CN111205638B - 一种能够注塑成型的类陶瓷材料及其制备方法和在移动通讯装备后盖的应用 - Google Patents

一种能够注塑成型的类陶瓷材料及其制备方法和在移动通讯装备后盖的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能够注塑成型的类陶瓷材料及其制备方法和在移动通讯装备后盖的应用，其中，一种能够注塑成型的类陶瓷材料，其包括，以质量份数计，聚酰胺树脂为30～65份、增韧剂为0～8份、无机粉体为10～30份、玻璃纤维为20～50份、硅烷偶联剂为0.2～0.6份、成核剂为0.2～0.5份、抗氧剂为0～0.5份、抗紫外剂为0～0.3份、润滑剂为0～0.6份。本发明克服了传统陶瓷工艺复杂，加工困难，易破碎等缺陷及现有仿陶瓷材料低力学强度的缺点，开发出一种既有陶瓷优点，又具备高耐冲击，高刚性，易成型，电绝缘，表面光泽高的类陶瓷材料。

Description

一种能够注塑成型的类陶瓷材料及其制备方法和在移动通讯 装备后盖的应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种一种能够注塑成型的类陶瓷材料及其制备方法和在移动通讯装备后盖的应用。
背景技术
陶瓷制品美观且具有厚重感，在手机通讯领域只有少量应用，其制品极易破碎，注塑成型难度较大，良品率也低。
仿陶瓷材料现状：CN 104355567 B高强度仿陶瓷材料的制备及其制造餐具的方法采用热固性树脂材料添加粉体的方式，虽然具有类似陶瓷的外观，但是力学性能满足不了超高强度的要求，同时成型工艺及产品后处理工艺相对复杂，不能满足产品自由化设计及快速注塑成型的需求，仅用于一些产品简单的领域；CN 107868414专利公开了一种PBT基材添加大量的无机物制备成的仿陶瓷材料，但是该材料冲击强度依然很低，仅在3KJ/m2左右，无法在高强度应用场合使用，且因为含有铁粉，材料的电绝缘性受影响，在电子电器方面使用受限。CN 108248270 A专利公开了一种仿陶瓷手机后盖的方法，采用镀膜的方式，仅是基于现有手机后盖材料对陶瓷外观的模仿，不能获得陶瓷材料的其他性能。CN 102321363 B公开了一种聚酰胺含大量氧化锌及铁粉的仿陶瓷材料，其缺点是由于添加了铁粉等金属粉体，材料的电绝缘性受到影响，并不适用于5G通讯设备领域，且材料力学性能依然不能够满足高强度需求。
因此，如何克服传统陶瓷工艺复杂，加工困难，易破碎等缺陷及现有仿陶瓷材料低力学强度的缺点，提供一种既有陶瓷优点，又具备高耐冲击，高刚性，易成型，电绝缘，表面光泽高的类陶瓷材料，是有待解决的技术问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种能够注塑成型的类陶瓷材料及其制备方法和在移动通讯装备后盖的应用。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种能够注塑成型的类陶瓷材料，其包括，以质量份数计，
Figure BDA0002391694910000021
作为本发明所述的能够注塑成型的类陶瓷材料的优选方案，其中：以质量份数计，包括，
Figure BDA0002391694910000022
作为本发明所述的能够注塑成型的类陶瓷材料的优选方案，其中：以质量份数计，包括，
Figure BDA0002391694910000023
Figure BDA0002391694910000031
作为本发明所述的能够注塑成型的类陶瓷材料的优选方案，其中：所述聚酰胺树脂，包括脂肪族聚酰胺、半芳香族聚酰胺中的至少一种。
作为本发明所述的能够注塑成型的类陶瓷材料的优选方案，其中：所述脂肪族聚酰胺，包括PA6、PA66、PA46、PA610、PA612、PA1010、PA1212、PA11、PA12中的一种或几种；所述半芳香族聚酰胺，包括PA6T、PA9T、MXD6、非晶尼龙、聚对苯二甲酰三甲基己二胺、聚2,2-双(4-氨基环己基)丙烷-壬二酸-己二酸三元共聚物中的一种或几种；所述增韧剂包括马来酸酐接枝物、缩水甘油酯共聚物中的一种或几种；所述无机粉体包括氧化镁、氧化锌、氧化铝、氢氧化镁、氮化硼、钛白粉中的一种或几种；所述玻璃纤维为扁平状玻纤、高强度玻纤、超细玻纤中的一种或几种；硅烷偶联剂选自3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种。
作为本发明所述的能够注塑成型的类陶瓷材料的优选方案，其中：所述增韧剂包括接枝率在0.5％～0.8％之间的马来酸酐接枝POE、接枝率0.4-0.6％之间的马来酸酐接枝EPDM和乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三聚物中的一种或几种
作为本发明所述的能够注塑成型的类陶瓷材料的优选方案，其中：所述无机粉体包括，氧化镁粒径在1～5微米之间的超细氧化镁，氧化锌粒径0.5～2微米之间，氧化铝包括粒径5～10微米的α-球形氧化铝和/或片层厚度50～100纳米的层状纳米氧化铝，氢氧化镁为粒径1～15微米之间的采用合成法六方片状氢氧化镁和/或粒径3～20微米之间的矿石法针状氢氧化镁，氮化硼为氮化硼含量>98％、粒径2～15微米之间的六方片状氮化硼，钛白粉为金红石型钛白粉；
作为本发明所述的能够注塑成型的类陶瓷材料的优选方案，其中：所述成核剂优选为布吕格曼公司的P22，抗氧剂优选为BASF的IRGANOX 1098与168按质量比2：1复配；抗紫外剂优选为高分子量羟苯基苯并三唑类紫外线吸收剂与苯并噁嗪酮类紫外线吸收剂和高分子量受三嗪类受阻胺光稳定剂按2：1：1复配；润滑剂优选乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硅酮、超支化树脂中的一种或几种。
作为本发明的另一方面，本发明提供一种制备能够注塑成型的类陶瓷材料的方法，其包括，将配方各无机粉体原料加入高速搅拌机中，升温后搅拌，在喷雾装置加入硅烷偶联剂，再将转速调至高速，保持5～8min，后取出冷却备用；将聚酰胺树脂干燥后取出冷却备用；将聚酰胺树脂、增韧剂、成核剂、润滑剂、抗氧剂、抗紫外剂和无机粉体，加入高混机中速，搅拌2～5min，后取出材料；将上述步骤混合好的共混物投入挤出机料斗，玻璃纤维喂料添加，挤出冷却、风干、切粒即可。
作为本发明所述的制备能够注塑成型的类陶瓷材料的方法的优选方案，其中：挤出加工工艺如下表所示，
Figure BDA0002391694910000041
本发明的有益效果：
本发明克服了传统陶瓷工艺复杂，加工困难，易破碎等缺陷及现有仿陶瓷材料低力学强度的缺点，开发出一种既有陶瓷优点，又具备高耐冲击，高刚性，易成型，电绝缘，表面光泽高的类陶瓷材料。
本发明的类陶瓷材料能够直接注塑成型，利用超细粉体表面处理后的微观核壳结构的增韧特点，同时经过特殊玻纤的增强作用，具有秀良的刚性，具有优秀的缺冲冲击强度，即韧性，胜远陶瓷易脆裂的缺点，又具备优良的导热性能，可以应用在移动通讯装备的后盖上。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
能够注塑成型的类陶瓷材料，其组分的重量百分比如下：
Figure BDA0002391694910000051
优先的，聚酰胺树脂选自脂肪族聚酰胺(也称脂肪族尼龙)、半芳香族聚酰胺中的一种或者几种组合；
脂肪族尼龙由内酰胺开环聚合以及二元胺和二元酸缩聚的方式构成的材料，分子式如下：
Figure BDA0002391694910000052
主要包括PA6、PA66、PA46、PA610、PA612、PA1010、PA1212、PA11、PA12等。
半芳香族尼龙，由芳香族二胺或芳香族二酸缩聚而成，包括以下几种：
PA6T
Figure BDA0002391694910000053
PA9T
Figure BDA0002391694910000061
MXD6
Figure BDA0002391694910000062
还包括，非晶尼龙(分子链带有侧链/基团)：
聚对苯二甲酰三甲基己二胺
Figure BDA0002391694910000063
聚2,2-双(4-氨基环己基)丙烷-壬二酸-己二酸三元共聚物；
Figure BDA0002391694910000064
增韧剂选自马来酸酐接枝物、缩水甘油酯共聚物中的一种；包括马来酸酐接枝POE，接枝率在0.5％～0.8％之间；马来酸酐接枝EPDM，接枝率0.4-0.6％之间；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三聚物；
无机粉体选自：氧化镁、氧化锌、氧化铝、氢氧化镁、氮化硼、钛白粉中的一种或者几种组合；
优选的，氧化镁粒径在1～5微米之间，为超细氧化镁；
氧化锌粒径0.5～2微米之间；
氧化铝采用α-球形氧化铝，粒径5～10微米；或层状纳米氧化铝，片层厚度50～100纳米；
氢氧化镁采用合成法六方片状氢氧化镁，粒径1～15微米之间；或矿石法针状氢氧化镁，粒径3～20微米之间；
氮化硼为六方片状氮化硼，氮化硼含量>98％，粒径2～15微米之间；
钛白粉为金红石型钛白粉；
玻璃纤维为扁平状玻纤、高强度玻纤、超细玻纤中的一种；
硅烷偶联剂选自3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种；
成核剂优选为布吕格曼公司的P22
抗氧剂优选为BASF的IRGANOX 1098与168按质量比2：1复配；
抗紫外剂优选为高分子量羟苯基苯并三唑类紫外线吸收剂与苯并噁嗪酮类紫外线吸收剂和高分子量受三嗪类受阻胺光稳定剂按2：1：1复配。
润滑剂优选乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硅酮、超支化树脂中的一种；
本发明能够注塑成型的类陶瓷材料的制备方法：
将上述配方各无机粉体原料加入高速搅拌机中，升温至110℃(水冷保持恒温)时，保持中速(1000～2000rpm/min)搅拌，喷雾装置加入硅烷偶联剂，再将转速调至高速，保持5～8min，后取出冷却备用；
将所用聚酰胺树脂干燥(温度110℃，2～3小时)除去水分，后取出冷却备用；
将聚酰胺树脂、增韧剂、成核剂、润滑剂、抗氧剂、抗紫外剂和无机粉体，加入高混机中速，搅拌2～5min，后取出材料；
将上述步骤混合好的共混物投入挤出机料斗，玻璃纤维喂料添加，挤出冷却、风干、切粒。
挤出加工工艺如下表：
Figure BDA0002391694910000071
实施例1～5的原料配方及注塑成型后的产品性能测试结果见表1：
表1
Figure BDA0002391694910000072
Figure BDA0002391694910000081
Figure BDA0002391694910000091
注：力学性能主要参考GB系列的塑料测试标准，导热系数测试标准参考美标的ASTM D5470
本发明克服了传统陶瓷工艺复杂，加工困难，易破碎等缺陷及现有仿陶瓷材料低力学强度的缺点，开发出一种既有陶瓷优点，又具备高耐冲击，高刚性，易成型，电绝缘，表面光泽高的类陶瓷材料。该材料缺口冲击强度超过11，整体性能优于现有技术，在满足该机械性能的同时具有较高的导热系数。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种能够注塑成型的类陶瓷材料，其特征在于：以质量份数计，其特征在于，包括，
PA6T与聚对苯二甲酰三甲基己二胺的混合树脂35~65份、
增韧剂0.1~6份、
无机粉体15~30份、
玻璃纤维25~50份、
硅烷偶联剂0.2~0.6份、
成核剂0.2~0.5份、
抗氧剂0.2~0.5份、
抗紫外剂0.1~0.3份、
润滑剂0.2~0.6份；
所述PA6T与聚对苯二甲酰三甲基己二胺的重量比为29.2：10。
2.如权利要求1所述的能够注塑成型的类陶瓷材料，其特征在于：以质量份数计，包括，
PA6T与聚对苯二甲酰三甲基己二胺的混合树脂40~55份、
增韧剂3~7份、
无机粉体20~30份、
玻璃纤维25~50份、
硅烷偶联剂0.4份、
成核剂0.3份、
抗氧剂0.3份、
抗紫外剂0.2份、
润滑剂0.5份；
所述PA6T与聚对苯二甲酰三甲基己二胺的重量比为29.2：10。
3.如权利要求1所述的能够注塑成型的类陶瓷材料，其特征在于：所述增韧剂包括马来酸酐接枝物、缩水甘油酯共聚物中的一种或几种；所述无机粉体包括氧化镁、氧化锌、氧化铝、氢氧化镁、氮化硼、钛白粉中的一种或几种；硅烷偶联剂选自 3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种。
4.如权利要求3所述的能够注塑成型的类陶瓷材料，其特征在于：所述增韧剂包括接枝率在0.5％～0.8％之间的马来酸酐接枝POE、接枝率 0.4-0.6％之间的马来酸酐接枝EPDM和乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或几种。
5.如权利要求3所述的能够注塑成型的类陶瓷材料，其特征在于：所述无机粉体包括，氧化镁粒径在1～5微米之间的超细氧化镁，氧化锌粒径0.5～2微米之间，氧化铝包括粒径5～10微米的α-球形氧化铝和/或片层厚度 50～100纳米的层状纳米氧化铝，氢氧化镁为粒径1～15微米之间的采用合成法六方片状氢氧化镁和/或粒径3～20微米之间的矿石法针状氢氧化镁，氮化硼为氮化硼含量>98％、粒径2～15微米之间的六方片状氮化硼，钛白粉为金红石型钛白粉。
6.如权利要求1所述的能够注塑成型的类陶瓷材料，其特征在于：所述成核剂为布吕格曼公司的P22，抗氧剂为BASF的IRGANOX1098与168按质量比2：1复配；抗紫外剂为高分子量羟苯基苯并三唑类紫外线吸收剂与苯并噁嗪酮类紫外线吸收剂和高分子量三嗪类受阻胺光稳定剂按2：1：1复配；润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硅酮、超支化树脂中的一种或几种。
7.一种制备权利要求1～6任一所述的能够注塑成型的类陶瓷材料的方法，其特征在于：包括，将配方无机粉体原料加入高速搅拌机中，升温后搅拌，在喷雾装置加入硅烷偶联剂，再将转速调至高速，保持5～8min后取出冷却备用；
将聚酰胺树脂干燥后取出冷却备用；
将聚酰胺树脂、增韧剂、成核剂、润滑剂、抗氧剂、抗紫外剂和无机粉体，加入高混机中速，搅拌 2～5min后取出材料；
将上述步骤混合好的共混物投入挤出机料斗，玻璃纤维喂料添加，挤出冷却、风干、切粒即可。
8.如权利要求7所述的能够注塑成型的类陶瓷材料的方法，其特征在于：包括，挤出加工工艺中螺杆转速为300~500r/min，各区温度分别为：
第1区温度为220~235℃、第2区温度为230~245℃、第3区~第8区温度均为245~275℃，机头温度为245~275℃。
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