CN111875376A - 5g手机高韧性盖板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种5G手机高韧性盖板及其制备方法。所述5G手机高韧性盖板，由下述原料采用常规方法烧结而成：100重量份二氧化锆、0.3‑0.8重量份硼酸酯偶联剂、1‑8重量份三氧化二硼、0.5‑1.5重量份二硼化锆、0.5‑1.5重量份聚酰胺。本发明的5G手机高韧性盖板具有良好抗弯强度和断裂韧性。

Description

5G手机高韧性盖板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种5G手机高韧性盖板及其制备方法。
背景技术
随着手机迅猛发展，5G时代的到来对手机盖板的材质提出了更高的要求。之前常用的金属材料由于其屏蔽效果，不能应用于5G手机盖板的生产，而常规的塑料材料强度低、韧性差也不能适应5G手机大尺寸屏幕、超薄的具体要求，因此开发新的适合5G手机使用的盖板就变得非常迫切。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种5G手机高韧性盖板及其制备方法。
本发明是以二氧化锆为原料干压成型再烧结的技术方案为发明原点，通过添加偶联剂/引入少量杂质氧化物/添加少量热塑性树脂等方法，达到提高5G手机高韧性盖板的硬度和韧性的效果。
本发明解决上述问题所采取的技术方案为：
一种5G手机高韧性盖板，由下述原料采用常规方法烧结而成：二氧化锆、硼酸酯偶联剂、三氧化二硼、二硼化锆和聚酰胺。
优选地，一种5G手机高韧性盖板，由下述原料采用常规方法烧结而成：100重量份二氧化锆、0.3-0.8重量份硼酸酯偶联剂、1-8重量份三氧化二硼、0.5-1.5重量份二硼化锆、0.5-1.5重量份聚酰胺。
本发明还公开了一种5G手机高韧性盖板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：100重量份二氧化锆、0.3-0.8重量份硼酸酯偶联剂、1-8重量份三氧化二硼、0.5-1.5重量份二硼化锆、0.5-1.5重量份聚酰胺，球磨混合均匀；
步骤2：干压成型；
步骤3：烧结，得到陶瓷片；
步骤4：对所述陶瓷片，打磨、切割、精磨、抛光。具体的，将步骤3烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到标准厚度，切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
所述干压成型步骤为干压机加压，干压成型压力为80-120KN；进一步优选为双面加压。
所述烧结步骤为在1500-1700℃烧结40-70小时。
本发明的有益效果：
本发明通过引入少量杂质氧化物三氧化二硼既能与二氧化锆互溶，进一步又能提高晶界强度，从而能够提高最终产品的硬度和韧性；在此基础上，进一步通过添加硼酸酯偶联剂，以提高陶瓷主材二氧化锆的分散性，从而可以有效避免二氧化锆发生团聚现象，并且硼酸酯偶联剂与三氧化二硼有良好的相容性，保证陶瓷片内部致密、均匀，能够提高最终产品的硬度和韧性；再通过添加少量热塑性树脂聚酰胺，使陶瓷主材二氧化锆表面能降低，进一步能够提高最终产品的硬度和韧性。
综上，本发明所发挥的效果是通过在5G手机高韧性盖板配方中组合使用陶瓷主材二氧化锆/硼酸酯偶联剂/氧化物三氧化二硼/二硼化锆/热塑性树脂聚酰胺，从而特异性且协同地带来所需的技术效果，缺少其中任一组分均无法实现本发明的目的，这些可以从后述的对比例的结果中予以明确验证。
本发明的5G手机高韧性盖板，耐磨、无电磁屏蔽、耐腐蚀、质感好。本发明的5G手机高韧性盖板具有良好抗弯强度和断裂韧性。
具体实施方式
在本发明实施例和对比例中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用，下述实施例和对比例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
二氧化锆，CAS号：1314-23-4，郑州金瀚化工产品有限公司，含量≥98wt％。
三氧化二硼，CAS号：1303-86-2，山东力昂新材料科技有限公司型号LA-197三氧化二硼，含量≥98wt％。
聚酰胺，选用德国巴斯夫公司牌号A3Z通用级PA66。
硼酸酯偶联剂，采用下述方法制备而成(具体参考专利CN101012318A实施例1的方法)：
1)称取7.8g巯基乙醇，置于圆底三口烧瓶中，加入70.2g二甲苯，配成质量浓度为10％的溶液，加入7.1g乙基异氰酸酯、0.01g三乙胺，搅拌，在20℃反应24h，得到硫代氨基甲酸酯化合物的溶液；
2)称取14.58g硼酸三乙酯，加入步骤1)所得的溶液中，在圆底三口烧瓶上安装蒸馏装置，加热至90℃，在搅拌条件下反应7h，期间不断蒸出乙醇副产物，反应结束后减压蒸馏除去低沸点馏分，得到所述硼酸酯偶联剂。
偶联剂异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，Isopropyl tri(dioctylpyrophosphate)titanate，CAS号：67691-13-8。
聚苯硫醚，选用日本东丽公司牌号
Figure BDA0002614749590000031
A670X01的PPS。
二硼化锆，结构式ZrB2，CAS号：12045-64-6，锦州海鑫金属材料有限公司提供。
实施例1：
一种5G手机高韧性盖板的制备方法，由如下步骤组成：
(1)100重量份二氧化锆、5重量份三氧化二硼，球磨混合均匀；
(2)干压成型：采用干压机双面加压，干压成型压力为100KN；
(3)烧结：1520℃烧结60小时，得到陶瓷片；
(4)将烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到0.5mm；切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
实施例2：
一种5G手机高韧性盖板的制备方法，由如下步骤组成：
(1)100重量份二氧化锆、0.6重量份硼酸酯偶联剂、5重量份三氧化二硼，球磨混合均匀；
(2)干压成型：采用干压机双面加压，干压成型压力为100KN；
(3)烧结：1520℃烧结60小时，得到陶瓷片；
(4)将烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到0.5mm；切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
实施例3：
一种5G手机高韧性盖板的制备方法，由如下步骤组成：
(1)100重量份二氧化锆、0.6重量份硼酸酯偶联剂、5重量份三氧化二硼、1重量份聚酰胺，球磨混合均匀；
(2)干压成型：采用干压机双面加压，干压成型压力为100KN；
(3)烧结：1520℃烧结60小时，得到陶瓷片；
(4)将烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到0.5mm；切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
实施例4：
一种5G手机高韧性盖板的制备方法，由如下步骤组成：
(1)100重量份二氧化锆、0.6重量份硼酸酯偶联剂、4重量份三氧化二硼、1重量份二硼化锆、1重量份聚酰胺，球磨混合均匀；
(2)干压成型：采用干压机双面加压，干压成型压力为100KN；
(3)烧结：1520℃烧结60小时，得到陶瓷片；
(4)将烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到0.5mm；切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
对比例1：
一种5G手机高韧性盖板的制备方法，由如下步骤组成：
(1)100重量份二氧化锆球磨混合均匀；
(2)干压成型：采用干压机双面加压，干压成型压力为100KN；
(3)烧结：1520℃烧结60小时，得到陶瓷片；
(4)将烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到0.5mm；切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
与实施例1相比较，实施例1通过引入少量杂质氧化物三氧化二硼，其既能与二氧化锆互溶，进一步又能提高晶界强度，从而能够提高最终产品的硬度和韧性；而对比例1没有添加三氧化二硼，最终制得的产品硬度和韧性均明显低于实施例1。
对比例2：
一种5G手机高韧性盖板的制备方法，由如下步骤组成：
(1)100重量份二氧化锆、5重量份三氧化二镧球磨混合均匀；
(2)干压成型：采用干压机双面加压，干压成型压力为100KN；
(3)烧结：1520℃烧结60小时，得到陶瓷片；
(4)将烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到0.5mm；切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
与实施例1相比较，对比例1没有添加三氧化二硼，添加的是另外一种氧化物---三氧化二镧，最终制得的产品硬度和韧性，相对于补添加其他杂质氧化物的对比例1有所提高，但是明显低于采用杂质氧化物---三氧化二硼的实施例1，其机理并不清楚，有待进一步分析。同时也说明并不是所有的氧化物杂质的引入均能有效提升产品的硬度和韧性。
对比例3：
一种5G手机高韧性盖板的制备方法，由如下步骤组成：
(1)100重量份二氧化锆、0.6重量份硼酸酯偶联剂、5重量份三氧化二镧，球磨混合均匀；
(2)干压成型：采用干压机双面加压，干压成型压力为100KN；
(3)烧结：1520℃烧结60小时，得到陶瓷片；
(4)将烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到0.5mm；切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
对比例4：
一种5G手机高韧性盖板的制备方法，由如下步骤组成：
(1)100重量份二氧化锆、0.6重量份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、5重量份三氧化二硼，球磨混合均匀；
(2)干压成型：采用干压机双面加压，干压成型压力为100KN；
(3)烧结：1520℃烧结60小时，得到陶瓷片；
(4)将烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到0.5mm；切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
与实施例1相比较，对比例4多添加了钛酸酯偶联剂，对最终产品的硬度和韧性略有提高。
但与实施例2相比较，二者所采用的偶联剂不同，产生的效果相差巨大。实施例2是通过添加硼酸酯偶联剂，以提高陶瓷主材二氧化锆的分散性，从而可以有效避免二氧化锆发生团聚现象，并且硼酸酯偶联剂与三氧化二硼有良好的相容性，二氧化锆、三氧化二硼、硼酸酯偶联剂三者有机相容，保证陶瓷片内部致密、均匀，能够提高最终产品的硬度和韧性。
对比例5：
一种5G手机高韧性盖板的制备方法，由如下步骤组成：
(1)100重量份二氧化锆、0.6重量份硼酸酯偶联剂、5重量份三氧化二硼、1重量份聚苯硫醚，球磨混合均匀；
(2)干压成型：采用干压机双面加压，干压成型压力为100KN；
(3)烧结：1520℃烧结60小时，得到陶瓷片；
(4)将烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到0.5mm；切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
与实施例3相比较，同为热塑性树脂，聚酰胺在本发明配方体系中对硬度和韧性的提升效果远远优于聚苯硫醚。
对比例6：
一种5G手机高韧性盖板的制备方法，由如下步骤组成：
(1)100重量份二氧化锆、0.6重量份硼酸酯偶联剂、5重量份二硼化锆、1重量份聚酰胺，球磨混合均匀；
(2)干压成型：采用干压机双面加压，干压成型压力为100KN；
(3)烧结：1520℃烧结60小时，得到陶瓷片；
(4)将烧结得到的陶瓷片，砂轮打磨，将其厚度磨到0.5mm；切割、精磨、抛光，得到所述5G手机高韧性盖板。
测试例1：抗弯强度测试
抗弯强度测试为三点弯曲。抗弯强度测试在Instronl195万能材料试验机上进行。用作测试的试条为24.5mm×5.4mm×0.5mm。采用三点弯曲法测量，跨距为13.14mm，加载速率为0.5mm/min。重复10次取平均值。测试结果P<0.05，具有显著性差异。
抗弯强度，MPa
实施例1 1281
实施例2 1315
实施例3 1338
对比例1 1152
对比例2 1186
对比例3 1195
对比例4 1285
对比例5 1304
测试例2：断裂韧性测试
采用压痕法测试断裂韧性，试验设备为DHV-1000(Z)-CCD图像自动测量(自动转塔)数显显微硬度计。重复10次取平均值。测试结果P<0.05，具有显著性差异。
Figure BDA0002614749590000071
Figure BDA0002614749590000081
比较实施例1-3与对比例1-5，本发明所发挥的效果是通过在5G手机高韧性盖板配方中组合使用陶瓷主材二氧化锆/硼酸酯偶联剂/氧化物三氧化二硼/热塑性树脂聚酰胺，从而特异性且协同地带来所需的技术效果，缺少其中任一组分均无法实现本发明的目的。
进一步，比较实施例3、实施例4和对比例6：实施例4采用通过引入杂质三氧化二硼和杂质二硼化锆，三氧化二硼和二硼化锆与二氧化锆有效互溶，提高晶界强度，相对于采用引入单一杂质三氧化二硼的实施例3以及采用引入单一杂质二硼化锆的对比例6，实施例4中三氧化二硼和二硼化锆协调增效，大幅提高最终产品手机背板的韧性。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。

Claims (6)

1.一种5G手机高韧性盖板，由下述原料采用常规方法烧结而成：二氧化锆、硼酸酯偶联剂、三氧化二硼、二硼化锆和聚酰胺。
2.一种5G手机高韧性盖板，由下述原料采用常规方法烧结而成：100重量份二氧化锆、0.3-0.8重量份硼酸酯偶联剂、1-8重量份三氧化二硼、0.5-1.5重量份二硼化锆、0.5-1.5重量份聚酰胺。
3.一种5G手机高韧性盖板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：100重量份二氧化锆、0.3-0.8重量份硼酸酯偶联剂、1-8重量份三氧化二硼、0.5-1.5重量份二硼化锆、0.5-1.5重量份聚酰胺，球磨混合均匀；
步骤2：干压成型；
步骤3：烧结，得到陶瓷片；
步骤4：对所述陶瓷片，打磨、切割、精磨、抛光。
4.如权利要求3所述的5G手机高韧性盖板的制备方法，其特征在于，所述干压成型步骤为干压机加压，干压成型压力为80-120KN。
5.如权利要求4所述的5G手机高韧性盖板的制备方法，其特征在于，所述干压机加压为双面加压。
6.如权利要求3所述的5G手机高韧性盖板的制备方法，其特征在于，所述烧结步骤为在1500-1700℃烧结40-70小时。
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