CN116285332A - 一种导热级玻纤增强尼龙材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种导热级玻纤增强尼龙材料及其制备方法与应用，包括质量份数如下的组分：42‑74份尼龙树脂、10‑30份玻纤、5‑7份导热填料、0.7‑1.3份分散剂，0.5‑1份的炭黑母粒，所述分散剂的粘度范围在140℃时为375‑750cps，导热率高且焊接强度高。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种导热级玻纤增强尼龙材料及其制备方法与应用。
背景技术
尼龙是一种常用的热塑性材料，被广泛应用于汽车等零部件，为提高材料的弯曲强度、拉伸强度等力学性能，现有技术通常将玻纤与尼龙组合形成玻纤增强尼龙材料，在共混过程中，玻璃纤维在螺杆挤出机的高剪切作用下，被切成一定长度的玻纤，并均匀地分布在尼龙基体树脂中，混合挤出过程中，玻璃纤维会沿轴向方向产生一定程度的取向，当制品受外力作用时，从基体传到玻璃纤维，力的作用方向发生变化，即沿着玻纤取向的方向传递，这种传递作用，在一定程度上起到力的分散作用，换言之，即为能量的分散作用，从而增强了材料承受外力作用的能力。
随着电子产品功能的日益复杂和小型化，电子产品的发热和散热问题日益突出。例如，新能源汽车的发展越来越快，为了保证新能源电动汽车的核心部件“电池组、电控系统、驱动电机”和充电桩的安全性能和使用寿命，部分零件需要使用导热性能优异的材料及时有效地释放热量，导热材料的需求和市场越来越明显。
但是现有的玻纤增强尼龙材料存在导热性差等问题，限制了其进一步的应用，介于此，为了提高尼龙的导热性，本领域技术人员通常在尼龙中加入导热填料，如碳纳米管、石墨烯、氧化铝等成分进行改性，目的在于提升尼龙的导热性能，但由于玻纤的存在，导热填料的分散不容易形成通路，因此导热效果并不理想，且由于添加了导热填料，电子产品的激光透过率降低；因此，在保证玻纤增强尼龙材料力学性能的前提下，急需开发一种导热性高且适用于激光焊接吸光层产品的高焊接强度的玻纤增强尼龙材料。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种导热级玻纤增强尼龙材料及其制备方法与应用，导热率率高适合用于激光焊接中的吸光层，焊接强度高、导热性好。
为达到上述技术目的，本申请采用以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种导热级玻纤增强尼龙材料，包括质量份数如下的组分：42-74份尼龙树脂、10-30份玻纤、5-7份导热填料、0.7-1.3份分散剂，0.5-1份的炭黑母粒，所述分散剂的粘度范围在140℃时为375-750cps，测试标准为ASTM D4016-08，该粘度范围内能够保证与树脂的粘度差异不是太大，二者具有适当的剪切效果，有利于分散。
优选的，所述分散剂为聚乙烯蜡类润滑剂与硅酮类润滑剂的混合物。
优选的，所述聚乙烯蜡类润滑剂与硅酮类润滑剂的质量比为(0.3-0.5)：(0.4-0.8)，分散剂的粘度范围在140℃时为400-650cps。
优选的，所述玻纤为尼龙用玻纤，其拉伸强度为2800-3000MPa，测试标准为ASTMD2343-17，过低则强度不够，过高则原料成本过高；
优选的，所述尼龙树脂的粘度为2.4-2.8，测试标准为ISO 307。
优选的，所述导热填料为氮化硼。
优选的，所述炭黑母粒为50％PE基体炭黑母粒，含有50％的炭黑，其熔指为20-40g/10min,21.6kg/190℃，测试标准为ISO 1133。
优选的，还包括质量份为0.1-1的抗氧剂。
第二方面，本申请提供一种导热级玻纤增强尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：将尼龙树脂、玻纤、导热填料、分散剂、抗氧剂加入至高混机中充分混匀后，再加入双螺杆挤出机中熔融混炼，牵引造粒，即得所述导热级玻纤增强尼龙材料。
第三方面，本申请提供一种导热级玻纤增强尼龙材料在电子产品激光焊接吸光层中的应用，如汽车车灯底座、支架类产品、雷达壳体。
本申请的有益效果如下：本申请所使用的分散剂与尼龙树脂基体的相容性差，更容易存在于导热填料与尼龙树脂的界面，起到润滑和分散的效果，导热性好；通过复配导热填料，同时结合炭黑母粒和玻纤的优化选择，不但提高了导热性，能够避免吸光层因为能量过高而导致碳化降解的现象，还能够实现更好的焊接效果，同时也拓宽了焊接的工艺窗口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本方案的实施例及对比例涉及的原料如下所示，但不限于以下原料：
尼龙树脂-1：PA66，(粘度为2.4)，EPR24，神马；
尼龙树脂-2：PA6，(粘度为3.4)，M3400,新会美达；
尼龙树脂-3：PA6，(粘度为2.8)HY2800A,江苏海阳
玻纤-1:中国巨石,ECS10-03-568H，拉伸强度为2500Mpa；
玻纤-2：重庆国际，玻纤ECS301HP-3-H,拉伸强度为2800Mpa；
玻纤-3：中国巨石，玻纤E7CS10-03-568H，拉伸强度为3000Mpa；
导热填料：立方氮化硼(导热率为33),PN-02，淄博晶亿陶瓷；
分散剂-1：粘度为375cps；A-C6A，聚乙烯蜡类，霍尼韦尔。
分散剂-2：粘度为650cps；A-C5120，聚乙烯蜡类，霍尼韦尔；
分散剂-3：粘度为250cps，A-C680A，聚乙烯蜡类，霍尼韦尔；
分散剂-4：粘度为1400cps；A-C725，聚乙烯蜡类，霍尼韦尔；
分散剂-5：包括质量比为0.3:0.8的聚乙烯蜡类润滑剂(A-C5120,霍尼韦尔)及硅酮类润滑剂(MB50-002，道康宁)，粘度为650cps；
分散剂-6：包括质量比为0.5:0.4的的聚乙烯蜡类润滑剂(A-C5120，霍尼韦尔)及硅酮类润滑剂(MB50-002，道康宁)，粘度为400cps；
分散剂-7：包括质量比为0.2:1.0的的聚乙烯蜡类润滑剂(A-C5120，霍尼韦尔)及硅酮类润滑剂(MB50-002，道康宁)，粘度为750cps；
分散剂-8：包括质量比为0.2:1.0的的聚乙烯蜡类润滑剂(A-C5120，霍尼韦尔)及硅酮类润滑剂(MB50-002，道康宁)，粘度为380cps。
炭黑母粒-1：PE2642，卡博特，熔指为20g/10min，21.6kg/190℃；
炭黑母粒-2：PE2824，熔指为40g/10min，21.6kg/190℃；
炭黑母粒-3：PE4881，卡博特，熔指为9g/10min，21.6kg/190℃；
炭黑母粒-4：UN2014卡博特，熔指为44g/10min，21.6kg/190℃；
下面通过具体实施例对本方案进行进一步说明。
实施例1-14及对比例1-7
一种导热级玻纤增强尼龙材料，其组分及配制方案如表1、表2所示。
导热级玻纤增强尼龙材料的制备方法包括以下步骤：将尼龙树脂、玻纤、导热填料、分散剂、抗氧剂加入至高混机中充分混匀后，再加入双螺杆挤出机中熔融混炼，牵引造粒，即得导热级玻纤增强尼龙材料。
表1实施例1-14的导热级玻纤增强尼龙材料组分配制
表2对比例1-7增强尼龙材料组分配制
评价测试
注塑拉伸样条和100*10*2mm方板，进行导热率测试焊接强度测试，结果如表3所示：
导热率测试：根据GB/T 22588-2008标准测试；
焊接强度测试：准备100*10*2mm尺寸样条，同时准备透光层样条，透光层为自制PA6+GF30本色料，透光率为30％。采用激光焊接设备将两种样条焊接在一起，在拉伸机上测试其拉力值。
表3测试结果
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种导热级玻纤增强尼龙材料，其特征在于，包括质量份数如下的组分：42-74份尼龙树脂、10-30份玻纤、5-7份导热填料、0.7-1.3份分散剂，0.5-1份的炭黑母粒，所述分散剂的粘度范围在140℃时为375-750cps。
2.根据权利要求1所述的导热级玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯蜡类润滑剂与硅酮类润滑剂的混合物。
3.根据权利要求2所述的导热级玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述聚乙烯蜡类润滑剂与硅酮类润滑剂的质量比为(0.3-0.5)：(0.4-0.8)，所述分散剂的粘度范围在140℃时为400-650cps。
4.根据权利要求1所述的导热级玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述玻纤为尼龙用玻纤，其拉伸强度为2800-3000MPa。
5.根据权利要求1所述的导热级玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述尼龙树脂的粘度为2.4-2.8，测试标准为ISO 307。
6.根据权利要求1所述的导热级玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述导热填料为氮化硼。
7.根据权利要求1所述的导热级玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述炭黑母粒为50％PE基体炭黑母粒，其熔指为20-40g/10min,21.6kg/190℃。
8.根据权利要求1所述的导热级玻纤增强尼龙材料，其特征在于，还包括质量份为0.1-1的抗氧剂。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的导热级玻纤增强尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将尼龙树脂、玻纤、导热填料、分散剂、抗氧剂加入至高混机中充分混匀后，再加入双螺杆挤出机中熔融混炼，牵引造粒，即得所述导热级玻纤增强尼龙材料。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的导热级玻纤增强尼龙材料在电子产品激光焊接吸光层中的应用。
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2023
- 2023-03-14 CN CN202310241513.0A patent/CN116285332B/zh active Active
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