，可实现同时要求低压成型和高压成型的一体化注塑。如电子雷管芯片和封口塞一体化注塑，可实现连续、批量生产，同时完全满足芯片和封口塞注塑的各项技术要求。采用这种技术后，取得如下效果。一是节约了成本。由于芯片和封口塞的一体化注塑将两道注塑工序合并成一道工序，节约了生产成本和运输包装成本，节省了生产场地和生产设备。而且还能实现自动化生产。芯片和封口塞的一体化注塑，因为是先焊接再注塑，所以无需预留出脚线小头焊接部位，这样雷管管体可以缩短，起到节能降耗作用。二是提高了产品可靠性及生产过程本质安全水平。原有的芯片焊接端子与脚线小头的焊接部位裸露在外没有受到胶柱体的包裹保护，在后续的加工、运输和使用时极易造成折断、弯曲、脱焊等现象。而使用新型材料后，一体化注塑工艺彻底解决了此问题。原工艺为防止在后续的装配过程避免因胶柱体触碰到管壁产生阻力而导致焊接部位的折弯脱焊，芯片注塑胶柱的外径尺寸明显小于管壳的内径，与管壳内壁间隙较大，在存贮、运输及使用中会产生晃动现象，对电子雷管的可靠性与稳定性有一定的负面影响。而使用新型材料下的一体化注塑，因为焊接部位处于一体化注塑胶柱体的内部，受到密实保护，彻底解决了上文所述的折断、弯曲、脱焊等问题，所以注塑胶柱体的外径可以和管壳的内径实现紧配合，防止芯片在管壳内部出现晃动现象，解决了上述技术缺陷。
附图说明
图1为采用现有技术分别注塑成形，再焊接连接生产的电子雷管引火元件封口塞和芯片产品示意图；
图2为采用本发明技术一次注塑成型生产的电子雷管引火元件封口塞和芯片产品示意图。
图中各标识表示：
1.脚线2.封口塞3.焊接点4.芯片模块5.芯片注塑胶柱6.发热电阻
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
一体化注塑材料，含有聚氯乙烯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、硬脂酸丁酯、乙烯-酸酸乙烯、纳米碳酸钙、氯化聚乙烯等组分，所述组分经混合，加热至溶化，冷却挤出后得到一体化注塑材料。
所述的聚氯乙烯含量为65％～85％，已二酸二辛酯含量为5％～15％，癸二酸二辛酯含量为5％～15％，硬脂酸丁酯含量为2％～8％，乙烯-酸酸乙烯含量为2％～8％，纳米碳酸钙含量为1％～5％，氯化聚乙烯含量为≦3％。
优选地，所述的聚氯乙烯含量为70％，已二酸二辛酯含量为8％，癸二酸二辛酯含量为7％，硬脂酸丁酯含量为2％，乙烯-酸酸乙烯含量为2％，纳米碳酸钙含量为1％。
所述的一体化注塑材料的制备方法，其特征是所述制备方法具体工艺步骤如下：把聚氯乙烯粉末、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、硬脂酸丁酯、乙烯-酸酸乙烯、纳米碳酸钙，氯化聚乙烯搅拌混合，加热至145～155℃溶化后冷却，挤出模具后升温至125～130℃，然后挤出切粒，最后冷却干燥、计量包装。
将一体化注塑材料用于电子产品中同一部件上几种元器件对封装材料耐温耐压有差异的一体化注塑成型的使用方法，包括以下步骤：把所述的一体化注塑材料在注塑机上加温至溶化，然后把材料注射到模具中，模具保持一定的压力，最后冷却成型。
所述的耐温的温度范围为120℃-220℃，耐压的压力范围为6bar-60bar。即对于原注塑温度范围在120℃-220℃之间，注塑压力在6bar-60bar的封装材料，本发明都适用。
所述的加温温度为130℃～170℃，注射压力为6～25bar，保压压力为6～30bar。
所述的电子产品为电子雷管引火元件封口塞和芯片，即本发明适用于电子雷管引火元件封封口塞和芯片的一体化注塑成型，所述的加温温度为155℃～160℃，注射压力为9～10bar，保压压力为7.5～8.5bar。
实施例1
取70％的聚氯乙烯，8％的已二酸二辛酯，7％的癸二酸二辛酯，2％的硬脂酸丁酯，2％的乙烯-酸酸乙烯，1％的纳米碳酸钙混合后，倒入高速搅拌机的搅拌锅中，通过搅拌锅中的金属叶片的高速旋转将所有材料混合搅拌均匀，金属叶片高速旋转与材料之间的摩擦会产生热量，使材料逐步升温(升温速度的快慢及温度的高低通过调节搅拌机的转速来控制)，当温度达到145-155℃时(搅拌锅内有电子传感器测温并在控制屏幕上显示温度)此时原料已充分分解、溶化，成为流体状。然后流出经过风冷冷却，通过输送管道注入制粒机，挤出模具后升温至125～130℃，挤出成细条状，然后经过制粒机刀片的高速旋转切割成颗粒状。最后风冷冷却、干燥、计量包装。
将一体化注塑材料用于电子雷管引火元件封口塞和芯片一体化注塑成型的方法，首先一体化注塑材料在注塑机上加温至155～160℃，然后在注射压力为9～10bar之间把注塑材料注射到模具中，如图2所示，即把注塑材料注塑到封塞2和芯片4模块周围，实现一体化注塑，模具保压压力7.5～8.5bar，成型后邵氏硬度在80-90HD之间。
实施例2
取85％的聚氯乙烯、5％的已二酸二辛酯、5％的癸二酸二辛酯、2％的硬脂酸丁酯、2％的乙烯-酸酸乙烯、1％的纳米碳酸钙混合后，倒入高速搅拌机的搅拌锅中，通过搅拌锅中的金属叶片的高速旋转将所有材料混合搅拌均匀，金属叶片高速旋转与材料之间的摩擦会产生热量，使材料逐步升温(升温速度的快慢及温度的高低通过调节搅拌机的转速来控制)，当温度达到145-155℃时(搅拌锅内有电子传感器测温并在控制屏幕上显示温度)此时原料已充分分解、溶化，成为流体状。然后流出经过风冷冷却，通过输送管道注入制粒机，挤出模具后升温至125～130℃，挤出成细条状，然后经过制粒机刀片的高速旋转切割成颗粒状。最后风冷冷却、干燥、计量包装。
将一体化注塑材料用于电子雷管引火元件封口塞和芯片一体化注塑成型的方法，首先一体化注塑材料在注塑机上加温至155～160℃，然后在注射压力为9～10bar之间把注塑材料注射到模具中，如图2所示，即把注塑材料注塑到封塞2和芯片4模块周围，实现一体化注塑，模具保压压力7.5～8.5bar，成型后邵氏硬度在80-90HD之间。
实施例3
取65％的聚氯乙烯、15％的已二酸二辛酯、10％的癸二酸二辛酯、2％的硬脂酸丁酯、2％的乙烯-酸酸乙烯、5％的纳米碳酸钙、1％的氯化聚乙烯混合后，倒入高速搅拌机的搅拌锅中，通过搅拌锅中的金属叶片的高速旋转将所有材料混合搅拌均匀，金属叶片高速旋转与材料之间的摩擦会产生热量，使材料逐步升温(升温速度的快慢及温度的高低通过调节搅拌机的转速来控制)，当温度达到145-155℃时(搅拌锅内有电子传感器测温并在控制屏幕上显示温度)此时原料已充分分解、溶化，成为流体状。然后流出经过风冷冷却，通过输送管道注入制粒机，挤出模具后升温至125～130℃，挤出成细条状，然后经过制粒机刀片的高速旋转切割成颗粒状。最后风冷冷却、干燥、计量包装。
将一体化注塑材料用于电子雷管引火元件封口塞和芯片一体化注塑成型的方法，首先一体化注塑材料在注塑机上加温至155～160℃，然后在注射压力为9～10bar之间把注塑材料注射到模具中，如图2所示，即把注塑材料注塑到封塞2和芯片4模块周围，实现一体化注塑，模具保压压力7.5～8.5bar，成型后邵氏硬度在80-90HD之间。
如图2所示，采用上述新型材料和使用方法，封塞2、焊接点3、芯片模块4实现了一体化注塑，与原有分别注塑再焊接连接的技术相比，产生了较大的技术进步。一是节约了成本。由于芯片和封口塞的一体化注塑将两道注塑工序合并成一道工序，节约了生产成本和运输包装成本，节省了生产场地和生产设备。而且还能实现自动化生产。芯片和封口塞的一体化注塑，因为是先焊接再注塑，所以无需预留出脚线小头焊接部位，这样雷管管体可以缩短，起到节能降耗作用。二是提高了产品可靠性及生产过程本质安全水平。原有的芯片焊接端子与脚线小头的焊接部位裸露在外没有受到胶柱体的包裹保护，在后续的加工、运输和使用时极易造成折断、弯曲、脱焊等现象。而使用新型材料下的一体化注塑后彻底解决了此问题。原工艺为防止在后续的装配过程避免因胶柱体触碰到管壁产生阻力而导致焊接部位的折弯脱焊，芯片注塑胶柱的外径尺寸明显小于管壳的内径，与管壳内壁间隙较大，在存贮、运输及使用中会产生晃动现象，对电子雷管的可靠性与稳定性有一定的负面影响。而使用新型材料下的一体化注塑，因为焊接部位处于一体化注塑胶柱体的内部，受到密实保护，彻底解决了上文所述的折断、弯曲、脱焊等问题，所以注塑胶柱体的外径可以和管壳的内径实现紧配合，防止芯片在管壳内部出现晃动现象，解决了上述技术缺陷。

Claims (8)

1.一体化注塑材料，含有聚氯乙烯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、硬脂酸丁酯、乙烯-酸酸乙烯、纳米碳酸钙、氯化聚乙烯等组分，所述组分经混合，加热至熔化，冷却挤出后得到一体化注塑材料。
2.根据权利要求1所述的一体化注塑材料，其特征是所述的聚氯乙烯含量为65％～85％，已二酸二辛酯含量为5％～15％，癸二酸二辛酯含量为5％～15％，硬脂酸丁酯含量为2％～8％，乙烯-酸酸乙烯含量为2％～8％，纳米碳酸钙含量为1％～5％，氯化聚乙烯含量为≦3％。
3.根据权利要求2所述的一体化注塑材料，其特征是所述的聚氯乙烯含量为70％，已二酸二辛酯含量为8％，癸二酸二辛酯含量为7％，硬脂酸丁酯含量为2％，乙烯-酸酸乙烯含量为2％，纳米碳酸钙含量为1％。
4.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的一体化注塑材料的制备方法，其特征是所述制备方法具体工艺步骤如下：
把聚氯乙烯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、硬脂酸丁酯、乙烯-酸酸乙烯、纳米碳酸钙，氯化聚乙烯搅拌混合，加热至145～155℃熔化、聚合后冷却，挤出模具后升温至125～130℃，然后挤出切粒，最后冷却干燥、计量包装。
5.将一体化注塑材料用于电子产品中同一部件上几种元器件对原封装材料耐温耐压有差异的一体化注塑成型的使用方法，包括以下步骤：
把所述的一体化注塑材料在注塑机上加温至熔化，然后把材料注射到模具中，最后冷却成型。
6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征是所述的耐温的温度范围为120℃～220℃，耐压的压力范围为6bar～60bar。
7.根据权利要求5所述的使用方法，其特征是所述的加温温度为130℃～170℃，注射压力为6～25bar，保压压力为6～30bar。
8.根据权利要求5或权利要求6或权利要求7所述的使用方法，其特征是所述的电子产品为电子雷管引火元件封口塞和芯片，所述的加温温度为155℃～160℃，注射压力为9～10bar，保压压力为7.5～8.5bar。
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