CN103131152A - 一种改性聚碳酸酯材料及其制备方法、以及一种手机外壳及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改性聚碳酸酯材料，所述改性聚碳酸酯材料包含聚碳酸酯材料和分散于聚碳酸酯材料中的纳米氧化铟锡粒子。本发明还提供了上述改性聚碳酸酯材料的制备方法。同时，本发明提供了采用上述的改性聚碳酸酯材料制作而成的手机外壳，包括：透明聚碳酸酯层、以及分散于所述透明聚碳酸酯层中的由纳米氧化铟锡粒子爆破后形成的爆破粒子，所述爆破粒子形成三维图案；本发明进一步公开了上述手机外壳的制作方法。本发明对透明聚碳酸酯材料进行改性处理，所得到的改性聚碳酸酯材料能够做3D激光内雕处理，并且缺口冲击强度较佳，用于制作手机外壳，既满足对于3D内雕图案装饰的要求，又能达到手机外壳的跌落测试标准。

Description

一种改性聚碳酸酯材料及其制备方法、以及一种手机外壳及其制备方法
技术领域
本发明涉及激光内雕技术领域，更具体地说，涉及一种改性聚碳酸酯材料及其制备方法、以及一种手机外壳及其制备方法。 
背景技术
随着科技的发展，出现了激光内雕技术，激光内雕技术可以在水晶、玻璃等透明材料内雕刻平面或三维立体图案，采用激光内雕技术将平面或立体的图案“雕刻”在水晶、或玻璃等透明材料的内部，具有较佳的视觉效果。 
近年来，随着手机技术的发展，人们不仅关注手机的实用性和功能性的方面，同时还对手机的外观提出了更高的要求，手机外观的图案和装饰越来越多，本领域的技术人员也开始研究将3D激光内雕技术应用于手机上，在材料的选择上，现有玻璃和亚克力材料（即材料PMMA聚甲基丙烯酸甲酯材料）能做3D激光内雕处理，但是，这两种材料的物理性能较脆，即具有较弱的缺口冲击强度（PMMA材料的缺口冲击强度为10-15kJ／m2，玻璃材质更脆，缺口冲击强度更低），大多被应用于手机的显示保护屏领域，无法应用于手机外壳领域。而PC材料（聚碳酸酯材料）的缺口冲击强度性能（一般能达到60-70 kJ／m2，）符合手机外壳的标准，但是，PC材料不能做3D激光内雕处理，也即无法在PC外壳内形成3D内雕图案。 
发明内容
本发明为了克服现有技术中能够进行激光内雕处理的材料，不具有较佳的缺口冲击强度，无法用于制作手机外壳的技术问题。 
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种改性聚碳酸酯材料，所述改性聚碳酸酯材料包含聚碳酸酯材料和分散于聚碳酸酯材料中的纳米氧化铟锡粒子。 
在所述的改性聚碳酸酯材料中，优选地，所述聚碳酸酯材料为透明聚碳酸酯材料；所述聚碳酸酯材料的缺口冲击强度为40-75 kJ／m2。 
在所述的改性聚碳酸酯材料中，优选地，所述纳米氧化铟锡粒子的粒径为80-100nm，以所述改性聚碳酸酯材料的总重量为基准，所述纳米氧化铟锡粒子的含量为5-10wt%。 
在所述的改性聚碳酸酯材料中，优选地，所述纳米氧化铟锡的表面包覆有表面改性剂，所述表面改性剂选自乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ硫基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种；以所述改性聚碳酸酯材料的总重量为基准，所述表面改性剂的含量为1-3wt%。 
本发明还提供了上述改性聚碳酸酯材料的制备方法，包括下述步骤：将聚碳酸酯和纳米氧化铟锡混合均匀，然后通过挤出成型得到所述改性聚碳酸酯材料。 
在所述的制备方法，优选地，所述制备方法包括：在将聚碳酸酯和纳米氧化铟锡进行混合之前，对纳米氧化铟锡进行表面改性，所述表面改性的方法为将纳米氧化铟锡与表面改性剂混合均匀，使纳米氧化铟锡的表面包覆有表面改性剂。 
在所述的制备方法，优选地，以所述改性聚碳酸酯材料的总重量为基准，所述氧化铟锡的添加量为5-10wt%，所述表面改性剂的添加量为1-3wt%，余量为聚碳酸酯材料。 
在所述的制备方法，优选地，所述挤出成型的条件为：采用双螺杆挤出机，挤出温度为250℃-260℃，挤出压力为1.8Mpa-3Mpa，主机转速为30r/ min - 40r/min，喂料转速为9 r/ min - 15r/ min。 
另外，本发明还提供了一种手机外壳，采用上述的改性聚碳酸酯材料制作而成，包括：透明聚碳酸酯层、以及分散于所述透明聚碳酸酯层中的由纳米氧化铟锡粒子爆破后形成的爆破粒子，所述爆破粒子形成三维图案。 
在所述的手机外壳，优选地，所述手机外壳还包括不透明聚碳酸酯层，所述透明聚碳酸酯层设于所述不透明聚碳酸酯层上。 
同时，本发明还提供了上述手机外壳的制作方法，包括下述步骤：步骤1：将如上所述的改性聚碳酸酯材料通过注塑成型工艺制得壳体；步骤2：采用激光内雕机发射出激光束照射所述壳体，所述壳体中的纳米氧化铟锡粒子吸收激光束后并爆破后形成三维图案，得到所述的手机外壳。 
在所述的手机外壳的制备方法中，优选地，所述成型工艺为注塑成型工艺；所采用的注塑成型机为双色注塑成型机，通过所述双色注塑成型机成型上层为透明聚碳酸酯层，下层为不透明聚碳酸酯层的手机外壳。 
在所述的手机外壳的制备方法中，优选地，所述激光内雕机为绿光激光发射器，所述绿光激光发射器产生100-500千瓦、1-10千赫的10-15纳秒的脉冲激光束。 
本发明在透明聚碳酸酯材料中加入纳米氧化铟锡粒子，对透明聚碳酸酯材料进行改性处理，所得到的改性聚碳酸酯材料能够做3D激光内雕处理，并且改性后的改性聚碳酸酯材料的缺口冲击强度较佳，采用这种改性聚碳酸酯材料制作手机外壳，既满足了手机外壳对于3D内雕图案装饰的要求，又能在冲击强度性能上达到手机外壳的跌落测试标准。 
附图说明
图1是本发明第一实施例的手机外壳在激光内雕处理前的示意图。 
图2是本发明第一实施例的手机外壳在激光内雕处理后的示意图。 
图3是本发明第二实施例的手机外壳在激光内雕处理前的示意图。 
图4是本发明第二实施例的手机外壳在激光内雕处理后的示意图。 
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。 
本发明公开了一种改性聚碳酸酯材料，所述改性聚碳酸酯材料包含聚碳酸酯材料和分散于聚碳酸酯材料中的纳米氧化铟锡粒子。 
本领域的技术人员知道聚碳酸酯材料（PC材料）是现有技术中手机外壳的常用材料，本发明的发明人在对3D激光内雕技术的研究过程中，发现将纳米氧化铟锡粒子（纳米ITO粒子）加入PC材料中，对PC材料进行改性，得到改性聚碳酸酯材料，采用这种改性聚碳酸酯材料制作手机外壳，由于纳米ITO粒子具有吸收红外线的性能，当采用比红外线能量高的激光照射所述手机外壳，所述手机外壳中的纳米ITO粒子爆破后会形成三维图案，从而实现了在手机外壳上制作3D内雕图案，并且纳米氧化铟锡粒子对PC材料的缺口冲击强度影响不大，因而采用这种改性聚碳酸酯材料制作的手机外壳具有足够的冲击强度。 
具体来说，为了手机外壳更好的显现出其内部的3D内雕图案，所述聚碳酸酯材料为透明聚碳酸酯材料，所述透明聚碳酸酯材料为本领域技术人员所公知，可通过商购得到，缺口冲击强度为40-75 kJ／m2。优选冲击强度为60-75 kJ／m2的聚碳酸酯材料，缺口冲击强度在60 kJ／m2以上的聚碳酸酯材料做为优选，例如：牌号为Sabic公司的 PC Lexan EXRL 0672T 和Bayer公司的PC Makrolon 2207T。 
所述纳米氧化铟锡也已为本领域技术人员所公知，可通过商购得到；优选具有较佳的吸收红外线的性能的纳米氧化铟锡，例如：EVONIK公司的 VP AdNano ITO。优选地，所述纳米氧化铟锡的粒径为80-100nm，以具有更佳的分散性能，并且所形成的3D内雕图案更为精细。 
以所述改性聚碳酸酯材料的总重量为基准，所述纳米氧化铟锡粒子的含量优选为5-10wt%，添加的纳米氧化铟锡的含量过多会影响聚碳酸酯材料的缺口冲击强度，含量过少则不能形成较为丰富的3D图案。 
值得一提的是，由于纳米ITO为无机填料，其与PC材料的相容性较差，因而在本发明中，优选地，采用表面改性剂对纳米ITO进行表面有机化包覆改性，使纳米氧化铟锡的表面包覆表面改性剂，提高纳米ITO与PC材料的相容性，以便于纳米ITO能够更好的分散在PC材料中，所述表面活化剂兼具分散和活化的作用，活化的目的是提高纳米ITO和PC材料的相容性，在优选的情况下，所述表面改性剂选自乙烯基甲基二甲氧基硅烷（商品名：A-2171）、乙烯基三甲氧基硅烷（商品名：A-171）、γ硫基丙基三乙氧基硅烷（商品名：KH-591）中的一种或几种，上述表面改性剂为无色透明液体，既能使纳米ITO得到高度的分散，又能改善体系中各组分的相容性。以所述改性聚碳酸酯材料的总重量为基准，所述表面改性剂的含量为1-3wt%。 
需要说明的是，经过纳米ITO改性得到的改性聚碳酸酯材料相较于聚碳酸酯材料，其冲击强度有所降低，但是冲击强度仍可以达到50-60 kJ／m2，远远高于PMMA材料、玻璃的冲击强度，不影响其作为手机外壳的使用。 
本发明还提供了上述改性聚碳酸酯材料的制备方法，包括下述步骤：将聚碳酸酯和纳米氧化铟锡混合均匀，然后通过挤出成型得到所述改性聚碳酸酯材料。 
在所述的制备方法中，为了手机外壳更好的显现出其内部的3D内雕图案，所述聚碳酸酯材料为透明聚碳酸酯材料，所述透明聚碳酸酯材料为本领域技术人员所公知，可通过商购得到。优选冲击强度较高的聚碳酸酯材料，例如：牌号为Sabic公司的 PC Lexan EXRL 0672 ，缺口冲击强度为74 kJ／m2，和Bayer公司的PC Makrolon 2207，缺口冲击强度为65 kJ／m2。 
所述纳米氧化铟锡也已为本领域技术人员所公知，其具有较佳的吸收红外线的性能。优选地，所述纳米氧化铟锡的粒径为80-100nm，以具有更佳的分散性能，并且所形成的3D内雕图案更为精细。 
优选地，所述制备方法还包括在将聚碳酸酯和纳米氧化铟锡进行混合之前，对纳米氧化铟锡进行表面改性，所述表面改性的方法为将纳米氧化铟锡与表面改性剂混合均匀，使纳米氧化铟锡的表面包覆有表面改性剂。这是因为纳米ITO为无机填料，其与PC材料的相容性较差，采用表面改性剂对纳米ITO进行表面有机化包覆改性，使纳米氧化铟锡的表面包覆表面改性剂，提高纳米ITO与PC材料的相容性，以便于纳米ITO能够更好的分散在PC材料中。 
以所述改性聚碳酸酯材料的总重量为基准，所述纳米氧化铟锡粒子的含量优选为5-10wt%，所述表面改性剂的含量优选为1-3wt%，余量为聚碳酸酯材料。 
在所述的制备方法中，所述聚碳酸酯材料和表面改性剂采用高速搅拌机混合均匀，使表面改性剂对ITO粒子进行表面有机化包覆改性，提高与PC材料的相容性。所述ITO粒子，优选地为包覆有表面改性剂的ITO粒子，与PC材料也采用高速搅拌机混合均匀，然后放入双螺杆挤出机的料筒里，在一定的温度、压力下，挤出得到改性聚碳酸酯材料，其中，挤出温度为250-260℃，挤出压力为1.8-3Mpa，主机转速为30-40r/min，喂料转速为9-15 r/min，其中，主机转速是指挤出机螺杆的转速，喂料转速指喂料装置中的螺杆的转速。 
通过上述制备方法制得的改性聚碳酸酯材料相较于聚碳酸酯材料，其冲击强度有所降低，但是冲击强度仍可以达到50-60 kJ／m2，依然能达到手机外壳应用的标准。 
本发明采用上述的改性聚碳酸酯材料制作具有3D图案的手机外壳，先采用改性聚碳酸酯材料注塑成型手机外壳，然后采用内雕机激光器发射出来的脉冲激光束照射所述ITO粒子，ITO粒子得到能量后发生细微爆破而形成白点，从而在透明PC材料内部形成3D图案。具体来说，这种手机外壳的制作方法，包括下述步骤： 
步骤1：将上述的改性聚碳酸酯材料通过成型工艺制得壳体；
在本步骤中，所述改性聚碳酸酯材料包含聚碳酸酯材料和分散于聚碳酸酯材料中的纳米氧化铟锡粒子，优选地，所述纳米氧化铟锡的表面包覆有表面改性剂，所述改性聚碳酸酯材料已在上文中进行了详述，在此不再做赘述。所述成型工艺可为本领域技术人员所知的将塑胶材料（例如：PC材料）制成手机外壳的工艺，例如：注塑成型工艺、注塑成型工艺。优选地，采用注塑成型工艺，便于进行双色注塑，所述注塑成型工艺的工艺条件可根据需要进行调节，这已为本领域的技术人员所公知。
在本步骤中，所述改性聚碳酸酯材料在成型前经过干燥，所述干燥的条件为：干燥温度100℃-120℃，干燥时间为3-4小时。 
步骤2：采用激光内雕机发射出激光束照射所述壳体，所述壳体中的纳米氧化铟锡粒子吸收激光束后并爆破后形成三维图案，得到所述的手机外壳。 
在本步骤中，利用ITO粒子吸收近红外光的性能，当所采用的激光内雕机所发射出的激光束的能量高于近红外光的能量时，所述激光束在透明PC层中局部聚焦的能量密度大于使ITO粒子爆破的临界值（也称阈值），ITO粒子得到能量后发生细微爆破成白点，从而形成三维图案。 
在本步骤中，所述激光内雕机可选择任意所发出的激光束的能量高于近红外光的能量的激光器，例如：激光内雕机型号为CERION公司 的3d sub-surface engraving系列，激光器为532nm Nd YAG Laser。优选绿光激光发射器，所述绿光激光发射器产生100-500千瓦、1-10千赫的10-15纳秒的脉冲激光束。例如：采用激光内雕机（Nd-YAG 532nm），其发射出来的是绿光激光，当然也可采用发射紫外线的激光内雕机。优选发射绿光的激光内雕机，应用更广泛，并且不会因为能量过高对手机外壳造成损坏。 
所述三维图案可以根据需要进行设计，可以为简单的产品LOGO或者复杂的装饰图案，所述三维图案的制作已为本领域技术人员所公知在此不做赘述。 
通过上述手机外壳的制备方法制得本发明的手机外壳，所述手机采用如上所述的改性聚碳酸酯材料制作而成，包括：透明聚碳酸酯层、以及分散于所述透明聚碳酸酯层中的由纳米氧化铟锡粒子爆破后形成的爆破粒子，所述爆破粒子形成三维图案；由于所述纳米氧化铟锡粒子分散于透明聚碳酸酯层中，当纳米氧化铟锡粒子爆破后的图案位于透明聚碳酸酯层内部，使得图案呈现较佳的视觉效果，并且能够有效避免被刮花而受损的缺陷。 
制得一提的是，为了使手机更为美观，需要手机外壳遮盖手机中的电子元件，因而，在本发明中，优选地，所述手机外壳还包括不透明聚碳酸酯层，所述不透明聚碳酸酯层设于所述透明聚碳酸酯层的下方；所述不透明聚碳酸酯层由现有的不透明聚碳酸酯材料制作而成，所述不透明聚碳酸酯材料为本领域技术人员所公知，可通过商购得到。优选冲击强度较高的不透明聚碳酸酯材料，例如：牌号为Sabic公司的 PC Lexan EXRL 0672 和Bayer公司的PC Makrolon 2207。这种优选的手机外壳通过采用双色注塑成型机成型，将改性聚碳酸酯材料和不透明的聚碳酸酯材料分别放入双色注塑成型设备的料筒里，通过双色手机外壳模具成型上层为透明聚碳酸酯层，下层为不透明聚碳酸酯层的手机外壳。 
综上所述，本发明通过在透明聚碳酸酯材料中加入纳米氧化铟锡粒子，对透明聚碳酸酯材料进行改性处理，所得到的改性聚碳酸酯材料中的纳米氧化铟锡粒子因为能够吸收近红外光而能做3D激光内雕处理，并且改性聚碳酸酯材料的缺口冲击强度较佳；采用上述改性聚碳酸酯材料制作手机外壳，既满足了手机外壳对于3D内雕图案装饰的要求，又能在冲击强度性能上达到手机外壳的跌落测试标准；并且，由于3D内雕图案位于外壳内部，有效避免了表面图案易被刮花而受损的缺陷。 
 下面通过实施例对本发明作进一步的说明。 
实施例1 
本实施例用于说明本发明的改性聚碳酸酯材料及其制备方法、以及手机外壳及其制备方法；
1、制备改性聚碳酸酯材料：
     A、准备10kg 透明PC材料、500g 纳米ITO粒子、500g透明表面改性剂，
其中，透明PC材料选择Sabic PC Lexan EXRL 0672T，缺口冲击强度为74kJ／m2，纳米ITO粒子选择EVONIK VP AdNano ITO，表面改性剂为乙烯基甲基二甲氧基硅烷；
B、先混合500g 纳米ITO粒子和500g透明表面改性剂，采用高速搅拌机
混合均匀，使表面改性剂对ITO粒子进行表面有机化包覆改性，提高与PC树脂的相容性；然后将得到的混合物与10kg 透明PC材料用同样的方法混合均匀，再放入双螺杆挤出机的料筒里，挤出温度为250℃，挤出压力为1.8Mpa，主机转速为30r/m，喂料转速为9r/m，挤出后得到8kg改性聚碳酸酯材料A1；
对改性聚碳酸酯材料A1进行缺口冲击强度测试，所述缺口冲击强度测试依据ASTM D256标准（或国标ISO 180）的测试方法进行测试，测试结果见表1；
表1
材料 缺口冲击强度（kJ／m2）
PC Lexan EXRL 0672 74
改性聚碳酸酯材料A1 60
从表1的测试数据来看，改性聚碳酸酯材料A1相较于改性前的透明PC材料，其缺口冲击强度有一定程度的下降，但依然能达到手机外壳应用的标准（手机外壳材料的缺口冲击强度要求在30 kJ／m2以上）；
2、 成型手机外壳
本实施例的手机外壳采用双色注塑成型工艺成型，该外壳结构包括两层聚碳酸酯层，上层为改性聚碳酸酯材料层，下层为不透明聚碳酸酯层，所述不透明聚碳酸酯层也采用Sabic PC Lexan EXRL 0672制作而成，上、下层的厚度分别为0.8mm和0.7mm；
具体制备步骤包括：准备改性聚碳酸酯材料A1和不透明PC材料各5kg、双色外壳模具一套、双色注塑成型设备一台；先对上述PC材料进行烘烤干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为3小时；然后放入双色注塑成型设备的料筒里，通过双色外壳模具成型得到上层为改性聚碳酸酯材料层，下层为不透明聚碳酸酯层的手机外壳B1，如图1所示，所述手机外壳B1包括不透明聚碳酸酯层11，所述不透明聚碳酸酯层11上设有改性聚碳酸酯材料层，所述改性聚碳酸酯材料层包括：透明聚碳酸酯层12、以及分散于所述透明聚碳酸酯层12中的纳米氧化铟锡粒子13；
其中，双色注塑成型工艺如表2所示：
表2
Figure 968474DEST_PATH_IMAGE001
3、制作具有3D内雕图案的手机外壳
准备激光内雕机一台，并设计好三维图案，其中，三维图案为STL格式的3D图纸，激光内雕机型号为CERION公司 的3d sub-surface engraving系列，激光器为532nm Nd YAG Laser，拥有3个工作轴；
首先利用专业点云转换软件把STL格式的3D图案转换成点云图像，并把点云图像输入到计算机打标软件系统，同时把手机外壳B1放置于工作台上，透明聚碳酸酯层12朝上，用夹具固定住。然后操作计算机打标软件系统，控制振镜和激光器，产生300千瓦的高脉冲峰值功率，5千赫高频率的10ns级的脉冲激光束作用于透明聚碳酸酯层内，使得激光器发射出来的脉冲激光束能被纳米ITO粒子吸收，ITO粒子得到能量发生细微爆破而形成白点，从而勾勒出3D图案。此处利用ITO吸收近红外光的性能，而532nm激光器发射出来的是绿光激光，绿光的能量大于近红外光的能量，使得脉冲激光束在透明PC层中局部聚焦的能量密度大于使ITO粒子爆破的临界值（也称阈值），最后，得到具有3D图案的手机外壳C1。如图2所示，所述具有3D图案的手机外壳C1，包括不透明聚碳酸酯层11，所述不透明聚碳酸酯层11上设有改性聚碳酸酯材料层，所述改性聚碳酸酯材料层包括：透明聚碳酸酯层12、以及分散于所述透明聚碳酸酯层12中的由纳米氧化铟锡粒子爆破后形成的爆破粒子13′，所述爆破粒子形成三维图案。由于所述三维图案位于透明聚碳酸酯层12的内部，有效避免了表面图案易被刮花而受损的缺陷。同时，对激光内雕处理后的手机外壳C1做五点落球冲击强度测试，测试结果见表3：
表3
外壳 数量（PCS） 是否有裂纹 测试结果
手机外壳C1 5 否 通过
从表3的测试结果来看，所述手机外壳C1的冲击强度性能能够满足手机强度的测试标准。
 实施例2 
本实施例2用于说明本发明公开的改性聚碳酸酯材料及其制备方法、以及手机外壳及其制备方法；
1、制备改性碳酸酯材料：
  A、准备10kg 透明PC材料、500g 纳米ITO粒子、500g透明表面改性剂，其中，透明PC材料选择Bayer公司的PC Makrolon 2207T，缺口冲击强度为65kJ／m2，纳米ITO粒子选择EVONIK VP AdNano ITO，表面改性剂为乙烯基三甲氧基硅烷；
B、先混合500g 纳米ITO粒子和500g透明表面改性剂，采用高速搅拌机
混合均匀，使表面改性剂对ITO粒子进行表面有机化包覆改性，提高与PC树脂的相容性；然后将得到的混合物与10kg 透明PC材料用同样的方法混合均匀，再放入双螺杆挤出机的料筒里，挤出温度为260℃，挤出压力为1.8Mpa，主机转速为30r/m，喂料转速为9r/m，挤出后得到8kg改性聚碳酸酯材料A2；
对改性聚碳酸酯材料A2进行缺口冲击强度测试，所述缺口冲击强度测试依据ASTM D256标准（或国标ISO 180）的测试方法进行测试，测试结果见表4：
表4
材料 缺口冲击强度（kJ／m2）
PC Makrolon 2207 65
改性聚碳酸酯材料A2 52
从表4的测试数据来看，改性聚碳酸酯材料A2相较于改性前的透明PC材料，其缺口冲击强度有一定程度的下降，但依然能达到手机外壳应用的标准（手机外壳材料的缺口冲击强度要求在30 kJ／m2以上）；
 2、 成型手机外壳
本实施例的手机外壳采用双色注塑成型工艺成型，该外壳结构包括两层聚碳酸酯层，上层为改性聚碳酸酯材料层，下层为不透明聚碳酸酯层，所述不透明聚碳酸酯层也采用Bayer公司的PC Makrolon 2207制作而成，上、下层的厚度分别为0.8mm和0.8mm；
准备改性聚碳酸酯材料A2和不透明PC材料各5kg、双色外壳模具一套、双色注塑成型设备一台；先对上述PC材料进行烘烤干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为4小时；然后放入双色注塑成型设备的料筒里，通过双色外壳模具成型得到上层为改性聚碳酸酯材料层，下层为不透明聚碳酸酯层的手机外壳B2，所述手机外壳B2包括不透明聚碳酸酯层，所述不透明聚碳酸酯层上设有改性聚碳酸酯材料层，所述改性聚碳酸酯材料层包括：透明聚碳酸酯层、以及分散于所述透明聚碳酸酯层中的纳米氧化铟锡粒子；
其中，双色注塑成型工艺如表5所示：
表5
Figure 147782DEST_PATH_IMAGE002
 3、制作具有3D内雕图案的手机外壳
准备激光内雕机一台，并设计好三维图案，其中，三维图案为STL格式的3D图纸，激光内雕机型号为CERION公司 的3d sub-surface engraving系列，激光器为532nm Nd YAG Laser，拥有3个工作轴；
首先利用专业点云转换软件把STL格式的3D图案转换成点云图像，并把点云图像输入到计算机打标软件系统，同时把手机外壳B2放置于工作台上，透明聚碳酸酯层朝上，用夹具固定住。然后操作计算机打标软件系统，控制振镜和激光器，产生300千瓦的高脉冲峰值功率，10千赫高频率的10ns级的脉冲激光束作用于透明聚碳酸酯层内，使得激光器发射出来的脉冲激光束能被纳米ITO粒子吸收，ITO粒子得到能量发生细微爆破而形成白点，从而勾勒出3D图案。此处利用ITO吸收近红外光的性能，而532nm激光器发射出来的是绿光激光，绿光的能量大于近红外光的能量，使得脉冲激光束在透明PC层中局部聚焦的能量密度大于使ITO粒子爆破的临界值（也称阈值），最后，得到具有3D图案的手机外壳C2。所述具有3D图案的手机外壳，包括：包不透明聚碳酸酯层，所述不透明聚碳酸酯层上设有改性聚碳酸酯材料层，所述改性聚碳酸酯材料层包括：透明聚碳酸酯层、以及分散于所述透明聚碳酸酯层中的由纳米氧化铟锡粒子爆破后形成的爆破粒子，所述爆破粒子形成三维图案。由于所述三维图案位于透明聚碳酸酯层的内部，有效避免了表面图案易被刮花而受损的缺陷。同时，对激光内雕处理后的手机外壳C2做五点落球冲击强度测试，测试结果见表6：
表6
外壳 数量（PCS） 是否有裂纹 测试结果
手机外壳C2 5 否 通过
从表6的测试结果来看，所述手机外壳C2的冲击强度性能能够满足手机强度的测试标准。
 实施例3 
本实施例3用于说明本发明公开的改性聚碳酸酯材料及其制备方法、以及手机外壳及其制备方法；本实施例3与实施例1相似，区别在于，本实施例3的手机外壳不包括不透明的聚碳酸酯层，其制备改性聚碳酸酯材料的步骤与实施例1相同，区别在于成型手机外壳的步骤：
1、成型手机外壳
本实施例的手机外壳采用注塑成型工艺成型，该外壳结构包括改性聚碳酸酯材料层，厚度分别为0.8mm；
准备改性聚碳酸酯材料A1 5kg、外壳模具一套、注塑成型设备一台；先对上述材料进行烘烤干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为3小时；然后放入注塑成型设备的料筒里，通过外壳模具成型得到包括改性聚碳酸酯材料层的手机外壳B3，如图3所示，所述手机外壳B3包括改性聚碳酸酯材料层，所述改性聚碳酸酯材料层包括：透明聚碳酸酯层21、以及分散于所述透明聚碳酸酯层21中的纳米氧化铟锡粒子22；
其中，注塑成型工艺如表7所示：
表7
Figure 360589DEST_PATH_IMAGE003
2、制作具有3D内雕图案的手机外壳
准备激光内雕机一台，并设计好三维图案，其中，三维图案为STL格式的3D图纸，激光内雕机型号为CERION公司 的3d sub-surface engraving系列，激光器为532nm Nd YAG Laser，拥有3个工作轴；
首先利用专业点云转换软件把STL格式的3D图案转换成点云图像，并把点云图像输入到计算机打标软件系统，同时把手机外壳B3放置于工作台上，透明聚碳酸酯层朝上，用夹具固定住。然后操作计算机打标软件系统，控制振镜和激光器，产生300千瓦的高脉冲峰值功率，5千赫高频率的10ns级的脉冲激光束作用于透明聚碳酸酯层内，使得激光器发射出来的脉冲激光束能被纳米ITO粒子吸收，ITO粒子得到能量发生细微爆破而形成白点，从而勾勒出3D图案。此处利用ITO吸收近红外光的性能，而532nm激光器发射出来的是绿光激光，绿光的能量大于近红外光的能量，使得脉冲激光束在透明PC层中局部聚焦的能量密度大于使ITO粒子爆破的临界值（也称阈值），最后，得到具有3D图案的手机外壳C3。如图4所示，所述具有3D图案的手机外壳，包括：透明聚碳酸酯层21、以及分散于所述透明聚碳酸酯层21中的由纳米氧化铟锡粒子爆破后形成的爆破粒子22′，所述爆破粒子22′形成三维图案。由于所述三维图案位于透明聚碳酸酯层21的内部，有效避免了表面图案易被刮花而受损的缺陷。同时，对激光内雕处理后的手机外壳C3做五点落球冲击强度测试，测试结果见表8：
表8
外壳 数量（PCS） 是否有裂纹 测试结果
手机外壳C3 5 否 通过
 从表8的测试结果来看，所述手机外壳C3的冲击强度性能能够满足手机强度的测试标准。
综上所述，本发明的实施例1-3通过在透明聚碳酸酯材料中加入纳米氧化铟锡粒子，对透明聚碳酸酯材料进行改性处理，所得到的改性聚碳酸酯材料中的纳米氧化铟锡粒子因为能够吸收近红外光而能做3D激光内雕处理，并且改性聚碳酸酯材料的缺口冲击强度较佳；采用上述改性聚碳酸酯材料制作手机外壳，既满足了手机外壳对于3D内雕图案装饰的要求，又能在冲击强度性能上达到手机外壳的跌落测试标准；并且，由于3D内雕图案位于外壳内部，有效避免了表面图案易被刮花而受损的缺陷。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。  

Claims (13)

1.一种改性聚碳酸酯材料，其特征在于，所述改性聚碳酸酯材料包含聚碳酸酯材料和分散于聚碳酸酯材料中的纳米氧化铟锡粒子。
2.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯材料，其特征在于，所述聚碳酸酯材料为透明聚碳酸酯材料；所述聚碳酸酯材料的缺口冲击强度为40-75 kJ／m2。
3.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯材料，其特征在于，所述纳米氧化铟锡粒子的粒径为80-100nm，以所述改性聚碳酸酯材料的总重量为基准，所述纳米氧化铟锡粒子的含量为5-10wt%。
4.根据权利要求1或3所述的改性聚碳酸酯材料，其特征在于，所述纳米氧化铟锡的表面包覆有表面改性剂，所述表面改性剂选自乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ硫基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种；以所述改性聚碳酸酯材料的总重量为基准，所述表面改性剂的含量为1-3wt%。
5.一种如权利要求1-3任意一项所述的改性聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：将聚碳酸酯材料和纳米氧化铟锡粒子混合均匀，然后通过挤出成型得到所述改性聚碳酸酯材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在将聚碳酸酯和纳米氧化铟锡进行混合之前，对纳米氧化铟锡进行表面改性，所述表面改性的方法为将纳米氧化铟锡与表面改性剂混合均匀，使纳米氧化铟锡的表面包覆有表面改性剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，以所述改性聚碳酸酯材料的总重量为基准，所述氧化铟锡的添加量为5-10wt%，所述表面改性剂的添加量为1-3wt%，余量为聚碳酸酯材料。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述挤出成型的条件为：采用双螺杆挤出机，挤出温度为250℃-260℃，挤出压力为1.8Mpa-3Mpa，主机转速为30r/ min - 40r/min，喂料转速为9 r/ min - 15r/ min。
9.一种手机外壳，其特征在于，采用如权利要求1-4任意一项所述的改性聚碳酸酯材料制作而成，包括：透明聚碳酸酯层、以及分散于所述透明聚碳酸酯层中的由纳米氧化铟锡粒子爆破后形成的爆破粒子，所述爆破粒子形成三维图案。
10.如权利要求9所述的手机外壳，其特征在于，所述手机外壳还包括不透明聚碳酸酯层，所述透明聚碳酸酯层设于所述不透明聚碳酸酯层上。
11.一种如权利要求9所述的手机外壳的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：将如权利要求1-4任意一项所述的改性聚碳酸酯材料通过成型工艺制得壳体；
步骤2：采用激光内雕机发射出激光束照射所述壳体，所述壳体中的纳米氧化铟锡粒子吸收激光束后并爆破后形成三维图案，得到所述的手机外壳。
12.如权利要求11所述的手机外壳的制备方法，其特征在于，所述成型工艺为注塑成型工艺；所采用的注塑成型机为双色注塑成型机，通过所述双色注塑成型机成型上层为透明聚碳酸酯层，下层为不透明聚碳酸酯层的手机外壳。
13.如权利要求11所述的手机外壳的制备方法，其特征在于，所述激光内雕机为绿光激光发射器，所述绿光激光发射器产生100-500千瓦、1-10千赫的10-15纳秒的脉冲激光束。
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