CN106079688A - 增韧结构与其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种增韧结构与其制备方法。该增韧结构包括至少一个陶瓷基板与至少一个增强纤维布，各陶瓷基板与各所述陶瓷基板交替设置。将陶瓷基板与增强纤维布交替设置，形成增韧结构，该增强纤维布具有较好的力学性能，具有较好的耐冲击性，增强了陶瓷基板的韧性，使得陶瓷基板不容易破碎。

Description

增韧结构与其制备方法
技术领域
本申请涉及材料领域，具体而言，涉及一种增韧结构与其制备方法。
背景技术
随着生活质量的提高，人们对手机外壳的质感也有了更高的要求，不但要求外表美观，还要求手机外壳手感细腻，因此，各种手感较好材质的手机外壳纷纷出现，例如金属、木质、竹质、皮质、陶瓷等等，其中，陶瓷手机外壳的质感细腻滑爽且不沾油渍，这一特点能够满足人们对手机外壳的手感要求，但陶瓷手机外壳却存在易碎的致命缺点。
为解决其易碎的问题，很多厂家采用纳米陶瓷烧结材料、晶须增韧、颗粒增韧、相变增韧、复合增韧等方式解决陶瓷易碎问题。
而上述所有的增韧方式均是在烧结陶瓷基础上进行的，烧结是会消耗大量的能量，因此均无法做到环保与增韧兼顾。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种增韧结构与其制备方法，以解决现有技术中的增韧结构均无法做到环保与增韧兼顾的问题。
根据本申请的一方面，提供了一种增韧结构，该增韧结构包括至少一个陶瓷基板与至少一个增强纤维布，各上述增强纤维布与各上述陶瓷基板交替设置。
进一步地，相邻的上述陶瓷基板与上述增强纤维布之间设置有粘结层。
进一步地，上述增韧结构包括两个增强纤维布，分别是第一增强纤维布和第二增强纤维布，上述增韧结构包括两个粘结层，分别是第一粘结层和第二粘结层，上述第一增强纤维布、上述第一粘结层、上述陶瓷基板、上述第二粘结层与上述第二增强纤维布依次叠置设置。
进一步地，上述增韧结构包括两个陶瓷基板，分别是第一陶瓷基板和第二陶瓷基板，上述增韧结构包括两个粘结层，分别是第一粘结层和第二粘结层，上述第一陶瓷基板、上述第一粘结层、上述增强纤维布、上述第二粘结层与上述第二陶瓷基板依次叠置设置。
进一步地，上述增强纤维布为碳纤维布。
进一步地，上述增韧结构的厚度在0.4～0.8mm之间。
进一步地，上述增强纤维布的厚度为0.1～0.4mm之间。
进一步地，上述粘结层的厚度在40～80μm之间，优选上述粘结层的耐高温温度大于等于200℃。
为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，提供了一种上述的增韧结构的制备方法，该制备方法包括：采用热压工艺将至少一个陶瓷基板与至少一个增强纤维布压合。
进一步地，上述热压工艺的压力在1～10Mpa之间，温度在60～220℃之间，时间在20～210min之间。
应用本申请的技术方案，将陶瓷基板与增强纤维布交替设置，形成增韧结构，该增强纤维布具有较好的力学性能，具有较好的耐冲击性，增强了陶瓷基板的韧性，使得陶瓷基板不容易破碎。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的一种典型实施方式提供的增韧结构的结构示意图；
图2示出了一种实施例提供的增韧结构的结构示意图；
图3示出了另一种实施例提供的增韧结构的结构示意图；以及
图4示出了再一种实施例提供的增韧结构的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、陶瓷基板；20、粘结层；30、增强纤维布；11、第一陶瓷基板；12、第二陶瓷基板；21、第一粘结层；22、第二粘结层；31、第一增强纤维布；32、第二增强纤维布。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的陶瓷手机外壳的增韧方法无法兼顾增韧与环保，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种增韧结构与其制备方法。
本申请的一种典型的实施例中，提供一种增韧结构，该增韧结构包括至少一个陶瓷基板与至少一个增强纤维布，各增强纤维布与各上述陶瓷基板交替设置，图1中的增韧结构包括一个陶瓷基板10与一个增强纤维布30。
上述的增韧结构通过在陶瓷基板的至少一个表面上设置增强纤维布，该增强纤维布具有较好的力学性能，具有较好的耐冲击性，增强了陶瓷基板的韧性，使得陶瓷基板不容易破碎。
上述的陶瓷基板与增强纤维布之间可以设置粘结层，也可以不设置粘结层，当不设置粘结层时，陶瓷基板中由于具有粘性成分，也可以与增强纤维布粘合。
为了使得陶瓷基板与增强纤维布更牢固地粘合，如图2所示，本申请优选相邻的上述陶瓷基板10与上述增强纤维布30之间设置有粘结层20。图2所示的增韧结构中包括一个粘结层20。
粘结层的原料可以是半固化片、树脂涂覆层等具有粘结性且不与增韧结构中其他结构层发生不良反应的材料。
本申请的一种优选的实施例中，上述的粘结层的原料是半固化片，本领域技术人员公知的是半固化片是由树脂和增强材料组成的，因此，当采用半固化片作为粘结层原料时，能够更进一步地增强增韧结构的韧性，且半固化片具有较好的粘性，能够将陶瓷基板与增强纤维布更好地粘结在一起。
本申请的一种实施例中，如图3所示，上述增韧结构包括两个增强纤维布，分别是第一增强纤维布31和第二增强纤维布32，上述增韧结构包括两个上述粘结层，分别是第一粘结层21和第二粘结层22，上述第一增强纤维布31、上述第一粘结层21、上述陶瓷基板10、上述第二粘结层22与上述第二增强纤维布32依次叠置设置。该实施例中，第一增强纤维布和第二增强纤维布的厚度与材料可以相同也可以不相同，同样地，第一粘结层与第二粘结层的厚度与材料可以是相同的，也可以是不同的。
本申请的另一种实施例中，如图4所示，上述增韧结构包括两个陶瓷基板，分别是第一陶瓷基板11和第二陶瓷基板12，上述增韧结构包括两个粘结层20，分别是第一粘结层21和第二粘结层22，上述第一陶瓷基板11、上述第一粘结层21、上述增强纤维布30、上述第二粘结层22与上述第二陶瓷基板12依次叠置设置。该实施例中，第一陶瓷基板和第二陶瓷基板的厚度与材料可以相同也可以不相同，同样地，第一粘结层与第二粘结层的厚度与材料可以是相同的，也可以是不同的。
本申请中的增强纤维布可以是有机纤维布，也可以是无机纤维布，其中，无机纤维布可以玻璃纤维布、碳纤维布、晶须布、石棉纤维布、金属纤维布或硼纤维布，有机纤维布可以是各种合成纤维布，也可以是各种自然纤维布，在此不再赘述。增韧结构中的多个增强纤维布可以是相同材料的纤维布，也可以是不同材料的纤维布，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的增强纤维布。
上述增强纤维布可以是只由增强纤维形成的增强纤维干布，也可以是包括增强纤维与树脂纤维形成的增强纤维预浸布。
本申请的一种优选实施例中，上述增强纤维布为增强纤维预浸布，增强纤维预浸布使得增韧结构具有更好的韧性，且增强纤维预浸布与陶瓷基板的粘结更加牢固。
本申请的一种优选实施例中，上述增强纤维布为碳纤维布，碳纤维布轻便且具有优异的增韧效果。
为了能够更好地应用与手机壳中，本申请中，上述增韧结构的厚度在0.4～0.8mm之间.
本申请的再一种实施例中，上述增强纤维布的厚度为0.1～0.4mm之间，这样能够进一步提高增韧结构的韧性，且保证该增韧结构可以更好地应用于手机壳中。
本申请中的又一种实施例中，上述粘结层的厚度在40～80μm之间，这样不仅能够进一步保证陶瓷基板与增强纤维布较牢固地结合在一起，还能进一步保证该增韧结构更适合地应用在手机壳中。
为了避免增韧结构在制备过程中的高温造成粘结层的变性，进一步保证该增韧结构的使用寿命与可靠性，本申请优选粘结层的耐高温温度大于等于200℃。这里的耐高温温度是指粘结层的性能发生变化与不发生变化的临界温度。
本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种增韧结构的制备方法，上述制备方法包括：采用热压工艺将至少一个陶瓷基板与至少一个增强纤维布压合。
该制备方法能够较好地将陶瓷基板与增强纤维布结合在一起，保证了增韧结构具有较好的韧性，并且保证了该增韧结构的使用寿命与可靠性。
为了进一步使得陶瓷基板与增强纤维布结合在一起，本申请优选热压工艺的压力在1～10Mpa之间，温度在60～160℃之间，时间在20～150min之间。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例说明本申请的技术方案。
实施例1
陶瓷基板10是经过压机冷压成型后的未过回流焊固化的板材，(板材的具体材料为环氧类树脂配合双氰胺或DDS、有机硅类消泡剂、聚酯型分散剂以及无机填料碳化硅和三氧化二铝)陶瓷基板10的厚度0.3mm，增强纤维布30为碳纤维布，且其厚度为0.1mm，采用分段的热压工艺将陶瓷基板10与碳纤维布压合形成0.4mm的图1所示的增韧结构，分段的具体过程为：第一段的时间为40min，且压合压力为1MPa，压合温度由最初的150℃升至180℃；第二段的时间为60min，且压合压力为1MPa，压合温度由最初的180℃升至200℃；第三段的时间为30min，且压合压力为1MPa，压合温度由最初的200℃降至160℃；第四段的时间为20min，且压合压力为1MPa，压合温度由最初的160℃降至120℃。
实施例2
陶瓷基板10为冷压后并经过回流焊固化的陶瓷基板(与实施例1的材料相同)，陶瓷基板10的厚度0.12mm，增强纤维布30为玻璃纤维布，且其厚度为0.4mm。具体的增韧结构的制备方法为：先在陶瓷基板10的一个表面上设置厚度为80μm的粘结层20，且该粘结层20为半固化片1080；然后在粘结层20的远离陶瓷基板10的表面上设置玻璃纤维布；最后，采用热压的方式将陶瓷基板10、粘结层20与玻璃纤维布压合在一起，形成0.6mm的图2所示的增韧结构。
热压为分段的热压工艺，具体过程为：第一段的时间为20min，且压合压力由0升至2MPa，压合温度由130℃升至150℃；第二段的时间为40min，且压合压力升至5MPa，压合温度由150℃升至180℃；第三段的时间为60min，且压合压力为5MPa，压合温度由180℃升至195℃；第四段的时间为20min，且压合压力为5MPa，压合温度由195℃降至120℃。
实施例3
陶瓷基板10的材料与实施例1的材料相同，陶瓷基板10的厚度0.12mm，第一增强纤维布31与第二增强纤维布32均为玻璃纤维布，且厚度均为0.2mm，第一粘结层21的材料与第二粘结层22的材料均为半固化片1080。具体的增韧结构的制备方法为：在第一增强纤维布31的一个表面上涂布厚度为40μm的第一粘结层21；然后，在第一粘结层21的远离第一增强纤维布31的表面上设置陶瓷基板10；其次，在陶瓷基板10的远离第一粘结层21的表面上涂布厚度为40μm的第二粘结层22；再次，在第二粘结层22的远离陶瓷基板10的表面上设置第二增强纤维布32。最后，采用热压的方式将第一玻璃纤维布、第一粘结层21、陶瓷基板10、第二粘结层22与第二增强纤维布32压合在一起，形成0.8mm的图3所示的增韧结构，热压的过程与实施例2的相同。
实施例4
与实施例3不同之处在于增强纤维布为碳纤维预浸布。
实施例5
第一陶瓷基板11与第二陶瓷基板12的材料与实施例1的材料相同，陶瓷基板的厚度0.14mm，增强纤维布30为碳纤维布，且厚度为0.4mm，第一粘结层21的材料与第二粘结层22的材料均为半固化片1080。具体的增韧结构的制备方法为：在第一陶瓷基板11的一个表面上覆盖一层1080半固化片作为第一粘结层21；然后，在第一粘结层21的远离第一陶瓷基板11的表面上设置增强纤维布30；其次，在增强纤维布30的远离第一粘结层21的表面上覆盖一层1080半固化片作为第二粘结层22；再次，在第二粘结层22的远离增强纤维布30的表面上设置第二陶瓷基板12。最后，采用热压的方式将第一陶瓷基板11、第一粘结层21、增强纤维布30、第二粘结层22与第二陶瓷基板12压合在一起，形成0.8mm的图4所示的增韧结构。
热压为分段的热压工艺，具体过程为：第一段的时间为20min，且压合压力由0升至5MPa，压合温度由130℃升至150℃；第二段的时间为40min，且压合压力升至10MPa，压合温度由150℃升至180℃；第三段的时间为40min，且压合压力为10MPa，压合温度由180℃升至200℃；第四段的时间为30min，且压合压力为10MPa，压合温度由200℃升至220℃；第五段的时间为50min，且压合压力为10MPa，压合温度由220℃降至160℃；第六段的时间为30min，且压合压力为10MPa，压合温度由160℃降至120℃。
实施例6
与实施例5的区别在于，粘结层为双组份环氧树脂胶。热压工艺条件为温度为60℃，压力3Mpa，压合时间为20min。
实施例7
与实施例4的区别是：压合压力为15Mpa。
实施例8
与实施例4的区别是：每段的压合温度为30℃。
实施例9
与实施例4的区别是：压合的总时间为10min。每段为2.5min。
实施例10
与实施例4的区别是：增强纤维布30的厚度为0.05mm。
实施例11
与实施例4的区别是：第一粘结层21与第二粘结层22的厚度均为20μm。
实施例12
与实施例4的区别在于：第一粘结层21的材料与第二粘结层22的材料均为未固化的单组份环氧树脂粘结层，其耐高温温度小于200℃。
对比例
结构中只有一个厚度为0.8mm的陶瓷基板，该陶瓷基板的材料与实施例2的相同。
采用三点弯曲方法测试各实施例与对比例对应的增韧结构的弯曲强度，观察各个实施例与对比例的增韧结构的断面，看各结构层(包括陶瓷基板、粘结层与增强纤维布)之间是否发生分离，且是否是明显分离，具体的测试结果见表1。
表1
由表1的测试结果可知，当增韧结构包括陶瓷基板、增强纤维布与二者之间的粘结层，且增强纤维布为碳纤维布，增强纤维布的厚度为0.1～0.4mm之间，粘结层的厚度在40～80μm之间，粘结层的耐高温温度大于等于200℃，制备增韧结构的热压工艺的压力在1～10Mpa之间，温度在60～220℃之间，时间在20～210min之间时，增韧结构的弯曲强度较大，且增韧结构的各结构层之间的粘结较牢固，具有较好的可靠性。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的增韧结构通过在陶瓷基板的至少一个表面上设置增强纤维布，该增强纤维布具有较好的力学性能，具有较好的耐冲击性，增强了陶瓷基板的韧性，使得陶瓷基板不容易破碎。
2)、本申请中的增韧结构的制备方法能够较好地将陶瓷基板与增强纤维布结合在一起，保证了增韧结构具有较好的韧性，并且保证了该增韧结构的使用寿命与可靠性。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增韧结构，其特征在于，所述增韧结构包括：
至少一个陶瓷基板(10)；以及
至少一个增强纤维布(30)，与各所述陶瓷基板(10)交替设置。
2.根据权利要求1所述的增韧结构，其特征在于，相邻的所述陶瓷基板(10)与所述增强纤维布(30)之间设置有粘结层(20)。
3.根据权利要求2所述的增韧结构，其特征在于，所述增韧结构包括两个增强纤维布(30)，分别是第一增强纤维布(31)和第二增强纤维布(32)，所述增韧结构包括两个粘结层(20)，分别是第一粘结层(21)和第二粘结层(22)，所述第一增强纤维布(31)、所述第一粘结层(21)、所述陶瓷基板(10)、所述第二粘结层(22)与所述第二增强纤维布(32)依次叠置设置。
4.根据权利要求2所述的增韧结构，其特征在于，所述增韧结构包括两个陶瓷基板(10)，分别是第一陶瓷基板(11)和第二陶瓷基板(12)，所述增韧结构包括两个粘结层(20)，分别是第一粘结层(21)和第二粘结层(22)，所述第一陶瓷基板(11)、所述第一粘结层(21)、所述增强纤维布(30)、所述第二粘结层(22)与所述第二陶瓷基板(12)依次叠置设置。
5.根据权利要求1所述的增韧结构，其特征在于，所述增强纤维布(30)为碳纤维布。
6.根据权利要求1所述的增韧结构，其特征在于，所述增韧结构的厚度在0.4～0.8mm之间。
7.根据权利要求6所述的增韧结构，其特征在于，所述增强纤维布(30)的厚度为0.1～0.4mm之间。
8.根据权利要求2所述的增韧结构，其特征在于，所述粘结层(20)的厚度在40～80μm之间，优选所述粘结层(20)的耐高温温度大于等于200℃。
9.一种权利要求1至8任一项所述的增韧结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：采用热压工艺将至少一个陶瓷基板与至少一个增强纤维布压合。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述热压工艺的压力在1～10Mpa之间，温度在60～220℃之间，时间在20～210min之间。
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