CN109354513B - 陶瓷材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种陶瓷材料及其制备方法和应用，所述陶瓷材料包括半透陶瓷、形成于所述半透陶瓷上表面的底漆层和形成于所述底漆层上表面的颜色层。针对现有彩色陶瓷及其制备方法存在的问题，本公开通过在半透陶瓷表面形成底漆层和颜色层，所得陶瓷材料稳定性好，颜色一致性好，底漆层和颜色层附着力强，美观度高，量产效率高。

Description

陶瓷材料及其制备方法和应用

技术领域

本公开涉及一种陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

氧化锆陶瓷广泛应用于航天工业，机械工程，电子，汽车，冶金，能源，生物等领域，是尖端技术中常用材料。氧化锆陶瓷具有优良的性能，是一种低屏蔽，高强度，耐磨损，耐高温的新型技术陶瓷。最近几年被大量应用在手机外壳上，受到了消费者的好评。

在消费电子领域，氧化锆陶瓷一般以黑色陶瓷为主，白色陶瓷有少量应用，彩色陶瓷应用也较少。随着日益增长的消费者需求，彩色陶瓷成为迫切需求。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种陶瓷材料及其制备方法和应用。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种陶瓷材料，所述陶瓷材料包括半透陶瓷、形成于所述半透陶瓷上表面的底漆层和形成于所述底漆层上表面的颜色层。

可选地，所述半透陶瓷为氧化锆陶瓷，透光率为5-70％，所述半透陶瓷为片状，且厚度为0.2-1毫米。

可选地，所述底漆层包括硅烷改性的丙烯酸树脂和钛白粉，用于改性的硅烷为丙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷；所述底漆层的厚度为8-10微米；所述颜色层为色漆层或彩印膜片层，所述色漆层包括颜料、以及醇酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂或聚丙烯酸树脂，所述颜色层的厚度为17-19微米；所述颜色层的表面还任选形成有面漆层，所述面漆层包括聚酯树脂、聚氨酯树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，包括或不包括哑粉；所述面漆层的厚度为10-11微米。

可选地，所述底漆层包括85-95重量％的硅烷改性的丙烯酸树脂和5-15重量％的钛白粉，所述色漆层包括35-97重量％的树脂和3-65重量％的颜料，该树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，所述面漆层包括97-99重量％的树脂和1-3重量％的哑粉，该树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种陶瓷材料的制备方法，所述方法包括：在半透陶瓷上表面形成底漆层；在所述底漆层上表面形成颜色层。

可选地，所述在半透陶瓷上表面形成底漆层的步骤包括：在半透陶瓷表面喷涂底漆并进行第一干燥形成底漆层；所述在所述底漆层表面形成颜色层的方式包括：在所述底漆层表面喷涂色漆并进行第二干燥形成色漆层；或者先在膜片表面彩印彩色油墨，得到彩印膜片层，然后将彩色膜印层粘贴在底漆层表面；所述方法还任选包括：在所述颜色层的表面喷涂面漆并进行第三干燥形成面漆层。

可选地，所述底漆包括60-85重量％的第一溶剂和15-40重量％的第一成膜组分，所述第一成膜组分包括85-95重量％的硅烷改性的丙烯酸树脂和5-15重量％的钛白粉，用于改性的硅烷为丙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，所述底漆根据GB/T 1723-93测定的粘度为5-15s，第一溶剂为异氰酸酯或甲苯；所述第一干燥的条件包括：温度为65-80℃，时间为15-30分钟；所述底漆层的厚度为8-10微米；所述色漆包括5-95重量％的第二溶剂和5-95重量％的第二成膜组分，所述第二成膜组分包括35-97重量％的树脂和3-65重量％的颜料，该树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂、羟基醇酸树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，所述色漆根据GB/T 1723-93测定的粘度为5-15s，第二溶剂为乙酸乙酯或二甲苯；所述第二干燥的条件包括：温度为70-80℃，时间为20-40分钟；所述颜色层的厚度为17-19微米；所述面漆包括15-45重量％的第三溶剂和65-85重量％的成膜组分，所述成膜组分包括97-99重量％的树脂和1-3重量％的哑粉，该树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂、羟基醇酸树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，所述面漆根据GB/T 1723-93测定的粘度为5-15s，第三溶剂为二甲苯或醋酸丁酯；所述第三干燥的条件包括：温度为65-80℃，时间为25-40分钟；所述面漆层的厚度为9-11微米。

可选地，所述方法还包括：将第三干燥所得材料进行第四干燥，其中，所述第四干燥的条件包括：温度为70-80℃，时间为40-90分钟。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种所述陶瓷电池盖采用本公开所提供的陶瓷材料制备，所述底漆层和颜色层位于所述陶瓷电池盖的外观面。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种手机，所述手机包括本公开所提供的陶瓷电池盖。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开通过在半透陶瓷表面形成底漆层和颜色层，所得陶瓷材料稳定性好，颜色一致性好，底漆层和颜色层附着力强，美观度高，量产效率高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的陶瓷材料的结构图。

图2是根据另一示例性实施例示出的陶瓷材料的结构图。

图3是根据一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。

图4是根据另一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。

图5是根据又一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。

图6是实施例1所制备的手机壳照片(经过灰度化，原图为绿色)。

附图标记说明

1半透陶瓷 2底漆层 3颜色层 4面漆层

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开中，为了描述方便，使用的方位词如“上、下”是指附图图面方向的“上、下”，并不因此而限制本公开的范围。

图1是根据一示例性实施例示出的陶瓷材料的结构图。如图1所示，所述陶瓷材料包括半透陶瓷1、形成于所述半透陶瓷1上表面的底漆层2和形成于所述底漆层2上表面的颜色层3。本公开通过在半透陶瓷表面形成底漆层和颜色层，所得陶瓷材料稳定性好，底漆层和颜色层附着力强。

在一示例性实施例中，所述半透陶瓷1可以为氧化锆陶瓷，也可以为性质与氧化锆陶瓷类似的其它陶瓷，在此并没有特殊限定。半透陶瓷的透光率可以为5-70％，也可以为20-50％，透光率是指光线透过半透陶瓷的能力，其为透过半透陶瓷的光通量与射向半透陶瓷的光通量的比例，一般采用透光率测试仪进行测定，具有上述透光率的半透陶瓷有助于信号透过。

在一示例性实施例中，若陶瓷材料应用于手机电池盖上，所述半透陶瓷1可以根据电池盖所需的形状进行设定或加工，可以为片状，其厚度可以根据常规电池盖的厚度尺寸进行设定或加工，例如可以为0.2-1毫米。

在一示例性实施例中，底漆层可以用于提高颜色层与半透陶瓷的附着力，其一般为有机高分子材料，例如所述底漆层2可以包括85-95重量％的硅烷改性的丙烯酸树脂和5-15重量％的钛白粉，硅烷改性的丙烯酸树脂是指通过有机硅烷对丙烯酸单体进行改性后所制备的树脂，用于改性的硅烷可以为丙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。钛白粉的化学成分为二氧化钛，可以提高颜色层的着色能力和陶瓷材料的遮盖力。底漆层一般在尽量薄的情况下，保证颜色层与半透陶瓷的附着力，底漆层厚度优选为8-10微米。

在一示例性实施例中，颜色层使陶瓷材料具有彩色效果，并且使陶瓷材料美观化、精致化和多样化。根据颜色层的形成方式不同，颜色层3可以为色漆层或彩印膜片层。色漆层通过喷涂的方式将色漆喷涂于底漆层上表面后干燥，色漆层可以包括35-97重量％的树脂和3-65重量％的颜料，树脂可以起到粘结颜料和底漆层的作用，其可以为聚酯树脂、聚氨酯树脂、羟基醇酸树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，颜料用于提供颜色，根据陶瓷材料的颜色不同，可以采用不同颜色的颜料，例如颜料可以选自铬黄、氧化铁黄、氧化铬绿、铁蓝、群青、铁红、铬钼红或碳黑。颜色层厚度可以根据附着性、透光性等性能进行设定，发明人经过大量试验后发现，颜色层厚度优选为17-19微米。彩印膜片层通过印刷技术将彩色油墨印刷在膜片上形成，彩印膜片层可以通过热压等方式与底漆层2贴合。

图2是根据另一示例性实施例示出的陶瓷材料的结构图。如图2所示，所述颜色层3的表面还可以形成有面漆层4，面漆层可以提高陶瓷材料的色度和亮度，且可以对颜色层形成保护，减少擦划伤、脱落等问题。所述面漆层4可以包括97-99重量％的树脂和1-3重量％的哑粉，树脂可以起到粘结哑粉和色漆层的作用，其可以聚酯树脂、聚氨酯树脂、羟基醇酸树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，哑粉又叫消光粉，可以降低面漆层光泽，可以是二氧化硅、滑石粉、硬脂酸铝或硬脂酸钙等粉末。面漆层厚度可以根据附着性、透光性等性能进行设定，发明人经过大量试验后发现，面漆层厚度优选为10-11微米。

图3是根据一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。如图3所示，所述方法包括如下步骤。

步骤101：在半透陶瓷上表面形成底漆层。形成底漆层的方式可以为喷涂、涂刷、浸渍等方式，例如所述在半透陶瓷上表面形成底漆层的步骤可以包括：在半透陶瓷表面喷涂底漆并进行第一干燥形成底漆层；其中，所述底漆包括60-85重量％的第一溶剂和15-40重量％的第一成膜组分，所述第一成膜组分包括85-95重量％的硅烷改性的丙烯酸树脂和5-15重量％的钛白粉，所述第一溶剂可以为异氰酸酯或甲苯，所述底漆根据GB/T 1723-93测定的粘度为5-15s；第一干燥用于使底漆固化并方便在其上方形成颜色层，所述第一干燥的条件可以包括：温度为70-80℃，时间为15-30分钟；所述底漆层的厚度可以为8-10微米。

步骤102：在所述底漆层上表面形成颜色层；所述颜色层的厚度可以为17-19微米。形成底漆层的方式可以为喷涂、涂刷、浸渍、贴膜等方式，例如所述在所述底漆层表面形成颜色层的方式可以包括：在所述底漆层表面喷涂色漆并进行第二干燥形成色漆层；或者先在膜片表面彩印彩色油墨，得到彩印膜片层，然后将彩色膜印层粘贴在底漆层表面；其中，所述色漆可以包括5-95重量％的第二溶剂和5-95重量％的第二成膜组分，所述第二成膜组分可以包括35-97重量％的树脂和3-65重量％的颜料，该树脂可以为聚酯树脂、聚氨酯树脂、羟基醇酸树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，第二溶剂可以包括选自乙酸乙酯或二甲苯中的至少一种，所述色漆根据GB/T 1723-93测定的粘度为5-15s。第三干燥用于使颜色层固化，所述第二干燥的条件可以包括：温度为70-80℃，时间为20-40分钟。

图4是根据另一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。如图4所示，在图3流程的基础上，所述方法还可以包括步骤103。

步骤103：在所述颜色层的表面喷涂面漆并第三干燥形成面漆层；所述面漆可以包括15-45重量％的第三溶剂和65-85重量％的成膜组分，所述成膜组分可以包括97-99重量％的树脂和1-3重量％的哑粉，该树脂可以为聚酯树脂、聚氨酯树脂、羟基醇酸树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，所述面漆根据GB/T 1723-93测定的粘度为5-15s，第三溶剂可以为二甲苯或醋酸丁酯；所述第三干燥的条件可以包括：温度为70-80℃，时间为25-40分钟；所述面漆层的厚度可以为10-11微米。

图5是根据又一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。

如图5所示，在图4流程的基础上，所述方法还包括步骤104。步骤104：将第三干燥所得材料进行第四干燥，其中，所述第四干燥的条件可以包括：温度为70-80℃，时间为40-90分钟，第四干燥用于使陶瓷材料进一步固化，提高底漆层和颜色层附着力。

在一示例性实施例中，本公开还提供一种陶瓷电池盖，所述陶瓷电池盖采用本公开所提供的陶瓷材料制备，所述底漆层和颜色层位于所述陶瓷电池盖的外观面。所得陶瓷电池盖稳定性好，颜色一致性好，底漆层和颜色层附着力强，手机壳内部结构遮盖性好，美观度高，量产效率高。

在一示例性实施例中，本公开还提供一种手机，所述手机包括本公开所提供的陶瓷电池盖。

下面将通过具体实施例和对比例进一步说明本公开所取得的技术效果，但是并不因此而限制本公开。

半透陶瓷的透光率采用“JCT 782-2010玻璃纤维增强塑料透光率试验方法”进行测定。

实施例1

选取厚度为1毫米、透光率为35％的半透陶瓷(氧化锆材料)，对上表面采用YJ-QP1135B曲面抛光机进行抛光处理，使半透陶瓷上表面光滑，无明显凸起或凹陷。将抛光处理后的半透陶瓷在水中进行超声处理，超声频率为120KHz，时间为1分钟。

在超声处理后的半透陶瓷的上表面进行喷涂底漆以形成底漆层，底漆为80重量％异氰酸酯、18重量％硅烷改性的丙烯酸树脂和2重量％钛白粉的混合液，硅烷改性的丙烯酸树脂商业牌号为PPG-SIGMA Therm 350，用于改性的硅烷为丙烯基三甲氧基硅烷，钛白粉商业牌号为R-103，底漆根据GB/T1723-93测定的粘度为8.6秒。然后将喷涂底漆的半透陶瓷在70℃下的烘箱中进行烘烤20分钟，得到底漆层的厚度为9微米。

在底漆层的上方喷涂色漆以形成色漆层，色漆的组成为50重量％乙酸乙酯和50重量％古象彩色聚氨酯色漆(绿色，86重量％聚氨酯树脂和14重量％颜料，颜料为氧化铬绿)，根据GB/T 1723-93测定的粘度为8.2秒。然后将喷涂色漆的半透陶瓷在70℃下的烘箱中进行烘烤25分钟，得到色漆层的厚度为18微米。

在色漆层的上方喷涂面漆以形成面漆层，面漆的组成为20重量％醋酸丁酯和80重量％亚什兰TMN199641胶衣面漆(98％聚酯树脂和2重量％哑粉，哑粉材料为粒径5纳米的二氧化硅)，根据GB/T 1723-93测定的粘度为7.9秒。然后将喷涂面漆的半透陶瓷在70℃下的烘箱中进行烘烤30分钟，得到面漆层的厚度为10微米。

将喷涂底漆、色漆和面漆的半透陶瓷在75℃下的烘箱中烘烤60分钟，得到陶瓷材料，将陶瓷材料切割打磨成型所得手机壳见图6。

将陶瓷材料在80℃水中煮1小时，然后采用刀具划1毫米×1毫米的百格网，附着力在4B以上(5％以内的漆层掉落)。

实施例2

与实施例1基本相同，不同之处在于不形成色漆层，将所得陶瓷材料在80℃水中煮1小时，然后采用刀具划1毫米×1毫米的百格网，附着力在4B以上(5％以内的漆层掉落)。

实施例3

与实施例1基本相同，不同之处在于将实施例1底漆中有机硅丙烯酸树脂替换为FM509 2K丙烯酸树脂底漆，其它条件同实施例1，将所得陶瓷材料在80℃水中煮1小时，然后采用刀具划1毫米×1毫米的百格网，附着力在4B以下(5-15％的漆层掉落)。

实施例4

与实施例1基本相同，不同之处在于控制实验条件调整底漆层厚度为12微米，色漆层的厚度为22微米，面漆层的厚度为15微米，其它条件同实施例1，将所得陶瓷材料在80℃水中煮1小时，然后采用刀具划1毫米×1毫米的百格网，附着力在4B以下(5-15％的漆层掉落)。

实施例5

与实施例1基本相同，不同之处在于不包括第四干燥，即不包括“将喷涂底漆、色漆和面漆的半透陶瓷在75℃下的烘箱中烘烤60分钟”的步骤，其它条件同实施例1，将所得陶瓷材料在80℃水中煮1小时，然后采用刀具划1毫米×1毫米的百格网，附着力在4B以下(5-15％的漆层掉落)。

对比例1

与实施例1基本相同，不同之处在于不形成底漆层，直接在半透陶瓷上依次形成色漆和面漆，将陶瓷材料在80℃水中煮1小时，然后采用刀具划1毫米×1毫米的百格网，附着力在4B以下(15-35％的漆层掉落)。

从实施例、对比例和图6可以看出，本公开提供的陶瓷材料可以取得良好的附着力、颜色一致性好和美观度高，且可以实现量产。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料包括半透陶瓷(1)、形成于所述半透陶瓷(1)上表面的底漆层(2)和形成于所述底漆层(2)上表面的颜色层(3)；

所述底漆层(2)包括硅烷改性的丙烯酸树脂和钛白粉，用于改性的硅烷为丙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷；

所述底漆层(2)的厚度为8-10微米。

2.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述半透陶瓷(1)为氧化锆陶瓷，透光率为5-70％，所述半透陶瓷(1)为片状，且厚度为0.2-1毫米。

3.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，

所述颜色层(3)为色漆层或彩印膜片层，所述色漆层包括颜料、以及醇酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂或聚丙烯酸树脂，所述颜色层(3)的厚度为17-19微米；

所述颜色层(3)的表面还任选形成有面漆层(4)，所述面漆层(4)包括聚酯树脂、聚氨酯树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，包括或不包括哑粉；所述面漆层(4)的厚度为10-11微米。

4.根据权利要求3所述的陶瓷材料，其特征在于，所述底漆层(2)包括85-95重量％的硅烷改性的丙烯酸树脂和5-15重量％的钛白粉，所述色漆层包括35-97重量％的树脂和3-65重量％的颜料，该树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，所述面漆层(4)包括97-99重量％的树脂和1-3重量％的哑粉，该树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂。

5.一种权利要求1-4任意一项所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

在半透陶瓷上表面形成底漆层；

在所述底漆层上表面形成颜色层。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在半透陶瓷上表面形成底漆层的步骤包括：在半透陶瓷表面喷涂底漆并进行第一干燥形成底漆层；

所述在所述底漆层表面形成颜色层的方式包括：在所述底漆层表面喷涂色漆并进行第二干燥形成色漆层；或者先在膜片表面彩印彩色油墨，得到彩印膜片层，然后将彩色膜印层粘贴在底漆层表面；

所述方法还任选包括：在所述颜色层的表面喷涂面漆并进行第三干燥形成面漆层。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述底漆包括60-85重量％的第一溶剂和15-40重量％的第一成膜组分，所述第一成膜组分包括85-95重量％的硅烷改性的丙烯酸树脂和5-15重量％的钛白粉，用于改性的硅烷为丙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，所述底漆根据GB/T1723-93测定的粘度为5-15s，第一溶剂为异氰酸酯或甲苯；所述第一干燥的条件包括：温度为65-80℃，时间为15-30分钟；所述底漆层的厚度为8-10微米；

所述色漆包括5-95重量％的第二溶剂和5-95重量％的第二成膜组分，所述第二成膜组分包括35-97重量％的树脂和3-65重量％的颜料，该树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂、羟基醇酸树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，所述色漆根据GB/T 1723-93测定的粘度为5-15s，第二溶剂为乙酸乙酯或二甲苯；所述第二干燥的条件包括：温度为70-80℃，时间为20-40分钟；所述颜色层的厚度为17-19微米；

所述面漆包括15-45重量％的第三溶剂和65-85重量％的成膜组分，所述成膜组分包括97-99重量％的树脂和1-3重量％的哑粉，该树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂、羟基醇酸树脂或氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，所述面漆根据GB/T 1723-93测定的粘度为5-15s，第三溶剂为二甲苯或醋酸丁酯；所述第三干燥的条件包括：温度为65-80℃，时间为25-40分钟；所述面漆层的厚度为9-11微米。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将第三干燥所得材料进行第四干燥，其中，所述第四干燥的条件包括：温度为70-80℃，时间为40-90分钟。

9.一种陶瓷电池盖，其特征在于，所述陶瓷电池盖采用权利要求1-4中任意一项所述的陶瓷材料制备，所述底漆层和颜色层位于所述陶瓷电池盖的外观面。

10.一种手机，其特征在于，所述手机包括权利要求9所述的陶瓷电池盖。

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