PA6/PC基激光直接成型材料研究及其立体结构制件制备

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.02.002

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (2): 8-12.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.02.002

PA6/PC基激光直接成型材料研究及其立体结构制件制备

于志省(), 李应成, 王洪学(), 庞馨蕾, 王宇遥

中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院合成材料研究所，上海 201208

收稿日期:2021-09-26 出版日期:2022-02-26 发布日期:2022-02-23
通讯作者: 王洪学（1962—），男，研究员，从事高分子材料改性及应用研究，JamesWang.sshy@sinopec.com
E-mail:yvzx.sshy@sinopec.com;JamesWang.sshy@sinopec.com
作者简介:于志省（1983—），男，副研究员，从事高性能工程树脂材料加工改性研究，yvzx.sshy@sinopec.com
基金资助:
中国石油化工股份有限公司资助项目(218024-9)

Study on laser direct structuring materials based on polyamide 6 and polycarbonate and their fabrication of parts with heterostructure

YU Zhixing(), LI Yingcheng, WANG Hongxue(), PANG Xinlei, WANG Yuyao

R&D Division for Synthetic Polymers，Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology，Shanghai 201208，China

Received:2021-09-26 Online:2022-02-26 Published:2022-02-23
Contact: WANG Hongxue E-mail:yvzx.sshy@sinopec.com;JamesWang.sshy@sinopec.com

摘要/Abstract

摘要：

以聚酰胺6（PA6）、聚碳酸酯（PC）及其复合材料为基材，通过熔融挤出法制备了一系列激光直接成型（LDS）合金材料，研究了其热性能、耐溶剂性、力学性能及断裂机理，并验证了其用于手机结构件制造时的可靠性和安全性。结果表明，LDS合金材料具有特殊的热性能和流变行为，PA6组分有利于提高合金的耐溶剂性，PC组分有利于提高材料的耐热性；随着PA6含量的增加，LDS合金的缺口冲击强度、断裂伸长率、拉伸强度和模量、弯曲强度和模量均先减小后增大；纯PC基合金材料的断裂形式为韧性断裂，断裂机理为材料受外力作用形成剪切带和网络结构化，纯PA6基及PA6/PC基LDS合金材料的断裂形式为脆性断裂，以两相分散形成“海?岛”结构、剪切破坏引发产生银纹以及产生空穴化效应为主要断裂机理；LDS合金具有优良的激光活化与化学镀功能，铜镍金属镀层可靠性、安全性高，可用于立体结构器件电路制造。

关键词: 激光直接成型, 聚酰胺6, 聚碳酸酯, 断裂机理, 立体电路

Abstract:

A series of laser direct structuring （LDS） alloys based on polyamide 6 （PA6）， polycarbonate （PC） and their composite materials were prepared using a melt extrusion method. The thermal properties， solvent resistance， and mechanical properties of the LDS alloys were characterized， and their fracture mechanism was investigated. The reliability and safety of the resultant materials used for the manufacture of mobile phone components was also verified. The results indicated that the LDS alloys had special thermal properties and rheological behaviors. The PA6 component improved the solvent resistance of the alloys， while the PC component increased the heat resistance of the alloys. With an increase in the PA6 content， the notched impact strength， elongation at break， tensile strength and modulus， flexural strength and modulus of the LDS alloy all decreased at first and then increased. The LDS alloy with pure PC showed a ductile fracture， whose fracture mechanism was attributed to the formation of shear bands resulting from the external force and network structures. The LDS alloys with pure PA6 and PC/PA6 exhibited a brittle fracture， and their corresponding fracture mechanism was ascribed to the formation of a “sea?island” structure based on two phases， crazing caused by shearing fracture， and cavitation effect. The LDS alloys had excellent laser activation and electroless plating functions， and the copper/nickel plating layer displayed high reliability and safety. The alloys developed in this study were suitable for manufacturing the circuits of devices with a heterostructure.

Key words: laser direct structuring, polyamide 6, polycarbonate, fracture mechanism, heterostructure circuit

中图分类号:

TQ327.8

于志省, 李应成, 王洪学, 庞馨蕾, 王宇遥. PA6/PC基激光直接成型材料研究及其立体结构制件制备[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 8-12.

YU Zhixing, LI Yingcheng, WANG Hongxue, PANG Xinlei, WANG Yuyao. Study on laser direct structuring materials based on polyamide 6 and polycarbonate and their fabrication of parts with heterostructure[J]. China Plastics, 2022, 36(2): 8-12.

图/表 8

LDS 合金	结晶温度/ ^oC	熔融焓/ J·g^-1	结晶度/ %	T/^oC	耐溶剂性	MFR/ g·（10 min）^-1
A	—	—	—	111	差	25.0
B	164	7.7	20.2	93	差	7.4
C	172	19.0	24.9	85	良	0.2
D	173	32.2	28.2	57	优	2.3
E	185	52.0	30.3	51	优	9.6

表1 LDS合金的组成及特征性能

Tab.1 Compositions and characteristic properties of LDS alloys

图1 LDS合金的DSC降温曲线

Fig.1 Cooling curves of LDS alloys in DSC test

图2 LDS合金经PX处理前后外观对比

Fig.2 Appearances of LDS alloys before and after being treated by PX

图3 样品的FTIR谱图

Fig.3 FTIR spectra of the samples

LDS合金	缺口冲击强度/J·m^-1	断裂伸长率/%	拉伸强度/MPa	拉伸模量/MPa	弯曲强度/MPa	弯曲模量/MPa
A	407.5±30.5	72.6±5.9	52.0±0.9	1 971±9	84.8±0.6	2 121±11
B	47.2±3.9	9.8±0.6	32.4±0.7	1 546±6	54.9±0.9	1 436±5
C	10.5±1.1	1.6±0.2	29.3±0.2	2 100±12	63.0±0.4	1 818±7
D	27.0±2.3	2.6±0.5	40.2±0.5	2 318±8	69.8±0.1	1 956±3
E	152.9±8.6	58.8±1.1	49.9±0.1	2 155±14	71.9±1.1	1 893±14

表2 LDS合金的力学性能

Tab.2 Mechanical properties of LDS alloys

图4 LDS合金的SEM照片

Fig.4 SEM images of LDS alloys

图5 手机框架及其铜镀层

Fig.5 Frame of a mobile phone and its copper plating layer

图6 盐雾老化试验后的手机框架

Fig.6 Frame of a mobile phone after salt spray aging test

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PA6/PC基激光直接成型材料研究及其立体结构制件制备

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