CN107310214A - 一种柔性复合板及该复合板制备的手机外壳 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种柔性复合板，其包括依次叠加的钢化陶瓷层、中空玻璃微球层和柔性聚氨酯层。本申请还涉及该复合板制备的手机外壳。其中的柔性聚氨酯层具有弹性，中空玻璃微球在减震的同时还可以屏蔽静电，中空钢化陶瓷层不仅有效防止手机变形还能起到散热的作用。所以该手机外壳具有减震散热的效果。该复合板适用于制备各种类型的手机外壳。

Description

一种柔性复合板及该复合板制备的手机外壳
技术领域
本申请涉及高分子材料领域。具体讲，涉及一种柔性复合板，以及由这种复合板制备的手机外壳。
背景枝术
随着时代的发展和新技术的开发，人们对于手机的外观有了更高的要求，现今的手机外壳已经不能满足需求。由于手机外壳不能够很好起到对手机的保护作用，比如手机从较高的位置摔落就可能使手机的屏幕摔碎，用户需要另外购买手机保护壳。这样不仅造成手机重量增加，手感变差，而且也使手机看起来不美观。因此需要提供一种能够有效起到保护作用，防止手机碎屏，增加用户舒适度的手机外壳。
鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本申请的首要目的在于提出一种柔性复合板。
本申请的第二目的在于提出由这种复合板制备的手机外壳。
为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：
本申请涉及一种柔性复合板，其包括依次叠加的钢化陶瓷层、中空玻璃微球层和柔性聚氨酯层。
优选地，所述钢化陶瓷层和所述中空玻璃微球层的厚度均为0.3mm～0.5mm，所述柔性聚氨酯层的厚度为0.2mm～0.3mm。
优选地，所述钢化陶瓷层的材料选自二氧化钛、石英、氧化铝中的至少一种。
优选地，所述中空玻璃微球层包括聚氨酯和中空玻璃微球，所述中空玻璃微球在所述聚氨酯中均匀分布。
优选地，所述中空玻璃微球层的制备方法包括以下步骤：将聚氨酯胶水和中空玻璃微球均匀混合，然后使得到的混合物在钢化陶瓷层的表面成膜。
优选地，所述聚氨酯胶水与所述中空玻璃微球的质量比为(1-2):(1.5-3)。
优选地，所述均匀混合的方式为超声处理，时间为20min～30min。
优选地，所述柔性聚氨酯层包括聚氨酯和聚乙烯醇(PVA)，优选所述柔性聚氨酯层的密度为1.0g/cm3～1.2g/cm3。
优选地，所述柔性聚氨酯层的制备方法包括以下步骤：在160℃～190℃下，将用于制备柔性聚氨酯层的原料通过注塑成型工艺，在所述中空玻璃微球层表面制备所述柔性聚氨酯层。
优选地，所述柔性聚氨酯层的制备方法包括：
(1)在165℃～180℃下，将聚氨酯、PVA、内润滑剂、外润滑剂和两性润滑剂混合后，送入双螺杆造粒机进行造粒，得到一次造粒产物。
(2)将所述一次造粒产物、染色基料和骨架基体料混合后，送入双螺杆造粒机进行造粒，得到二次造粒产物；
(3)将所述二次造粒产物在所述中空玻璃微球层表面进行注塑，得到所述柔性聚氨酯层。
优选在步骤(1)中，所述聚氨酯、PVA、内润滑剂、外润滑剂、两性润滑剂的质量比为(100-120):(15-25):(0.4-0.5):(0.6-0.8):(0.5-0.6)。
优选在步骤(1)中，所述内润滑剂为G22，外润滑剂为G60，两性润滑剂为AC316。
优选在步骤(2)中，所述一次造粒产物、染色基料、骨架基体料的质量比为(100-120):(0.1-0.2):(15-20)。
优选在步骤(2)中，所述染色基料选自四氧化三铁、朱砂、红土、雄黄、孔雀绿中的至少一种，骨架基体料为碳酸钙。
本申请还涉及由所述复合板制备的手机外壳。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
本申请涉及一种柔性复合板，其包括钢化陶瓷层、中空玻璃微球层和柔性聚氨酯层，该复合板适用于各种类型的手机外壳。其中的柔性聚氨酯层具有弹性，中空玻璃微球在减震的同时还可以屏蔽静电，中空钢化陶瓷层不仅有效防止手机变形还能起到散热的作用。所以该手机外壳具有减震散热的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
本申请涉及一种柔性复合板，其包括钢化陶瓷层、中空玻璃微球层和柔性聚氨酯层。上述钢化陶瓷层、中空玻璃微球层和柔性聚氨酯层依次叠加形成该柔性复合板。
作为柔性复合板的一种改进，钢化陶瓷层和中空玻璃微球层的厚度均为0.3mm～0.5mm，柔性聚氨酯层的厚度为0.2～0.3mm。这样将柔性复合板的总厚度控制在0.8mm～1.3mm之间，既能够使用户具有良好的使用手感，也能够满足对复合板刚度和隔热的需要。
作为钢化陶瓷层的一种改进，其材料选自二氧化钛、石英、氧化铝中的至少一种。由上述物质制备的钢化陶瓷均具有较高的硬度，由于在钢化陶瓷的制备过程中包括烧结处理步骤，在烧结之后其内部具有微米级的孔洞，由此得到的钢化陶瓷具有良好的散热效果。
作为中空玻璃微球层的一种改进，其包括聚氨酯和中空玻璃微球，中空玻璃微球在聚氨酯中均匀分布。
中空玻璃微球可以是中空的二氧化硅纳米粒子，通过以聚苯乙烯微球为模板制备得到。因其内部存在空气，比一般的微球隔热效果好，可以用于隔热材料的制备。
聚氨酯胶水是分子链中含有氨酯基和异氰酸酯基的胶水，由于含有强极性的异氰酸酯和氨基甲酸酯基，具有很高的反应性，能够室温固化，因而对金属、橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、木材、织物、皮革等多种材料都有优良的胶粘性能。聚氨酯的主链柔性很好，其最大特点是耐受冲击震动和弯曲疲劳，剥离强度很高，具有耐高温和抗老化性能。
在本实施例中，中空玻璃微球层的制备方法可以包括以下步骤：将聚氨酯胶水与中空玻璃微球均匀混合，然后使得到的混合物在钢化陶瓷层的表面成膜。
具体地，将聚氨酯胶水和中空玻璃微球混合后，可以采用旋涂方式在钢化陶瓷层的表面成膜。旋涂设备为匀胶机，可以通过控制匀胶的时间、转速、滴液量以及所用溶液的浓度、粘度来控制成膜的厚度。
作为中空玻璃微球层制备方法的一种改进，聚氨酯胶水与中空玻璃微球的质量比为(1-2):(1.5-3)。中空玻璃微球的含量过少，对复合层隔热和屏蔽静电的效果改善不明显。中空玻璃微球的含量过大，中空玻璃微球和聚氨酯基体的界面容易断裂，使中空玻璃微球脱落。
作为中空玻璃微球层制备方法的一种改进，均匀混合的方式为超声处理，时间为20min～30min。通过超声处理能够使两者混合均匀，且中空玻璃微球不易破碎。
作为柔性聚氨酯层的一种改进，其包括聚氨酯和聚乙烯醇(PVA)，优选柔性聚氨酯层的密度为1.0g/cm3～1.2g/cm3。其中PVA的主要作用是改善聚氨酯的分散性，同时具备一定的润滑效果，使柔性聚氨酯层具有良好的耐耐热性。
在本实施例中，柔性聚氨酯层的制备方法可以包括以下步骤：在160℃～190℃下，将用于制备柔性聚氨酯层的原料通过注塑成型工艺，在中空玻璃微球层表面制备柔性聚氨酯层。
进一步地，柔性聚氨酯层的制备方法包括：
(1)在165℃～180℃下，将聚氨酯、PVA、内润滑剂、外润滑剂、两性润滑剂混合后，送入双螺杆造粒机进行造粒，得到一次造粒产物。
(2)将一次造粒产物、染色基料、骨架基体料混合后，送入双螺杆造粒机进行造粒，得到二次造粒产物。
(3)将二次造粒产物在中空玻璃微球层表面进行注塑，得到柔性聚氨酯层。
大多数聚合物在制成最终产品之前，必须配合混炼，然后经造粒成为可加工的原料。塑料造粒就是将各种不同形态的塑料经过熔融、挤出、切粒等工序，制备成方便后续加工的、均匀的颗粒状。本申请中也是使用塑料原料、添加剂、改性剂、各种功能性助剂等共混改性并造粒，以获得具有特定性能的改性塑料粒子。
具体地，本申请中采用二次造粒，主要目的是使各原料混合更加均匀。在一次造粒时加入柔性聚氨酯层的制备原料，在二次造粒时加入染料和骨架料，再经过注塑工艺，得到各成分分布均匀的柔性聚氨酯层。
作为柔性聚氨酯层制备方法的一种改进，在步骤(1)中，聚氨酯、PVA、内润滑剂、外润滑剂、两性润滑剂的质量比为(100-120):(15-25):(0.4-0.5):(0.6-0.8):(0.5-0.6)。
作为柔性聚氨酯层制备方法的一种改进，在步骤(1)中，内润滑剂为G22，外润滑剂为G60，两性润滑剂为AC316。
作为柔性聚氨酯层制备方法的一种改进，在步骤(2)中，一次造粒产物、染色基料、骨架基体料的质量比为(100-120):(0.1-0.2):(15-20)。
优选在步骤(2)中，染色基料选自四氧化三铁、朱砂、红土、雄黄、孔雀绿中的至少一种，将红色和黑色的染料配合使用，可以得到仿木材质的感官效果。骨架基体料为碳酸钙，作用主要是使该层的硬度更高，不容易崩塌或开裂。
本申请还涉及由复合板制备的手机外壳。该手机外壳具有以下优点：
1、由于在制备过程中的烧结能够在钢化陶瓷内部产生微孔，所以钢化陶瓷具有良好的散热性，可以延长手机电池的使用寿命。并且烧结能够提高钢化陶瓷的力学性能，防止手机外壳破碎。
2、中空玻璃微球的使用可以屏蔽静电，使手机内部不受外部电场的影响。且具有一定的减震效果，能够有效防止手机碎屏。
3、柔性聚氨酯层具有弹性，能够使用户具有良好的使用手感。该复合板整体制备工艺较为简单，能够降低手机外壳的经济成本。
实施例1
第一步：手机外壳造型设计
可以根据所用手机的型号品牌等对手机外壳进行设计，在此以一种较为简单的手机壳为例。
第二步：手机外壳材料的制备
在钢化陶瓷层的表面依次制备中空玻璃微球层和柔性聚氨酯层。
首先，选取二氧化钛材质的钢化陶瓷。
其次，将聚氨酯胶水和中空玻璃微球按1：1.5的质量比混合，超声分散30min得到混合物。然后采用旋涂方法，将混合物均匀涂抹在钢化陶瓷层的表面，形成一层0.4mm厚的中空玻璃微球层。
最后，柔性聚氨酯层的制备方法如下：
(1)在165℃～180℃下，将聚氨酯、PVA、内润滑剂G22、外润滑剂G60、两性润滑剂AC316按100：20：0.4：0.6：0.6的质量比混合后，送入双螺杆造粒机进行造粒，得到一次造粒产物。
(2)将一次造粒产物、染色基料四氧化三铁、骨架基体料碳酸钙按100：0.1：15的质量比混合后，送入双螺杆造粒机进行造粒，得到二次造粒产物；
(3)将二次造粒产物在中空玻璃微球层表面进行注塑，得到0.2mm厚的柔性聚氨酯层。上述钢化陶瓷层、中空玻璃微球层和柔性聚氨酯层叠加在一起，构成手机外壳1。
造粒和注塑的工艺条件如表1所示：
表1
需要说明的是，双螺杆挤出机的结构为：料斗位于机筒一端用于加料，机头位于机筒另一端，两根平行的螺杆置于同一料筒中，在机头内装有成型模具。固态塑料由料斗进入料筒后，随着螺杆的旋转向机头方向前进。在机筒内分为三段，分别是：加料段(固体输送区)、熔化段(熔融区)和均化段(熔体输送区)，对应表1中的机筒一区～机筒三区。物料通过这三段区域到达机头体，温度依次升高。口模位于机头体上，温度与机头体相同。高聚物的熔体在挤出机螺杆的挤压作用下通过一定形状的口模成型，制品为具有恒定断面形状的连续型材。
当物料熔体到达口模后，由于其具有一定的粘滞性，往往熔体的中心部分流动速度较快，熔体的边缘部分流动速度较慢，这会导致产物的密度分布不均匀。解决方式是垂直于物料的流动方向，将口模划分为口模一区～口模五区。其中口模三区位于物料熔体的中轴线上，口模一区和五区分别位于物料熔体的边缘。口模二区位于口模一区和口模三区之间，口模四区位于口模三区和口模五区之间。并在上述口模一区～口模五区内分别设置加热点，其中口模三区温度＜口模二区温度＝口模四区温度＜口模一区温度＝口模五区温度。这样设置加热点温度，能够使物料熔体中心的温度较低，其边缘的温度较高，保证物料熔体整体的流动速度一致，解决产物密度不均匀的问题。
实施例2
制备过程同实施例1，区别在于中空玻璃微球层的厚度为0.5mm，制备过程中聚氨酯胶水和中空玻璃微球按2:3的质量比混合，得到手机外壳2。
实施例3
制备过程同实施例1，区别在于柔性聚氨酯层的厚度为0.3mm，一次造粒时聚氨酯、PVA、内润滑剂、外润滑剂、两性润滑剂的质量比为120：20：0.5：0.8：0.5，二次造粒时一次造粒产物、染色基料、骨架基体料的质量比为120：0.2：20，得到手机外壳3。
对比例1
制备过程同实施例1，区别在于制备柔性聚氨酯层时未使用PVA，得到手机外壳1#。
对比例2
制备过程同实施例1，区别在于制备柔性聚氨酯层将各原料在一次造粒时全部加入，未采用二次造粒，得到手机外壳2#。
对比例3
采用国内某厂家生产的PMMA材质的手机外壳，记为手机外壳3#。
对手机外壳1～3和手机外壳1#～3#进行以下测试：
抗冲强度测试：采用简支梁式摆锤冲击试验方法。
硬度测试：采用布式硬度试验方法。
磨耗测试：在磨耗试验机上，以磨轮旋转1000次后的质量减量表示。
上述手机外壳的力学性能如表2所示。
表2
手机外壳 抗冲强度/(KJ/m2) 硬度/D 磨耗g/1000rpm
手机外壳1 420 32 0.35
手机外壳2 450 31 0.25
手机外壳3 460 34 0.40
手机外壳1# 430 35 0.45
手机外壳2# 375 28 0.45
手机外壳3# 378 30 0.44
从表2可知，本申请由复合板制备的手机外壳总体与PMMA手机外壳相比，具有更好的静电屏蔽性能、抗冲强度和硬度，能够更好地满足使用要求。
将钢化膜1～3与钢化膜1#和2#比较可知，如果不加入PVA，虽然硬度上升，但柔韧性下降，磨耗增大。如果未采用二次造粒，各原料在产品中分布不均匀，对复合板的性能也有一定影响。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种柔性复合板，其特征在于，其包括依次叠加的钢化陶瓷层、中空玻璃微球层和柔性聚氨酯层。
2.根据权利要求1所述的柔性复合板，其特征在于，所述钢化陶瓷层和所述中空玻璃微球层的厚度均为0.3mm～0.5mm，所述柔性聚氨酯层的厚度为0.2mm～0.3mm。
3.根据权利要求1所述的柔性复合板，其特征在于，所述钢化陶瓷层的材料选自二氧化钛、石英、氧化铝中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的柔性复合板，其特征在于，所述中空玻璃微球层包括聚氨酯和中空玻璃微球，所述中空玻璃微球在所述聚氨酯中均匀分布。
5.根据权利要求1所述的柔性复合板，其特征在于，所述柔性聚氨酯层包括聚氨酯和聚乙烯醇，优选所述柔性聚氨酯层的密度为1.0g/cm3～1.2g/cm3。
6.根据权利要求1所述的柔性复合板，其特征在于，所述中空玻璃微球层的制备方法包括以下步骤：将聚氨酯胶水和中空玻璃微球均匀混合，然后使得到的混合物在所述钢化陶瓷层的表面成膜；
优选地，所述聚氨酯胶水与所述中空玻璃微球的质量比为(1-2):(1.5-3)；
优选地，所述均匀混合的方式为超声处理，时间为20min～30min。
7.根据权利要求1所述的柔性复合板，其特征在于，所述柔性聚氨酯层的制备方法包括以下步骤：在160℃～190℃下，将用于制备柔性聚氨酯层的原料通过注塑成型工艺，在所述中空玻璃微球层表面制备所述柔性聚氨酯层。
8.根据权利要求7所述的柔性复合板，其特征在于，所述柔性聚氨酯层的制备方法包括：
(1)在165℃～180℃下，将聚氨酯、PVA、内润滑剂、外润滑剂和两性润滑剂混合后，送入双螺杆造粒机进行造粒，得到一次造粒产物；
(2)将所述一次造粒产物、染色基料和骨架基体料混合后，送入双螺杆造粒机进行造粒，得到二次造粒产物；
(3)将所述二次造粒产物在所述中空玻璃微球层表面进行注塑，得到所述柔性聚氨酯层。
9.根据权利要求8所述的柔性复合板，其特征在于，在步骤(1)中，所述聚氨酯、PVA、内润滑剂、外润滑剂、两性润滑剂的质量比为(100-120):(15-25):(0.4-0.5):(0.6-0.8):(0.5-0.6)；
优选在步骤(1)中，所述内润滑剂为G22，外润滑剂为G60，两性润滑剂为AC316；
优选在步骤(2)中，所述一次造粒产物、染色基料、骨架基体料的质量比为(100-120):(0.1-0.2):(15-20)；
优选在步骤(2)中，所述染色基料选自四氧化三铁、朱砂、红土、雄黄、孔雀绿中的至少一种，骨架基体料为碳酸钙。
10.一种由权利要求1至9中任一项所述的复合板制备的手机外壳。
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