CN107031138B - 抗冲击复合材料外壳及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗冲击复合材料外壳。该抗冲击复合材料外壳包括表面层及增韧层；表面层为陶瓷层或玻璃层；增韧层由纤维增强材料与基体材料复合而成；该抗冲击复合材料外壳的制备方法是：a、在下模具上铺设一层玻璃粉末或者陶瓷粉末，形成表面层；b、在表面层上均匀铺设一层纤维增强材料，再依次交替铺设若干层的基体材料粉末和纤维增强材料，形成增韧层；c、然后盖上上模具，并将合好的上下模具一起放入热压成型机内热压成型。本发明的抗冲击复合材料外壳采用两层叠层结构，表面层采用纯陶瓷或玻璃材料制成，增韧层采用抗冲击性好的增强纤维与基体材料复合而成，并且采用熔体浸渗或加热模压工艺制备而成，可满足复杂形状外壳的需求。

Description

抗冲击复合材料外壳及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子产品外观件制造领域，具体涉及一种具有陶瓷质感或者玻璃质感的抗冲击复合材料外壳及其制备方法。
背景技术
电子产品外壳既是保护机体最直接的方式，也是影响其重量、美观的重要因素。因此，制作电子产品外壳的材料要求具有强度高、耐热耐磨性良好、尺寸稳定、外观好等特点。鉴于陶瓷和玻璃材料具有触感好、耐腐蚀性好、没有电磁屏蔽效应、耐划性好、不易老化、美观等优点，在手机、平板电脑等电子产品外观件上具有越来越大应用潜力。然而，陶瓷和玻璃属于脆性材料，与塑料、金属等材料相比，陶瓷和玻璃抗跌落冲击破坏的能力较差。同时，电子产品外壳也在向大尺寸、轻量化、薄壁化、形状复杂化的方向发展，这也对陶瓷和玻璃外壳的加工工艺也提出了更高的要求。上述两方面的问题一起阻碍着陶瓷或玻璃材料在电子产品外壳上的大规模应用。
发明内容
基于此，本发明提供一种抗冲击复合材料外壳，同时解决陶瓷和玻璃材料在用于电子产品外壳时抗跌落破坏能力不足和加工困难的问题，以促进这两种材料在电子产品上的大规模应用。
本发明还提供上述抗冲击复合材料外壳的制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗冲击复合材料外壳，包括从外到内依次设置的表面层及增韧层；所述表面层为陶瓷层或玻璃层；所述增韧层由纤维增强材料与基体材料复合而成。
本发明的抗冲击复合材料外壳，采用表面层及增韧层的两层叠层结构，表面层较薄，采用纯陶瓷或者纯玻璃材料制成(可加少量短纤维)，用来使该板材的表面具有陶瓷或者玻璃质感。增韧层较厚，采用高模量、抗冲击性好的增强纤维与基体材料(陶瓷/玻璃/聚合物等)复合而成。这样不仅可以使增韧层在受到冲击时不容易发生破碎失效，还可以阻止表面层在受到冲击时发生变形而破坏。本发明采用熔体浸渗或加热模压工艺制备而成，可满足复杂形状外壳的需求。因此，本发明可满足陶瓷或玻璃材料在电子产品外壳应用时的各种主要需求。
在其中一些实施例中，所述纤维增强材料为有机纤维、无机纤维、金属纤维中的一种或者几种组成。
在其中一些实施例中，所述基体材料为陶瓷、玻璃、聚合物中的一种。
在其中一些实施例中，所述表面层的厚度为0.01～0.5mm；所述增韧层的厚度为0.5～2mm。
一种抗冲击复合材料外壳的制备方法，所述抗冲击复合材料外壳包括从外到内依次设置的表面层及增韧层；所述表面层为陶瓷层；所述增韧层由纤维增强材料与基体材料复合而成；
该抗冲击复合材料外壳按照如下步骤制备：
a、将陶瓷粉末通过成型、脱脂、烧结的制备工艺制备成表面陶瓷层；
b、将制备好的表面陶瓷层放入下模具内，在表面陶瓷层上均匀铺设一层纤维增强材料；
c、盖上上模具，将熔融态的基体材料沿上模具与下模具之间的缝隙灌入，形成增韧层，最后自然冷却得到抗冲击复合材料外壳。
一种抗冲击复合材料外壳的制备方法，所述抗冲击复合材料外壳包括从外到内依次设置的表面层及增韧层；所述表面层为玻璃层；所述增韧层由纤维增强材料与基体材料复合而成；
该抗冲击复合材料外壳按照如下步骤制备：
a、将玻璃粉末通过熔融、成型、表面强化的制备工艺制备成表面玻璃层；
b、将制备好的表面玻璃层放入下模具内，在表面玻璃层上均匀铺设一层纤维增强材料；
c、盖上上模具，将熔融态的基体材料沿上模具与下模具之间的缝隙灌入，形成增韧层，最后自然冷却得到抗冲击复合材料外壳。
一种抗冲击复合材料外壳的制备方法，所述抗冲击复合材料外壳包括从外到内依次设置的表面层及增韧层；所述表面层为陶瓷层；所述增韧层由纤维增强材料与基体材料复合而成；
该抗冲击复合材料外壳按照如下步骤制备：
a、在下模具上铺设一层陶瓷粉末，形成表面陶瓷层；
b、在表面陶瓷层上均匀铺设一层纤维增强材料，再依次交替铺设若干层的基体材料粉末和纤维增强材料，形成增韧层；
c、然后盖上上模具，并将合好的上下模具一起放入热压成型机内热压成型，热压成型后自然冷却，得到抗冲击复合材料外壳。
在其中一些实施例中，所述步骤a还包括在表面陶瓷层上添加少量的短纤维。
一种抗冲击复合材料外壳的制备方法，所述抗冲击复合材料外壳包括从外到内依次设置的表面层及增韧层；所述表面层为玻璃层；所述增韧层由纤维增强材料与基体材料复合而成；
该抗冲击复合材料外壳按照如下步骤制备：
a、在下模具上铺设一层玻璃粉末，形成表面玻璃层；
b、在表面玻璃层上均匀铺设一层纤维增强材料，再依次交替铺设若干层的基体材料粉末和纤维增强材料，形成增韧层；
c、然后盖上上模具，并将合好的上下模具一起放入热压成型机内热压成型，热压成型后自然冷却，得到抗冲击复合材料外壳。
在其中一些实施例中，所述步骤a还包括在表面玻璃层上添加少量的短纤维。
附图说明
图1为本发明的抗冲击复合材料外壳的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使读者对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，为本发明一较佳实施例的抗冲击复合材料外壳100，其外表面具有陶瓷质感或者玻璃质感，一步成型，可作为手机外壳、平板电脑外壳等电子产品外壳生产，该抗冲击复合材料外壳100包括从外到内依次设置的表面层10及增韧层20；所述表面层10为陶瓷层或玻璃层；在本实施例中，所述表面层10的厚度为0.01～0.5mm；所述增韧层20由纤维增强材料与基体材料复合而成；所述纤维增强材料为有机纤维、无机纤维、金属纤维中的一种或者几种组成；所述基体材料为陶瓷、玻璃、聚合物中的一种；在本实施例中，所述增韧层20的厚度为0.5～2mm。
在本实施例中，该表面层10还添加少量的短纤维，以使表面层10具有更大的抗冲击性。
一种抗冲击复合材料外壳100的制备方法，所述抗冲击复合材料外壳100包括从外到内依次设置的表面层10及增韧层20；所述表面层10为陶瓷层；所述增韧层20由纤维增强材料与基体材料复合而成；该抗冲击复合材料外壳100按照如下步骤制备：a、将陶瓷粉末通过成型、脱脂、烧结等工艺制备成厚度为0.01～0.5mm的表面陶瓷层；b、将制备好的表面陶瓷层放入下模具内，在表面陶瓷层上均匀铺设一层纤维增强材料；c、盖上上模具，将熔融态的基体材料沿上模具与下模具之间的缝隙灌入，形成厚度为0.5～2mm的增韧层20；最后自然冷却得到抗冲击复合材料外壳。
一种抗冲击复合材料外壳100的制备方法，所述抗冲击复合材料外壳100包括从外到内依次设置的表面层10及增韧层20；所述表面层10为玻璃层；所述增韧层20由纤维增强材料与基体材料复合而成；该抗冲击复合材料外壳100按照如下步骤制备：a、将玻璃粉末通过熔融、成型、表面强化等制备工艺制备成厚度为0.01～0.5mm的表面玻璃层；b、将制备好的表面玻璃层放入下模具内，在表面玻璃层上均匀铺设一层纤维增强材料；c、盖上上模具，将熔融态的基体材料沿上模具与下模具之间的缝隙灌入，形成厚度为0.5～2mm的增韧层20；最后自然冷却得到抗冲击复合材料外壳。
在本实施例中，所述纤维增强材料为有机纤维、无机纤维、金属纤维中的一种或者几种组成；陶瓷纤维为氧化铝纤维、氧化锆纤维、碳化硅纤维等纤维增强材料；所述基体材料为陶瓷、玻璃、聚合物中的一种；其中，该纤维可以是长纤维、短纤维或晶须等形态。
一种抗冲击复合材料外壳100的制备方法，所述抗冲击复合材料外壳100包括从外到内依次设置的表面层10及增韧层20；所述表面层10为陶瓷层或者玻璃层；所述增韧层20由纤维增强材料与基体材料复合而成；该抗冲击复合材料外壳100按照如下步骤制备：a、在下模具上铺设一层陶瓷粉末或者玻璃粉末，内含少量均匀分布的短纤维或者晶须，形成厚度为0.01～0.5mm的表面陶瓷层或者表面玻璃层；b、在表面陶瓷层或者表面玻璃层上均匀铺设一层纤维增强材料，再依次交替铺设若干层的基体材料粉末和纤维增强材料，形成厚度为0.5～2mm的增韧层20；c、然后盖上上模具，并将合好的上下模具一起放入热压成型机内热压成型，热压成型后自热冷却，得到抗冲击复合材料外壳。
在本实施例中，所述纤维增强材料为有机纤维、无机纤维、金属纤维中的一种或者几种组成；陶瓷纤维为氧化铝纤维、氧化锆纤维、碳化硅纤维等纤维增强材料；所述基体材料为陶瓷、玻璃、聚合物中的一种；其中，该纤维可以是长纤维、短纤维或晶须等形态。
本发明的抗冲击复合材料外壳100，采用表面层10及增韧层20的两层叠层结构，表面层10较薄，采用纯陶瓷或者纯玻璃材料制成(可加少量短纤维)，用来使该板材的表面具有陶瓷或者玻璃质感。增韧层20较厚，采用高模量、抗冲击性好的增强纤维与基体材料(陶瓷/玻璃/聚合物等)复合而成。这样不仅可以使增韧层在受到冲击时不容易发生破碎失效，还可以阻止表面层10在受到冲击时发生变形而破坏。本发明采用熔体浸渗或加热模压工艺制备而成，可满足复杂形状外壳的需求。因此，本发明可满足陶瓷或玻璃材料在电子产品外壳应用时的各种主要需求。
实施例一：
本发明提供一种抗冲击复合材料外壳100的制备方法，其中，所述抗冲击复合材料外壳100包括从外到内依次设置的表面层10及增韧层20；所述表面层10为陶瓷层；所述增韧层20由纤维增强材料与基体材料复合而成；该抗冲击复合材料外壳100按照如下步骤制备：a、将陶瓷粉末通过成型、脱脂、烧结等制备工艺制备成厚度为0.01～0.5mm的表面陶瓷层；b、将制备好的表面陶瓷层放入下模具内，在表面陶瓷层上均匀铺设一层纤维增强材料；c、盖上上模具，将熔融态的基体材料沿上模具与下模具之间的缝隙灌入，形成厚度为0.5～2mm的增韧层20；最后自然冷却得到抗冲击复合材料外壳。
实施例二：
本发明提供一种抗冲击复合材料外壳100的制备方法，其中，所述抗冲击复合材料外壳100包括从外到内依次设置的表面层10及增韧层20；所述表面层10为玻璃层；所述增韧层20由纤维增强材料与基体材料复合而成；该抗冲击复合材料外壳100按照如下步骤制备：a、将玻璃粉末通过熔融、成型、表面强化等制备工艺制备成厚度为0.01～0.5mm的表面玻璃层；b、将制备好的表面玻璃层放入下模具内，在表面玻璃层上均匀铺设一层纤维增强材料；c、盖上上模具，将熔融态的基体材料沿上模具与下模具之间的缝隙灌入，形成厚度为0.5～2mm的增韧层20；最后自然冷却得到抗冲击复合材料外壳。
实施例三：
本发明提供一种抗冲击复合材料外壳100的制备方法，其中，所述抗冲击复合材料外壳100包括从外到内依次设置的表面层10及增韧层20；所述表面层10为陶瓷层；所述增韧层20由纤维增强材料与基体材料复合而成；该抗冲击复合材料外壳100按照如下步骤制备：a、在下模具上铺设一层陶瓷粉末，内含少量均匀分布的短纤维，形成厚度为0.01～0.5mm的表面陶瓷层；b、在表面陶瓷层上均匀铺设一层纤维增强材料，再依次交替铺设若干层的基体材料粉末和纤维增强材料，形成厚度为0.5～2mm的增韧层20；c、然后盖上上模具，并将合好的上下模具一起放入热压成型机内热压成型，热压成型后自热冷却，得到抗冲击复合材料外壳。
实施例四：
本发明提供一种抗冲击复合材料外壳100的制备方法，其中，所述抗冲击复合材料外壳100包括从外到内依次设置的表面层10及增韧层20；所述表面层10为玻璃层；所述增韧层20由纤维增强材料与基体材料复合而成；该抗冲击复合材料外壳100按照如下步骤制备：a、在下模具上铺设一层玻璃粉末，内含少量均匀分布的短纤维，形成厚度为0.01～0.5mm的表面玻璃层；b、在表面玻璃层上均匀铺设一层纤维增强材料，再依次交替铺设若干层的基体材料粉末和纤维增强材料，形成厚度为0.5～2mm的增韧层20；c、然后盖上上模具，并将合好的上下模具一起放入热压成型机内热压成型，热压成型后自热冷却，得到抗冲击复合材料外壳。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种抗冲击复合材料外壳，其特征在于：
所述抗冲击复合材料外壳包括从外到内依次设置的表面层及增韧层；所述表面层为陶瓷层；所述增韧层由纤维增强材料与基体材料复合而成；所述基体材料为玻璃或聚合物；所述抗冲击复合材料外壳的制备方法为：
a、在下模具上铺设一层陶瓷粉末，形成表面陶瓷层；
b、在表面陶瓷层上均匀铺设一层纤维增强材料，再依次交替铺设若干层的基体材料粉末和纤维增强材料，形成增韧层；
c、然后盖上上模具，并将合好的上下模具一起放入热压成型机内热压成型，热压成型后自然冷却，得到抗冲击复合材料外壳；
或，所述抗冲击复合材料外壳包括从外到内依次设置的表面层及增韧层；所述表面层为玻璃层；所述增韧层由纤维增强材料与基体材料复合而成；所述基体材料为聚合物；所述抗冲击复合材料外壳的制备方法为：
a、在下模具上铺设一层玻璃粉末，形成表面玻璃层；
b、在表面玻璃层上均匀铺设一层纤维增强材料，再依次交替铺设若干层的基体材料粉末和纤维增强材料，形成增韧层；
c、然后盖上上模具，并将合好的上下模具一起放入热压成型机内热压成型，热压成型后自然冷却，得到抗冲击复合材料外壳。
2.根据权利要求1所述的抗冲击复合材料外壳，其特征在于，所述纤维增强材料为有机纤维、无机纤维、金属纤维中的一种或者几种组成。
3.根据权利要求1或2所述的抗冲击复合材料外壳，其特征在于，所述表面层的厚度为0.01～0.5mm；所述增韧层的厚度为0.5～2mm。
4.一种抗冲击复合材料外壳的制备方法，其特征在于，所述抗冲击复合材料外壳包括从外到内依次设置的表面层及增韧层；所述表面层为陶瓷层；所述增韧层由纤维增强材料与基体材料复合而成；所述基体材料为玻璃或聚合物；
该抗冲击复合材料外壳按照如下步骤制备：
a、在下模具上铺设一层陶瓷粉末，形成表面陶瓷层；
b、在表面陶瓷层上均匀铺设一层纤维增强材料，再依次交替铺设若干层的基体材料粉末和纤维增强材料，形成增韧层；
c、然后盖上上模具，并将合好的上下模具一起放入热压成型机内热压成型，热压成型后自然冷却，得到抗冲击复合材料外壳。
5.根据权利要求4所述的抗冲击复合材料外壳的制备方法，其特征在于，所述步骤a还包括在表面陶瓷层上添加少量的短纤维。
6.一种抗冲击复合材料外壳的制备方法，其特征在于，所述抗冲击复合材料外壳包括从外到内依次设置的表面层及增韧层；所述表面层为玻璃层；所述增韧层由纤维增强材料与基体材料复合而成；所述基体材料为聚合物；
该抗冲击复合材料外壳按照如下步骤制备：
a、在下模具上铺设一层玻璃粉末，形成表面玻璃层；
b、在表面玻璃层上均匀铺设一层纤维增强材料，再依次交替铺设若干层的基体材料粉末和纤维增强材料，形成增韧层；
c、然后盖上上模具，并将合好的上下模具一起放入热压成型机内热压成型，热压成型后自然冷却，得到抗冲击复合材料外壳。
7.根据权利要求6所述的抗冲击复合材料外壳的制备方法，其特征在于，所述步骤a还包括在表面玻璃层上添加少量的短纤维。
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