CN114940818B - 聚氨酯母粒、可激光焊接的聚酰胺组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯母粒、聚酰胺组合物及其制备方法，所述聚氨酯母粒由包括PA6树脂、聚氨酯树脂、纳米粒子、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂的原料制备而得；所述聚酰胺组合物由包括聚酰胺树脂、聚氨酯母粒、玻璃纤维、多元醇、有机色粉(导电炭黑)、硅烷偶联剂、乙烯‑马来酸酐‑甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、抗氧剂、润滑剂的原料制备而成。本发明的聚酰胺组合物样件具有较低的吸水率，尺寸稳定性好，且力学性能、加工性能和焊接性能优异，可应用于汽车领域、航空领域、电子电气领域和家电领域等。

Description

聚氨酯母粒、可激光焊接的聚酰胺组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是涉及一种聚氨酯母粒、以及一种可激光焊接的聚酰胺组合物及其制备方法。
背景技术
自从透射激光焊接技术(TTLW)及二极管激光器的普及，塑料的激光焊接技术的重要性逐渐提升，在塑料工业中得到广泛的应用。与传统的塑料焊接工艺相比，激光透射焊接技术具有焊接速度快、焊接牢固度好、焊接部件表面清洁等特点，不易造成焊机部件中的敏感部件的损害，适合自动化及大批量生产。
聚酰胺(Polyamides，简称PA，俗称尼龙)中的PA6和PA66具有强度高、耐一般化学性能优良等特点，作为一种通用工程塑料广泛应用于家电、汽车、电子电工等领域。PA6和PA66具有较高的使用温度，兼具韧性、刚度和自润滑性等优良性能，在玻纤增强后具有更高的机械强度、韧性和更好的尺寸稳定性。但是，PA分子主链上含有极性的酰胺基团，所以尼龙材料具有易吸水而导致材料强度下降的特点，并影响到产品的尺寸稳定性。
目前激光透过聚酰胺材料技术主要在优化材料透明性和降低材料结晶度方面上，例如，专利CN110041696A公开了一种聚酰胺组合物及其制备方法，该组合物含有共混聚酰胺100份，多元醇、多元胺、氨基酸中的至少一种2-15份，高分子相态改性剂2-25份；专利CN106317864A公开了一种可激光焊接用黑色玻纤增强尼龙6材料，该组合物含有25-85％尼龙6、10-50％玻璃纤维、1-20％透明改性剂、0.1-5％透激光黑色粉；专利CN109929241A公开了一种激光焊接用尼龙材料组合物，该组合物透光尼龙含有PA66树脂0-90％、PA6树脂0-90％、共聚尼龙10-30％、玻纤0-40％、有机色粉0.2-0.6％、抗氧剂0.2-0.5％，吸光尼龙含有PA66树脂0-90％、PA6树脂0-90％、共聚尼龙10-30％、玻纤0-40％、炭黑0.25-0.75％、抗氧剂0.2-0.5％。专利CN110373022A公开了一种改性尼龙组合物，该组合物含有聚酰胺80-95份，聚醚型聚氨酯5-20份，超高分子量聚乙烯2-5份，增韧剂2-5份，耐刮擦剂3-5份以及反应交联剂0.2-1份。该组合物具有高表面硬度、使用温度范围宽、耐冲击性能好、耐刮擦等优越性能，且产品具有制作加工温度低，可回收再利用。但是这些专利申请都没有关注到聚酰胺组合物的吸水性能的问题。
目前对可激光焊接的聚酰胺组合物体系和低吸水率聚酰胺组合物体系研究较少。降低尼龙吸水性能上主要是常通过采用添加芳香族的尼龙、添加填充剂、添加疏水助剂及与低吸水材料合金化等方法进行改善，然而改善效果都不理想。因此，有必要提供一种具有低吸水性能的可激光焊接的聚酰胺组合物。
发明内容
基于此，本发明的目的之一在于提供一种聚氨酯母粒，该母粒可用于聚酰胺组合物中，降低聚酰胺分子的吸水性。
实现上述发明目的的具体技术方案包括如下：
一种聚氨酯母粒，所述聚氨酯母粒由包括PA6树脂、聚氨酯树脂、纳米粒子、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂的原料制备而得；所述聚氨酯树脂占所述聚氨酯母粒的45wt％～55wt％；所述纳米粒子占所述聚氨酯母粒的3wt％～8wt％。
在其中一些实施例中，所述聚氨酯树脂占所述聚氨酯母粒的49wt％～51wt％；所述纳米粒子占所述聚氨酯母粒的4wt％～6wt％。
在其中一些实施例中，所述聚氨酯树脂为热塑性聚醚型聚氨酯树脂和/或热塑性聚酯型聚氨酯树脂；所述聚氨酯树脂的异氰酸酯指数NCO/OH为 0.95～1.0；和/或邵氏硬度不小于50。
在其中一些实施例中，所述PA6树脂的端氨基含量为40μmol/g～80μmol/g。
在其中一些实施例中，所述纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米氧化锆、纳米二氧化钛中的一种或几种，所述纳米粒子的粒径为15nm～100nm，优选为 30nm～85nm。
在其中一些实施例中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、和/或γ- 缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
在其中一些实施例中，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇、2,6-二叔丁基-对甲酚、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种。
在其中一些实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铝中的一种或几种。
本发明还提供了上述聚氨酯母粒的制备方法。
实现上述发明目的的具体技术方案包括如下：
一种聚氨酯母粒的制备方法，包括以下步骤：
将PA6树脂进行干燥后，和聚氨酯树脂、纳米粒子、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂一起高速搅拌混合，经喂料器加入平行双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，即得；其中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L 和直径D之比为35～50，螺杆上设有1个或以上啮合块区、1个或以上啮合盘区、1个或以上反螺纹区；所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为 230℃～250℃，二区温度为235℃～255℃，三区温度为235℃～255℃，四区温度为240℃～250℃，五区温度为240℃～250℃，六区温度为235℃～255℃，七区温度为235℃～255℃，八区温度为235℃～255℃，模头温度为235℃～255℃，螺杆转速为300rpm～500rpm。
在其中一些实施例中，所述干燥温度为90℃～120℃，干燥时间为3小时～ 6小时。
在其中一些实施例中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
在其中一些实施例中，所述搅拌混合的转速为500转/分～1500转/分。
本发明还提供了一种可激光焊接的聚酰胺组合物，该聚酰胺组合物具有吸水率低、尺寸稳定好的优势，且焊接性能优异。
实现上述发明目的的具体技术方案包括如下：
一种可激光焊接的聚酰胺组合物，包括吸光组分和透光组分；所述透光组分由包括以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由包括以下重量份的原料制备而成：
在其中一些实施例中，所述透光组分由包括以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由包括以下重量份的原料制备而成：
在其中一些实施例中，所述聚酰胺树脂为PA66和/或PA6，所述聚酰胺树脂的相对粘度为2.0～2.8。
在其中一些实施例中，所述多元醇为季戊四醇、双季戊四醇、三羟甲基乙烷、三季戊四醇中的一种或几种。
在其中一些实施例中，所述玻璃纤维为E型玻璃纤维，所述玻璃纤维的直径为7μm～14μm。
在其中一些实施例中，所述有机色粉显示为黑色，所述有机色粉由有机三原色色粉调配而成。
在其中一些实施例中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
在其中一些实施例中，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇、2,6-二叔丁基-对甲酚、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种。
在其中一些实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铝中的一种或几种。
在其中一些实施例中，所述导电炭黑为用于改性塑料染色的普通导电炭黑或乙炔导电炭黑。
本发明还提供了上述可激光焊接的聚酰胺组合物的制备方法，所述制备方法工艺简单、条件易控、生产成本较低。
实现上述发明目的的具体技术方案包括如下：
一种可激光焊接的聚酰胺组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)、制备透光组分
将聚酰胺树脂进行干燥后，与聚氨酯母粒、多元醇、有机色粉、硅烷偶联剂、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、抗氧剂、润滑剂一起搅拌混合，经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机的侧向加入玻璃纤维，熔融挤出造粒，即得透光组分；
(2)、制备吸光组分
将聚酰胺树脂进行干燥后，与聚氨酯母粒、多元醇、导电炭黑、硅烷偶联剂、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、抗氧剂、润滑剂一起搅拌混合，经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机的侧向加入玻璃纤维，熔融挤出造粒，即得吸光组分；
其中步骤(1)和(2)中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比为35～50，螺杆上设有1个或以上啮合块区、1个或以上啮合盘区、1个或以上反螺纹区；所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为230℃～280℃，二区温度为235℃～285℃，三区温度为235℃～285℃，四区温度为240℃～290℃，五区温度为240℃～290℃，六区温度为235℃～275℃，七区温度为235℃～275℃，八区温度为235℃～275℃，模头温度为235℃～ 275℃，螺杆转速为300rpm～500rpm。
在其中一些实施例中，步骤(1)和(2)中，所述干燥温度为90℃～120℃，干燥时间为3小时～6小时。
在其中一些实施例中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
在其中一些实施例中，所述搅拌混合的转速为500转/分～1500转/分。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的聚氨酯母粒是由聚氨酯树脂、PA6树脂、硅烷偶联剂和纳米粒子等为原料制备而得的，聚氨酯母粒加入至聚酰胺体系中时，聚氨酯母粒可与聚酰胺树脂的极性基团产生氢键反应，降低聚酰胺的吸水性能，且由于纳米粒子具有独特的小尺寸效应，表面能大，限制聚酰胺体系中各组分间分子链运动，进一步降低聚酰胺吸水性能。
2、本发明的聚酰胺组合物，通过在聚酰胺体系中加入聚氨酯母粒，以及多元醇、硅烷偶联剂等原料，聚氨酯母粒、多元醇和硅烷偶联剂与聚酰胺树脂的极性基团产生氢键反应，增加了组分间的相容性，同时由于聚氨酯是以聚氨酯母粒形式加入的，在体系中分散更加均匀，且聚氨酯母粒中的纳米粒子具有微成核诱导作用，使聚酰胺结晶更加分散，晶核尺寸更小，在此构思下，制备的聚酰胺组合物样件具有较低的吸水率，尺寸稳定性好，且力学性能、加工性能和焊接性能优异，可应用于汽车领域、航空领域、电子电气领域和家电领域等。
3、本发明的聚酰胺组合物的制备方法，工艺简单，易于控制，对设备要求不高，所使用的设备均为通用的聚合物加工设备，投资不高，有利于工业化生产。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本发明。本发明所使用的术语“和/ 或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本发明的其中一个方面，提供了一种聚氨酯母粒，该聚氨酯母粒是由包括PA6树脂、聚氨酯树脂、纳米粒子、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂的原料制备而得；所述聚氨酯树脂占所述聚氨酯母粒的45wt％～55wt％；所述纳米粒子占所述聚氨酯母粒的3wt％～8wt％。当聚氨酯母粒加入至聚酰胺组合物体系中，聚氨酯在体系中分散得更加均匀，聚氨酯母粒中的纳米粒子具有微成核诱导作用，使聚酰胺结晶更加分散，晶核尺寸更小，且由于其具有独特的小尺寸效应，表面能大，可以限制体系中各组分间的分子链运动，进一步降低聚酰胺组合物的吸水性能。
在本发明的另一方面，提供了一种聚酰胺组合物，该聚酰胺组合物是在聚酰胺树脂中加入上述聚氨酯母粒，以及玻璃纤维、多元醇、硅烷偶联剂、乙烯- 马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物等原料，聚氨酯母粒中的聚氨酯和纳米粒子对聚酰胺分子链和其极性基团具有禁锢作用，降低了其吸水性能；多元醇对酰胺分子具有保护作用，其和硅烷偶联剂、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物共同作用，有利于增加聚氨酯的分散和聚酰胺分子间的作用力，增加了组分间的相容性；同时由于聚氨酯是以聚氨酯母粒形式加入的，在体系中分散更加均匀，且聚氨酯母粒中的纳米粒子具有微成核诱导作用，使聚酰胺结晶更加分散，晶核尺寸更小，可以进一步降低聚酰胺的吸水性；而玻璃纤维的加入可以降低聚酰胺组合物的线性膨胀系数和翘曲度，通过复配使用硅烷偶联剂、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和多元醇，提高聚酰胺树脂和玻璃纤维之间的界面结合力和相容性，降低聚酰胺组合物的线性膨胀系数，从而提高了聚酰胺组合物的力学性能和加工性能。最终制备的聚酰胺组合物样件具有较低的吸水率，尺寸稳定性好，且焊接性能和综合性能优异，可应用于汽车领域、航空领域、电子电气领域和家电领域等。
在本发明的实施例和对比例中，所使用的原料如下：
聚酰胺树脂PA6：牌号YH800，采购自湖南岳化化工股份有限公司；
聚酰胺树脂PA66：牌号EPR27，采购自平顶山神马公司；
热塑性聚氨酯树脂：WHT-1180H，采购自万华化学集团股份有限公司；
抗氧剂：采购自克莱恩；
多元醇：采购自广州共信化工公司；
纳米粒子：采购自南京海泰纳米材料有限公司；
乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物：采购自沈阳科通塑胶有限公司；
E型玻璃纤维：采购自重庆国际复合材料股份有限公司；
有机色粉：采购自巴斯夫；
导电炭黑：采购自巴斯夫；
润滑剂：采购自广东信诚达科技有限公司；
硅烷偶联剂：采购自南京曙光化工集团有限公司。
以下结合具体实施例和对比例来详细说明本发明。
实施例1可激光焊接的聚酰胺组合物及其制备方法
本实施例首先提供了一种聚氨酯母粒，所述聚氨酯母粒是以44.3wt％PA6 树脂、50wt％聚氨酯树脂、5wt％纳米粒子、0.2wt％硅烷偶联剂、0.2wt％抗氧剂、0.3wt％润滑剂为原料制备而得。其中纳米粒子为纳米氧化锆(粒径为50nm)；硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；抗氧剂为重量比1:1的N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；润滑剂为重量比1:1的硬脂酸钙和硬脂酸锌。
本实施例的聚氨酯母粒的制备方法，包括如下步骤：
将PA6树脂于100℃干燥4小时后，和聚氨酯树脂、纳米粒子、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂一起，800转/分搅拌混合，经喂料器加入平行双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，即得；所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比为48，螺杆上设有2个啮合块区、1个啮合盘区、1 个反螺纹区；所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为230℃，二区温度为235℃，三区温度为235℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为235℃，七区温度为235℃，八区温度为235℃，模头温度为235℃，螺杆转速为350rpm。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物，包括透光组分和吸光组分，所述透光组分由以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由以下重量份的原料制备而成：
其中，所述有机色粉显示为黑色，所述有机色粉由有机三原色色粉调配而成。玻璃纤维为E型玻璃纤维，直径为7μm；多元醇为双季戊四醇；抗氧剂为重量比1:1的N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；润滑剂为重量比1:1的硬脂酸钙和硬脂酸锌。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)、制备透光组分
将聚酰胺树脂于100℃干燥4小时后，与聚氨酯母粒、多元醇、有机色粉、硅烷偶联剂、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、抗氧剂、润滑剂一起，800转/分搅拌混合，经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机的侧向加入玻璃纤维，熔融挤出造粒，即得透光组分；
(2)、制备吸光组分
将聚酰胺树脂于100℃干燥4小时后，与聚氨酯母粒、多元醇、导电炭黑、硅烷偶联剂、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、抗氧剂、润滑剂一起，800转/分搅拌混合，经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机的侧向加入玻璃纤维，熔融挤出造粒，即得吸光组分；
其中步骤(1)和(2)中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比为35，螺杆上设有2个啮合块区、1个啮合盘区、1个反螺纹区；所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为230℃，二区温度为235℃，三区温度为235℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为 235℃，七区温度为235℃，八区温度为235℃，模头温度为235℃，螺杆转速为 400rpm。
实施例2可激光焊接的聚酰胺组合物及其制备方法
本实施例首先提供了一种聚氨酯母粒，所述聚氨酯母粒是以46.1wt％PA6 树脂、45wt％聚氨酯树脂、8wt％纳米粒子、0.3wt％硅烷偶联剂、0.3wt％抗氧剂、0.3wt％润滑剂为原料制备而得。其中纳米粒子为纳米二氧化钛(粒径为 80nm)；硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；抗氧剂为重量比1:1 的β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；润滑剂为重量比1:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本实施例的聚氨酯母粒的制备方法同实施例1。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物，包括透光组分和吸光组分，所述透光组分由以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由以下重量份的原料制备而成：
其中，玻璃纤维为E型玻璃纤维，直径为14μm；多元醇为双季戊四醇；抗氧剂为重量比1:1的β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四[β-(3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；润滑剂为重量比1:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物的制备方法同实施例1。
其中步骤(1)和(2)中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比为40，螺杆上设有2个啮合块区、1个啮合盘区、1个反螺纹区；所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为230℃，二区温度为 235℃，三区温度为235℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为 235℃，七区温度为235℃，八区温度为235℃，模头温度为235℃，螺杆转速为 400rpm。
实施例3可激光焊接的聚酰胺组合物及其制备方法
本实施例首先提供了一种聚氨酯母粒，所述聚氨酯母粒是以41.3wt％PA6树脂、55wt％聚氨酯树脂、3wt％纳米粒子、0.2wt％硅烷偶联剂、0.1wt％抗氧剂、 0.4wt％润滑剂为原料制备而得。其中纳米粒子为纳米二氧化钛(粒径为60nm)；硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；润滑剂为重量比1:1的硬脂酸锌和硬脂酸铝。
本实施例的聚氨酯母粒的制备方法同实施例1。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物，包括透光组分和吸光组分，所述透光组分由以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由以下重量份的原料制备而成：
其中，玻璃纤维为E型玻璃纤维，直径为14μm；多元醇为重量比1:1三羟甲基乙烷和三季戊四醇；抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；润滑剂为重量比1:1的硬脂酸锌和硬脂酸铝。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物的制备方法同实施例1。
其中步骤(1)和(2)中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比为48，螺杆上设有2个啮合块区、1个啮合盘区、1个反螺纹区；所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为230℃，二区温度为 235℃，三区温度为235℃，四区温度为235℃，五区温度为235℃，六区温度为 230℃，七区温度为230℃，八区温度为230℃，模头温度为230℃，螺杆转速为 350rpm。
实施例4可激光焊接的聚酰胺组合物及其制备方法
本实施例首先提供了一种聚氨酯母粒，所述聚氨酯母粒是以44.3wt％PA6树脂、50wt％聚氨酯树脂、5wt％纳米粒子、0.1wt％硅烷偶联剂、0.1wt％抗氧剂、 0.5wt％润滑剂为原料制备而得。其中纳米粒子为重量比1:1的纳米二氧化钛(粒径为50nm)和纳米二氧化硅(粒径为50nm)；硅烷偶联剂为重量比1：1的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；抗氧剂为重量比1：1 的双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇和2,6-二叔丁基-对甲酚；润滑剂为重量比1:1 的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本实施例的聚氨酯母粒的制备方法同实施例1。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物，包括透光组分和吸光组分，所述透光组分由以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由以下重量份的原料制备而成：
其中，玻璃纤维为E型玻璃纤维，直径为10μm；多元醇为重量比1:1的双季戊四醇和三羟甲基乙烷；抗氧剂为重量比1：1的双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇和2,6-二叔丁基-对甲酚；润滑剂为重量比1:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物的制备方法同实施例1。
其中步骤(1)和(2)中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比为40，螺杆上设有2个啮合块区、1个啮合盘区、2个反螺纹区；所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为235℃，二区温度为 235℃，三区温度为245℃，四区温度为250℃，五区温度为250℃，六区温度为 240℃，七区温度为240℃，八区温度为240℃，模头温度为235℃，螺杆转速为 400rpm。
实施例5可激光焊接的聚酰胺组合物及其制备方法
本实施例首先提供了一种聚氨酯母粒，所述聚氨酯母粒是以44.1wt％PA6 树脂、50wt％聚氨酯树脂、5wt％纳米粒子、0.3wt％硅烷偶联剂、0.2wt％抗氧剂、 0.4wt％润滑剂为原料制备而得。其中纳米粒子为重量比2:1的纳米二氧化钛(粒径为50nm)和纳米二氧化硅(粒径为50nm)；硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；抗氧剂为重量比1:1的双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇和2,6-二叔丁基-对甲酚；润滑剂为重量比2:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本实施例的聚氨酯母粒的制备方法同实施例1。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物，包括透光组分和吸光组分，所述透光组分由以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由以下重量份的原料制备而成：
其中，玻璃纤维为E型玻璃纤维，直径为10μm；多元醇为重量比1:1的双季戊四醇和三羟甲基乙烷；抗氧剂为重量比1:1的双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇和2,6-二叔丁基-对甲酚；润滑剂为重量比2:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物的制备方法同实施例1。
其中步骤(1)和(2)中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比为40，螺杆上设有2个啮合块区、1个啮合盘区、1个反螺纹区；所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为230℃，二区温度为 235℃，三区温度为235℃，四区温度为235℃，五区温度为235℃，六区温度为 230℃，七区温度为230℃，八区温度为230℃，模头温度为230℃，螺杆转速为 450rpm。
实施例6可激光焊接的聚酰胺组合物及其制备方法
本实施例首先提供了一种聚氨酯母粒，所述聚氨酯母粒是以44.1wt％PA6 树脂、50wt％聚氨酯树脂、5wt％纳米粒子、0.3wt％硅烷偶联剂、0.2wt％抗氧剂、0.4wt％润滑剂为原料制备而得。其中纳米粒子为重量比2:1的纳米二氧化钛(粒径为50nm)和纳米二氧化硅(粒径为50nm)；硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；抗氧剂为重量比1:1的双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇和2,6-二叔丁基-对甲酚；润滑剂为重量比2:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本实施例的聚氨酯母粒的制备方法同实施例1。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物，包括透光组分和吸光组分，所述透光组分由以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由以下重量份的原料制备而成：
其中，玻璃纤维为E型玻璃纤维，直径为10μm；多元醇为重量比1:1的双季戊四醇和三羟甲基乙烷；抗氧剂为重量比1:1的双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇和2,6-二叔丁基-对甲酚；润滑剂为重量比2:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本实施例的可激光焊接的聚酰胺组合物的制备方法同实施例5。
其中步骤(1)和(2)中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比为40，螺杆上设有2个啮合块区、1个反螺纹区；所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为230℃，二区温度为235℃，三区温度为235℃，四区温度为235℃，五区温度为235℃，六区温度为230℃，七区温度为230℃，八区温度为230℃，模头温度为230℃，螺杆转速为450rpm。
对比例1聚酰胺组合物及其制备方法
本对比例的聚酰胺组合物，包括透光组分和吸光组分，所述透光组分由以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由以下重量份的原料制备而成：
其中，玻璃纤维为E型玻璃纤维，直径为10μm；多元醇为重量比1:1的双季戊四醇和三羟甲基乙烷；硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；抗氧剂为重量比1:1的双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇和2,6-二叔丁基-对甲酚；润滑剂为重量比2:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本对比例的聚酰胺组合物的制备方法参考实施例5。
对比例2聚酰胺组合物及其制备方法
本对比例的聚酰胺组合物，包括透光组分和吸光组分，所述透光组分由以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由以下重量份的原料制备而成：
其中，玻璃纤维为E型玻璃纤维，直径为10μm；多元醇为重量比1:1的双季戊四醇和三羟甲基乙烷；硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，抗氧剂为重量比1:1的双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇和2,6-二叔丁基-对甲酚；润滑剂为重量比2:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本对比例的聚酰胺组合物的制备方法参考实施例5。
对比例3聚酰胺组合物及其制备方法
本实施例首先提供了一种聚氨酯母粒，所述聚氨酯母粒是以44.1wt％PA6 树脂、50wt％聚氨酯树脂、5wt％纳米粒子、0.3wt％硅烷偶联剂、0.2wt％抗氧剂、0.4wt％润滑剂为原料制备而得。其中纳米粒子为重量比2:1的纳米二氧化钛(粒径为50nm)和纳米二氧化硅(粒径为50nm)；硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；抗氧剂为重量比1:1的双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇和2,6-二叔丁基-对甲酚；润滑剂为重量比2:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本对比例的聚酰胺组合物，包括透光组分和吸光组分，所述透光组分由以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由以下重量份的原料制备而成：
其中，聚氨酯母粒中纳米粒子为重量比2:1的纳米二氧化钛和纳米二氧化硅；玻璃纤维为E型玻璃纤维，直径为10μm；硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，多元醇为重量比1:1的双季戊四醇和三羟甲基乙烷；抗氧剂为重量比1:1的双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇和2,6-二叔丁基-对甲酚；润滑剂为重量比2:1的硬脂酸钙和硬脂酸铝。
本对比例中的聚氨酯母粒的制备方法同实施例1，聚酰胺组合物的制备方法参考实施例5。
以下为实施例1～6与对比例1～3的原料组成一览表(表1)。
表1实施例与对比例原料组成重量份一览表
备注：a，螺杆结构变更，变为双线螺杆，去除齿形盘。
表2实施例与对比例聚氨酯母粒组成重量份一览表
将上述实施例1～6和对比例1～3制备得到的聚酰胺组合物进行以下性能测试：
拉伸性能：按GB/T1040-2006标准测试，拉伸速率为50mm/min；
激光透过率测试：透光率检测仪，940nm光源；
吸水率测试：按GBT1034-2008标准测试，23℃/50％R.H.；
相对激光焊接强度测试：吸光层和透光层放入激光器中，(125mm×13mm×2mm) ，焊接速度为40mm/s，拉伸速率为50mm/min。
性能测试结果如表3所示。
表3实施例与对比例的聚酰胺组合物的性能一览表
从表3可知，采用本发明实施例1～5的原料和制备方法制备的聚酰胺组合物表现出良好的低吸水性能、激光透过性能和焊接强度性能。
实施例6的平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆上设有2个啮合块区、1个反螺纹区(去除了1个啮合盘区)，实施例5的平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆上设有2个啮合块区、1个啮合盘区、1个反螺纹区，通过对比可以发现，采用实施例5所述的平行双螺杆挤出机的螺杆参数，其制备得到的聚酰胺组合物的吸水性能、激光透过性能和焊接强度性能更好。说明螺杆的形状及螺杆的结构影响了母粒对基体树脂的性能。
对比例1与实施例5相比，体系中不含聚氨酯母粒，缺少聚氨酯和纳米粒子对尼龙分子链和其极性基团的禁锢作用，使酰胺键易于和水分子形成氢键，使体系的吸水性能增加，另外，由于缺少聚氨酯和纳米粒子，成核诱导作用消失，尼龙分子链形成晶核较大，没有形成广泛而微小的晶核，体系的激光透过率降低，导致焊接强度变差。
对比例2与实施例5相比，体系中除了不含聚氨酯母粒，还缺少多元羟基对酰胺分子的保护作用，因此，相比于对比例1，其吸水性一步增加。
对比例3与实施例5相比，缺少多元羟基和乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，聚氨酯的分散和聚酰胺分子间作用力降低，各体系间相容性降低，因此，吸水性增加，激光透过率降低，焊接强度变差。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种可激光焊接的聚酰胺组合物，其特征在于，包括吸光组分和透光组分；所述透光组分由包括以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由包括以下重量份的原料制备而成：
所述聚氨酯母粒由包括PA6树脂、聚氨酯树脂、纳米粒子、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂的原料制备而得；所述聚氨酯树脂占所述聚氨酯母粒的45wt％～55wt％；所述纳米粒子占所述聚氨酯母粒的3wt％～8wt％。
2.根据权利要求1所述的可激光焊接的聚酰胺组合物，其特征在于，所述聚氨酯树脂占所述聚氨酯母粒的49wt％～51wt％；所述纳米粒子占所述聚氨酯母粒的4wt％～6wt％。
3.根据权利要求1所述的可激光焊接的聚酰胺组合物，其特征在于，所述聚氨酯树脂为热塑性聚醚型聚氨酯树脂和/或热塑性聚酯型聚氨酯树脂；和/或，所述聚氨酯树脂的异氰酸酯指数NCO/OH为0.95～1.0；和/或所述聚氨酯树脂的邵氏硬度不小于50；和/或所述PA6树脂的端氨基含量为40μmol/g～80μmol/g。
4.根据权利要求1所述的可激光焊接的聚酰胺组合物，其特征在于，所述纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米氧化锆、纳米二氧化钛中的一种或几种，所述纳米粒子的粒径为15nm～100nm；和/或所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种；和/或所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇、2,6-二叔丁基-对甲酚、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种；和/或所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铝中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的可激光焊接的聚酰胺组合物，其特征在于，所述透光组分由包括以下重量份的原料制备而成：
所述吸光组分由包括以下重量份的原料制备而成：
6.根据权利要求1～4任一项所述的可激光焊接的聚酰胺组合物，其特征在于，所述聚酰胺树脂为PA66和/或PA6，所述聚酰胺树脂的相对粘度为2.0～2.8；和/或所述多元醇为季戊四醇、双季戊四醇、三羟甲基乙烷、三季戊四醇中的一种或几种；和/或所述玻璃纤维为E型玻璃纤维，所述玻璃纤维的直径为7μm～14μm；和/或所述有机色粉显示为黑色，所述有机色粉由有机三原色色粉调配而成；和/或所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
7.根据权利要求1～4任一项所述的可激光焊接的聚酰胺组合物，其特征在于，所述导电炭黑为用于改性塑料染色的普通导电炭黑或乙炔导电炭黑。
8.权利要求1～7任一项所述的可激光焊接的聚酰胺组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、制备聚氨酯母粒
将PA6树脂进行干燥后，和聚氨酯树脂、纳米粒子、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂一起高速搅拌混合，经喂料器加入平行双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，即得；
(2)、制备透光组分
将聚酰胺树脂进行干燥后，与步骤(1)的聚氨酯母粒、多元醇、有机色粉、硅烷偶联剂、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、抗氧剂、润滑剂一起搅拌混合，经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机的侧向加入玻璃纤维，熔融挤出造粒，即得透光组分；
(3)、制备吸光组分
将聚酰胺树脂进行干燥后，与步骤(1)的聚氨酯母粒、多元醇、导电炭黑、硅烷偶联剂、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、抗氧剂、润滑剂一起搅拌混合，经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机的侧向加入玻璃纤维，熔融挤出造粒，即得吸光组分；
其中步骤(1)～(3)中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比为35～50，螺杆上设有1个或以上啮合块区、1个或以上啮合盘区、1个或以上反螺纹区；步骤(1)所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为230℃～250℃，二区温度为235℃～255℃，三区温度为235℃～255℃，四区温度为240℃～250℃，五区温度为240℃～250℃，六区温度为235℃～255℃，七区温度为235℃～255℃，八区温度为235℃～255℃，模头温度为235℃～255℃，螺杆转速为300rpm～500rpm；步骤(2)和(3)所述熔融挤出造粒的工艺参数包括：一区温度为230℃～280℃，二区温度为235℃～285℃，三区温度为235℃～285℃，四区温度为240℃～290℃，五区温度为240℃～290℃，六区温度为235℃～275℃，七区温度为235℃～275℃，八区温度为235℃～275℃，模头温度为235℃～275℃，螺杆转速为300rpm～500rpm。
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CN102775777A (zh) * 2012-03-12 2012-11-14 东莞市信诺橡塑工业有限公司 原位反应增容法制备超韧尼龙6合金及其制备方法
CA2832842A1 (en) * 2013-11-07 2015-05-07 Cleveland Medical Polymers, Inc. Polymer nano-composites as dry sensor material for biosignal sensing
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