一种可激光焊接的聚酰胺复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于改性塑料领域，特别涉及一种可激光焊接的聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术

激光焊接是一种常见的加工方法，常用于连接热塑性材料。该方法操作简单，设备要求不高，具有很好的使用便捷性。但是激光焊接对于材料本身的均匀性、透光性等提出了很高要求。

激光焊接产品常由两部分组成：透光部分和吸光部分，其中透光部分最为关键。透光材料需要尽量减少激光在穿透该部分时的损耗，最大效率的提升焊接效果。CN202210238204在PA体系中添加聚丙烯、氯化钙、甘油、乙烯-辛烯共聚物或SEBS弹性体等，获得了一种可激光焊接的聚酰胺复合材料。但是在实际应用中，SEBS由于和PA相容性不足，容易产生分层、生产不稳定等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可激光焊接的聚酰胺复合材料及其制备方法，该聚酰胺复合材料均匀性较好，焊接强度较好。

本发明提供了一种可激光焊接的聚酰胺复合材料及其制备方法，按重量份数，包括如下组分：

其中，SEBS-MAH的接枝率为0.3-1.5％。

所述聚酰胺树脂为PA6、PA11、PA12、PA46、PA56、PA66、PA610、PA612、PA6T、PA9T、PA10T、PA1010、PA1012中的至少一种。

所述SEBS-MAH按照如下标准进行接枝率测试。优选的，所述SEBS-MAH的接枝率为0.8-1.4％。

准确称取lg SEBS-MAH，放置于500mL锥形瓶中。加入100mL二甲苯和10mL的氢氧化钠-甲醇标准溶液，140℃回流2小时，然后将热溶液倒入一定量的丙酮中沉淀并抽滤。以酚酞为指示剂，用0.1mol/L的HCl-乙醇溶液滴定至终点，并做空白试验。按如下公式计算接枝率：

其中：

G——SEBS-MAH中马来酸酐的接枝率，％；

V

V

C——标定的HCl-乙醇标准溶液浓度，mol/L；

M——SEBS-MAH的质量，g。

所述Surlyn树脂在190℃×2.16kg条件(测试标准ISO 1133-1:2011)下的熔体质量流动速率为0.5～3.0g/10min，优选为0.7～2.8g/10min。

所述Surlyn树脂与SEBS-MAH的质量比为2:3～1:1。

所述加工助剂为润滑剂、抗氧剂中的一种或几种。

所述润滑剂为硬脂酸/盐、改性乙撑双脂肪酸酰胺、超支化聚酯、脂肪族脂肪酸酯、乙烯-丙烯酸共聚物中的至少一种。

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、含磷类抗氧剂中的至少一种。

优选的，按重量份数，包括如下组分：

本发明提供了一种可激光焊接的聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数，将聚酰胺树脂、Surlyn树脂、SEBS-MAH以及加工助剂混合加入到双螺杆挤出机中混炼、熔融、均化后挤出造粒，挤出温度为240～280℃，得到可激光焊接的聚酰胺复合材料。

本发明提供了一种可激光焊接的聚酰胺复合材料在挤出片材、尤其是纺织品中的应用。

有益效果

本发明通过添加Surlyn树脂和SEBS-MAH复配，并采用SEBS-MAH作为增韧剂来改善韧性，得到焊接强度较好的聚酰胺复合材料；同时，通过对SEBS-MAH接枝率的优化控制其在聚酰胺树脂中的分散粒径，进一步提升了复合材料激光焊接的强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。

以下实施例及对比例中采用的原料如下：

聚酰胺树脂1：PA6，M2800，新会美达；

聚酰胺树脂2：PA66，U4800，英威达；

Surlyn树脂1：在190℃×2.16kg条件下的熔体质量流动速率为0.7g/10min，Surlyn9910，美国杜邦公司；

Surlyn树脂2：在190℃×2.16kg条件下的熔体质量流动速率为2.8g/10min，Surlyn8940，美国杜邦公司；

Surlyn树脂3：在190℃×2.16kg条件下的熔体质量流动速率为4.5g/10min，Surlyn8150，美国杜邦公司；

SEBS-MAH 1：KT-25G08，沈阳科通，接枝率为0.8％；

SEBS-MAH 2：KT-25G14，沈阳科通，接枝率为1.4％；

SEBS-MAH 3：KT-25G20，沈阳科通，接枝率为2.0％；

SEBS-MAH 4：KT-25G02，沈阳科通，接枝率为0.2％；

SEBS：沈阳科通，接枝率为0；

抗氧剂：抗氧剂1098，市售；

润滑剂：受阻酚类抗氧剂，市售。

各实施例及对比例的复合材料通过如下过程制备得到：

按质量份数，将聚酰胺树脂、Surlyn树脂、SEBS-MAH以及加工助剂混合加入到双螺杆挤出机中混炼、熔融、均化后挤出造粒，挤出温度为240～280℃，得到可激光焊接的聚酰胺复合材料。

实施例和对比例经过以下测试方法或测试标准：

(1)焊接强度：将材料注塑成为100mm*40mm*1mm尺寸样条，放置在激光焊接仪中进行焊接。焊接条件为：波长980nm，扫描速度20cm/s。焊接完成后，在拉伸测试仪上进行拉脱力测试，测试条件为23℃，10mm/min。

(2)分散粒径测试：将样条在液氮中放置4h以上，然后脆断。在脆断表面涂覆甲酸溶液进行刻蚀，刻蚀4h后在显微镜下观察断面，统计并计算断面中Surlyn树脂和SEBS分散相的平均粒径。

表1实施例和对比例的配方组成以及测试结果

从表1可以看出，实施例1-8制备的聚酰胺复合材料焊接强度≥130N，断面平均粒径为0.12-0.19μm。实施例1和对比例1可以发现，使用纯SEBS，其激光焊接强度要低于SEBS-MAH，这是因为SEBS-MAH与PA的相容性更好，更有利于其粒径分散到合理的范围内。实施例1和对比例2、3可以发现，SEBS-MAH的接枝率过高时，由于SEBS-MAH本身容易产生交联，导致与树脂的相容性反而下降，进而影响了焊接强度；SEBS-MAH的接枝率过低时，焊接强度也达不到理想状态。实施例1和对比例4、5可以发现，Surlyn树脂或SEBS-MAH添加量太大时，会大幅增加其在PA树脂中的分散粒径，进而减小了光的透射，影响了最终焊接效果。对比例6和7表明，单独添加SEBS-MAH或Surlyn树脂，焊接强度达不到最优效果，这说明两者在该材料体系内产生了协同效果，共同促进了焊接强度提升。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。