CN113321446A - 陶瓷聚合物复合材料及其制备方法、壳体及其制备方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种陶瓷聚合物复合材料及其制备方法、壳体及其制备方法、电子设备。以重量份计，陶瓷聚合物复合材料包括聚合物材料10～30份、陶瓷材料60～80份、分散剂0.5～2份；分散剂包括有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂，有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂的质量比为(0.3～1)：(0.1～5)；有机小分子分散剂包括偶联剂与三乙胺中的一种或多种，预聚体树脂分散剂包括环氧树脂、聚丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或多种，预聚体树脂分散剂的分子量为300～5000。本申请实施例通过将有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂共同使用，能够提高陶瓷聚合物复合材料的熔体流动性，提升其加工性能。

Description

陶瓷聚合物复合材料及其制备方法、壳体及其制备方法、电子 设备

技术领域

本申请涉及复合材料技术领域，特别涉及一种陶瓷聚合物复合材料及其制备方法、壳体及其制备方法、电子设备。

背景技术

随着材料及工艺技术的发展和进步，手机等终端外观变化越来越快，陶瓷材料以其高硬度和高韧性以及温婉如玉的质感，受到越来越多消费者的喜爱。目前陶瓷材质的结构件已应用于多款手机及智能穿戴的盖板等外观结构件上。但使用陶瓷材质制作手机外壳，存在以下问题：1)生产周期长，烧结单工序，时间至少需要一周；2)制作成本高，一套陶瓷电池盖至少需要上百元的工艺成本，且产能有限；3)陶瓷材料密度高，不利于消费电子的轻薄化；4)陶瓷的介电常数Dk值＞30，增加了手机5G天线的性能的损耗。这些因素制约了陶瓷材料后盖无法像玻璃、塑胶一样进行大批量的使用。

塑料材料比重轻、抗冲击、易加工、制造成本低，但其表面硬度低、易划伤，光泽度等不如陶瓷材料。

在塑胶中加入高含量的无机陶瓷颗粒，有望将聚合物和陶瓷两种材料的优势及功能互补，但是，目前的陶瓷聚合物复合材料在加工性能方面还存在一定的缺陷，例如，复合材料中陶瓷颗粒分散不均匀，导致复合材料的熔体流动性较差，进而使复合材料的加工性能较差，不利于制备薄壁产品。

发明内容

本申请实施例提供一种陶瓷聚合物复合材料及其制备方法、壳体及其制备方法、电子设备，以解决陶瓷聚合物复合材料的加工性能差的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种陶瓷聚合物复合材料，以重量份计，包括：聚合物材料10～30份、陶瓷材料60～80份、分散剂0.5～2份；

所述分散剂包括有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂，所述有机小分子分散剂与所述预聚体树脂分散剂的质量比为(0.3～1)：(0.1～5)；

所述有机小分子分散剂包括偶联剂与三乙胺中的一种或多种，所述预聚体树脂分散剂包括环氧树脂、聚丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或多种，所述预聚体树脂分散剂的分子量为300～5000。

第二方面，本申请实施例提供一种陶瓷聚合物复合材料的制备方法，所述陶瓷聚合物复合材料为如上所述的陶瓷聚合物复合材料，所述制备方法包括：

提供第一原料，所述第一原料包括所述陶瓷材料与所述有机小分子分散剂，对所述第一原料进行混合，得到无机复合材料；

提供第二原料，所述第二原料包括所述无机复合材料与所述预聚体树脂分散剂，对所述第二原料进行混合，得到预混料；

提供第三原料，所述第三原料包括所述预混料与所述聚合物材料，对所述第三原料进行混合，得到陶瓷聚合物复合材料。

第三方面，本申请实施例提供一种壳体，所述壳体的材料包括如上所述的陶瓷聚合物复合材料。

第四方面，本申请实施例提供一种壳体的制备方法，包括：

采用注塑成型工艺将所述陶瓷聚合物复合材料制备为注塑坯料，所述陶瓷聚合物复合材料为如上所述的陶瓷聚合物复合材料；

对所述注塑坯料进行热处理，得到所述壳体。

第五方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括如上所述的壳体。

本申请实施例的提供的陶瓷聚合物复合材料，采用聚合物材料、陶瓷材料以及分散剂共混，分散剂包括有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂，有机小分子分散剂能够促进陶瓷颗粒的分散，并且降低陶瓷颗粒的表面能，提升陶瓷颗粒与聚合物材料之间的相容性，预聚体树脂分散剂能够起到界面改性剂的作用，改善陶瓷颗粒与聚合物材料的界面性能，促进陶瓷颗粒与聚合物材料的结合，本申请实施例通过将有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂共同使用，能够提高陶瓷聚合物复合材料中陶瓷颗粒的分散均匀性，进而提高陶瓷聚合物复合材料的熔体流动性，提升其加工性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的陶瓷聚合物复合材料的制备方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的壳体的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种陶瓷聚合物复合材料，以重量份计，包括：聚合物材料10～30份(例如10份、15份、20份、25份、30份等)、陶瓷材料60～80份(例如60份、65份、70份、75份、80份等)、分散剂0.5～2份(例如0.5份、0.7份、1.0份、1.3份、1.5份、1.7份、2份等)；分散剂包括有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂，有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂的质量比为(0.3～1)：(0.1～5)；有机小分子分散剂包括偶联剂与三乙胺中的一种或多种，预聚体树脂分散剂包括环氧树脂、聚丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或多种，预聚体树脂分散剂的分子量为300～5000。

本申请实施例的提供的陶瓷聚合物复合材料，采用聚合物材料、陶瓷材料以及分散剂共混，分散剂包括有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂，有机小分子分散剂能够促进陶瓷颗粒的分散，并且降低陶瓷颗粒的表面能，提升陶瓷颗粒与聚合物材料之间的相容性，预聚体树脂分散剂能够起到界面改性剂的作用，改善陶瓷颗粒与聚合物材料的界面性能，促进陶瓷颗粒与聚合物材料的结合，本申请实施例通过将有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂共同使用，能够提高陶瓷聚合物复合材料中陶瓷颗粒的分散均匀性，进而提高陶瓷聚合物复合材料的熔体流动性，提升其加工性能。

示例性地，偶联剂可以包括硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂中的一种或多种；可选的，硅烷偶联剂包括氨基KH550与环氧基KH560中的一种或多种。

示例性地，聚合物材料可以包括聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合金(PC/ABS)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)中的一种或多种。

可选的，聚碳酸酯在300℃，1.0kg下的熔融指数为20g/10min-100g/10min。

可选的，聚苯硫醚树脂为线性型。

可选的，聚苯硫醚树脂在300℃，1.0kg下的熔融指数为100g/10min～500g/10min。

陶瓷材料可以为粉体，示例性地，陶瓷材料可以选购市场化的纳米氧化锆、氧化铝、氧化钛、碳化硅、玻璃微珠、珠光粉、无机色粉染料作为无机粉体填充材料；陶瓷材料的粒径优选为20nm～10μm；陶瓷材料的形貌可以是球形、类球形、片状的或不规则形貌。陶瓷材料优选具有高折光指数的氧化锆、氧化铝、珠光粉等，可以由多种不同填料类型、尺寸大小的粒子进行复配。

以重量份计，本申请实施例的陶瓷聚合物复合材料还可以包括：颜料1～5份(例如1份、2份、3份、4份、5份等)、抗氧剂0.02～0.2份(例如0.02份、0.05份、0.1份、0.15份、0.2份等)、润滑剂0～0.3份(例如0份、0.1份、0.2份、0.3份等)、增韧剂1～3份(例如1份、2份、3份等)。可以理解的是，当润滑剂的含量为0份时，即表示不添加润滑剂，润滑剂的作用在于增强陶瓷聚合物复合材料的流动性，当陶瓷聚合物复合材料的流动性较好时，也可以不添加润滑剂。

颜料可以为无机颜料或有机颜料，可以理解的是，产品的外观需求不同时，添加的色料也不同；例如，当产品的外观需求为黑色时，颜料可选用氧化铁、氧化钴、氧化锰、炭黑等黑色无机颜料，当产品的外观需求为白色时，可选用钛白粉(二氧化钛纳米颗粒)等白色无机颜料。本申请实施例通过在陶瓷聚合物复合材料中添加颜料，可以使采用该陶瓷聚合物复合材料的产品呈现出良好的外观。

抗氧剂可以包括季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、硫代二丙酸双酯、亚磷酸酯、抗氧剂HT-181、抗氧剂H3336、抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或多种。示例性地，硫代二丙酸双酯可以包括硫代二丙酸双十八醇酯、硫代二丙酸双十二烷酯、硫代二丙酸双月桂酯中的一种或多种。示例性地，抗氧剂HT-181、抗氧剂H3336、抗氧剂1010以及抗氧剂168购自北京极易化工有限公司、九鼎化学或东莞星源化工等公司。抗氧剂的作用在于避免聚合物材料在加工过程中的热氧化降解。

增韧剂可以包括MABS(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、分子量为50～500的环氧树脂、分子量为50～500的聚酰亚胺树脂中的一种或多种。MABS、环氧树脂、聚酰亚胺树脂均为具有反应型官能团的树脂，在陶瓷聚合物复合材料制备过程中的熔融共混及利用复合材料制备产品时注塑坯料的热处理过程中可原位生成嵌段或接枝共聚物，可有效地改善共混物的微观形态结构和改善其界面性质，增强界面断裂韧性，起到良好的增韧作用。详细的增韧机理包括：环氧树脂所携带的环氧等基团可以与PPS等基材发生反应，形成的接枝或交联结构中的乙烯链段对PPS产生增韧效应。环氧树脂、聚酰亚胺树脂的存在还可以诱发PPS基体热氧化接枝和交联，长支链和交联网络结构的产生使得复合体系动态模量显著增加。本申请实施例通过在陶瓷聚合物复合材料中添加增韧剂，能够提升陶瓷聚合物复合材料的韧性，进而提升其抗冲击性能。

润滑剂可以包括季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、乙撑双-12-羟基硬脂酰胺中的一种或多种。本申请实施例通过在陶瓷聚合物复合材料中添加润滑剂，能有效地降低陶瓷聚合物复合材料的熔体粘度，使陶瓷聚合物复合材料的熔体流动性得到提高，有利于加工薄壁制品。

本申请实施例的陶瓷聚合物复合材料具备以下优点：

1)本申请实施例采用有机小分子分散剂、预聚体树脂分散剂与陶瓷材料进行混合，可以提高陶瓷材料在陶瓷聚合物复合材料中的分散均匀性，进而提高陶瓷聚合物复合材料的熔体流动性和加工性能；本申请的陶瓷聚合物复合材料能够通过注塑方式加工厚度＜0.7mm的手机后盖等制品；

2)采用本申请实施例的陶瓷聚合物复合材料制备的结构件，具有陶瓷的外观质感，但更加轻质(密度不到陶瓷的一半)；硬度达到3～7H，耐划伤；

3)本申请实施例的陶瓷聚合物复合材料的导热率达0.8～1.5W/m*K(是PC等塑料材料的5倍左右)，作为结构材料可一定程度上提供散热均热的功能。

4)本申请实施例的陶瓷聚合物复合材料的介电常数较低，在频率1～10GHz下，Dk值小于6，较陶瓷材料(Dk＞20)相比，对天线的性能损耗较小，更适用于5G手机。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的陶瓷聚合物复合材料的制备方法的流程图。陶瓷聚合物复合材料可以为上述任一实施例记载的陶瓷聚合物复合材料，陶瓷聚合物复合材料的制备方法可以包括：

110，提供第一原料，第一原料包括陶瓷材料与有机小分子分散剂，对第一原料进行混合，得到无机复合材料；

120，提供第二原料，第二原料包括无机复合材料与预聚体树脂分散剂，对第二原料进行混合，得到预混料；

130，提供第三原料，第三原料包括预混料与聚合物材料，对第三原料进行混合，得到陶瓷聚合物复合材料。

本申请的陶瓷聚合物复合材料的制备方法，通过先采用有机小分子分散剂与陶瓷材料进行表面处理，降低陶瓷材料的表面能，提升陶瓷材料与聚合物材料之间的相容性，之后采用预聚体树脂分散剂对陶瓷材料进行包裹，预聚体树脂分散剂能够起到界面改性剂的作用，改善陶瓷材料与聚合物材料的界面性能，促进陶瓷材料与聚合物材料的结合，即通过二次分散以及有机小分子分散剂和预聚体树脂分散剂的共同作用，提高陶瓷聚合物复合材料中陶瓷材料的分散均匀性，进而提高陶瓷聚合物复合材料的熔体流动性，提升其加工性能。

当以重量份计，陶瓷聚合物复合材料还包括颜料1～5份、抗氧剂0.02～0.2份、润滑剂0～0.3份、增韧剂1～3份，且颜料为无机颜料或者颜料为无机颜料和有机颜料的混合物时，第一原料可以包括陶瓷材料、有机小分子分散剂以及颜料；

第二原料可以包括无机复合材料、预聚体树脂分散剂以及增韧剂；

第三原料可以包括预混料、聚合物材料、抗氧剂以及润滑剂。

“对第一原料进行混合”具体可以包括：将陶瓷材料与颜料进行高速球磨1～6小时，得到无机复合粉体，无机复合粉体的粒径控制在小于5μm的范围内；

将无机复合粉体加入到分散设备(例如球磨设备或砂磨设备)中，加入2～8倍质量的水，在液态下球磨分散2小时后，在分散设备中加入有机小分子分散剂，继续分散1～3小时，得到浆料。在分散过程中，无机粒子的团聚体被打散，同时偶联剂接枝到无机粒子表面，促进分散并实现表面处理，降低无机粒子的表面能，提升无机粒子与聚合物材料间的相容性及界面强度；

对浆料进行喷雾干燥造粒，制得无机复合材料。

“对第二原料进行混合”具体可以包括：对无机复合材料进行干燥后，对无机复合材料、预聚体树脂分散剂以及增韧剂进行混合。

“对第三原料进行混合”可以在密炼机或挤出机中进行熔体剪切混合。

当以重量份计，陶瓷聚合物复合材料还包括颜料1～5份、抗氧剂0.02～0.2份、润滑剂0～0.3份、增韧剂1～3份，且颜料为有机颜料时，第一原料可以包括陶瓷材料与有机小分子分散剂；

第二原料可以包括无机复合材料、预聚体树脂分散剂以及增韧剂；

第三原料可以包括预混料、聚合物材料、颜料、抗氧剂以及润滑剂。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。电子设备100可以包括壳体20，壳体20的材料可以包括上述任一实施例所述的陶瓷聚合物复合材料。

示例性地，电子设备100可以为手机、智能穿戴设备等消费电子产品，智能穿戴设备可以为手表、手环、眼镜、服饰等产品。当电子设备100为手机时，壳体20可以为手机后盖。

请参阅图3，图3为本申请实施例提供的壳体的制备方法的流程图。壳体20的制备方法可以包括：

210，采用注塑成型工艺将陶瓷聚合物复合材料制备为注塑坯料；

220，对注塑坯料进行热处理，得到壳体20。

可以理解的是，“注塑成型工艺”指的是将材料加热至熔融状态后，注入模具内，待冷却后成型的工艺。

示例性地，“采用注塑成型工艺将陶瓷聚合物复合材料制备为注塑坯料”具体可以包括：将陶瓷聚合物复合材料在90℃-120℃进行烘干8h-12h，之后加入注射机中进行注射成型，得到注塑坯料。

示例性地，“对注塑坯料进行热处理”具体可以包括：将注塑坯料放置于烘箱中，升温到280℃-330℃并保温2h-10h。需要说明的是，热处理过程中，聚合物材料与预聚体树脂分散剂、增韧剂等进行分子链扩链、交联或支化反应，由于分子量增加和枝化交联作用，分子链段间的缠结作用增加，材料力学性能提升；同时高温热处理过程中聚合物材料包覆的无机颗粒(陶瓷材料、无机颜料等)可与聚合物材料进一步发生化学反应，无机颗粒作为成核剂促进聚合物的结晶，进一步提升了无机颗粒与有机聚合物之间的界面结合强度。热处理后，注塑坯料的力学强度和硬度都有显著提升。

示例性地，“对注塑坯料进行热处理”具体可以包括：对注塑坯料进行热处理，得到注塑结构件，对注塑结构件进行计算机数字控制机床(Computer numerical control，CNC)加工、研磨粗抛、精抛等工艺处理，得到壳体20。可以理解的是，通过进行CNC加工、研磨粗抛、精抛等工艺处理，可以提升壳体20表面的平整度和光泽度。在一些实施例中，还可以在壳体20的外表面局部或整面上镀超硬膜层以进一步提高壳体20的光泽度和耐磨性能。

下面以具体实施例的形式对本申请的陶瓷聚合物复合材料及其制备方法、壳体及其制备方法进行详细说明。

实施例1

一种陶瓷聚合物复合材料，以重量份计，包括：聚合物材料20份、陶瓷材料70份、分散剂1.25份；

聚合物材料为聚苯硫醚，陶瓷材料为粒径为1μm～5μm的氧化锆，分散剂包括氨基KH550与分子量为200～1500的环氧树脂，氨基KH550与环氧树脂的质量比为1：2。

实施例2

一种陶瓷聚合物复合材料，以重量份计，包括：聚合物材料20份、陶瓷材料70份、分散剂1.25份、颜料3份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.15份、增韧剂2份；

聚合物材料为聚苯硫醚，陶瓷材料为粒径为0.5μm～5μm的氧化锆，分散剂包括氨基KH550与分子量为200～1500的环氧树脂，氨基KH550与环氧树脂的质量比为1：2，颜料为钛白粉，抗氧剂为季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，增韧剂为环氧树脂。

可以看出，实施例2与实施例1之间的区别在于：增加了颜料3份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.15份、增韧剂2份。

实施例3

一种陶瓷聚合物复合材料，以重量份计，包括：聚合物材料15份、陶瓷材料60份、分散剂0.5份、颜料1份、抗氧剂0.02份、润滑剂0.05份、增韧剂1份；

聚合物材料为聚碳酸酯，陶瓷材料为粒径为50nm～300nm的氧化铝，分散剂包括环氧基KH560与分子量为200～1000的聚丙烯酸树脂，环氧基KH560与聚丙烯酸树脂的质量比为3：1，颜料为氧化锰，抗氧剂为双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯，润滑剂为硬脂酸酰胺，增韧剂为MABS。

可以看出，实施例3与实施例1之间的区别包括：聚合物材料、陶瓷材料、分散剂的比例不同，并且配方中增加了颜料、抗氧剂、润滑剂、增韧剂。

实施例4

一种陶瓷聚合物复合材料，以重量份计，包括：聚合物材料30份、陶瓷材料80份、分散剂2份、颜料5份、抗氧剂0.2份、润滑剂0.3份、增韧剂3份；

聚合物材料为聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合金，陶瓷粉体为粒径为50nm～2μm的碳化硅和氧化铝混合物(碳化硅和氧化铝的质量比为1:1)，分散剂包括三乙胺与分子量为300～500的聚酰亚胺树脂，三乙胺与聚酰亚胺树脂的质量比为1：5，颜料为炭黑，抗氧剂为抗氧剂HT-181，润滑剂为乙撑双-12-羟基硬脂酰胺，增韧剂为分子量为350的聚酰亚胺树脂。

可以看出，实施例4与实施例1之间的区别包括：聚合物材料、陶瓷材料、分散剂的比例不同，并且配方中增加了颜料、抗氧剂、润滑剂、增韧剂。

性能测试

对本申请实施例1-4的陶瓷聚合物复合材料以及氧化锆陶瓷材料(对比例1)和聚碳酸酯(对比例2)的各项性能参数进行测定，其中，弯曲模量、弯曲强度、断裂伸长率按照测试标准ASTM D790进行测定，断裂伸长率按照ASTM D790标准进行测定，铅笔硬度按照测试标准GB/T6739-1996进行测定，密度按照标准ASTM D972进行测定，导热系数按照测试标准ASTM E1461进行测定，介电常数按照测试标准ASTM D150-11进行测定，光泽度按照测试标准ASTM－C584进行测定，熔融指数按照320℃，10kg压力的测试条件，依据测试标准ASTMD123-98来进行测定，测定结果如表1所示。

表1材料性能对比

物性	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	氧化锆陶瓷材料	聚碳酸酯
							弯曲模量(GPa)	20	23	19	22	200	2.2
弯曲强度(MPa)	180	230	204	235	800	90
							断裂伸长率	1.4％	2.1％	1.5％	1.9％	0.7％	28％
铅笔硬度(H)	3H	4H	5H	6H	9H	＜1H
							密度(g/cm<sup>3</sup>)	2.85	2.8	3.1	3.0	6.8	1.1
导热系数(W/m*K)	1.05	1.1	1.05	1.20	33	0.22
							介电常数	4.3	4.3	4.5	4.6	34	3.1
光泽度(60°)	179	183	190	182	262	90
							熔融指数(g/10min)	33	51	41	83		150

从表2可以看出：

与氧化锆陶瓷材料相比，本申请实施例1-4的陶瓷聚合物复合材料具有更高的断裂伸长率以及更小的弯曲模量和弯曲强度，说明本申请实施例1-4的陶瓷聚合物复合材料相对于氧化锆陶瓷材料具有更高的柔韧性，抗冲击性能更好；并且，本申请实施例1-4的陶瓷聚合物复合材料相对于氧化锆陶瓷材料具有更小的密度，即质量更轻；另外，本申请实施例1-4的陶瓷聚合物复合材料相对于氧化锆陶瓷材料具有更低的介电常数(Dk值)，因此对天线的性能损耗较小，更适用于5G手机。

与聚碳酸酯相比，本申请实施例1-4的陶瓷聚合物复合材料具有更高的硬度，即抗划伤能力更强；另外，本申请实施例1-4的陶瓷聚合物复合材料相对于聚碳酸酯具有更高的导热系数，即导热性能更好；此外，本申请实施例1-4的陶瓷聚合物复合材料相对于聚碳酸酯具有更高的光泽度，即外观质感更好。

综上所述，本申请实施例1-4的陶瓷聚合物复合材料综合了陶瓷材料的抗划伤能力强、导热性能好、光泽度高的优点以及聚合物材料的高柔韧性、质量轻以及低介电常数的优点，具有优异的综合性能。

另外，本申请发明人按照320℃，10kg压力的测试条件，依据测试标准ASTM D 123-98来测定陶瓷聚合物复合材料的熔融指数，发现行业内现有的陶瓷聚合物复合材料的熔融指数通常在20g/10min以下，而本申请实施例1-4的陶瓷聚合物复合材料熔融指数则在76g/10min～95g/10min之间，说明本申请实施例制备的陶瓷聚合物复合材料具有更高的熔体流动性，加工性能更好，有利于制备薄壁产品(例如手机后盖)等。

实施例5

一种陶瓷聚合物复合材料的制备方法，陶瓷聚合物复合材料为实施例2记载的陶瓷聚合物复合材料，制备方法包括：

步骤1)：将陶瓷粉及颜料进行高速球磨4小时，得到无机复合粉体，无机复合粉体的粒径为0.2μm～3μm。

步骤2)：将步骤1)制得的无机复合粉体加入到球磨设备中，加入5倍质量的水，在液态下球磨分散2小时后，开始在分散设备中加入有机小分子分散剂，继续高速剪切2小时，促使无机纳米粉体中的团聚体打散。

步骤3)：将步骤2)制得的浆料进行喷雾干燥造粒制得复合陶瓷粉体。进料温度控制在70℃-80℃；进风温度控制在130℃-160℃；排风温度70℃-85℃；塔内温度控制在70℃-90℃；塔内负压50pa-150pa。通过高压喷雾将无机粉料的团聚或聚集体打散，通过马尔文激光粒度仪确定粒子尺寸及分散在一定范围后，得到预处理的复合陶瓷粉体。

步骤4)：将步骤3)制得的复合陶瓷粉体充分干燥，与塑胶体系通过挤出机进行熔体剪切混合。具体地，先将陶瓷粉与预聚体树脂分散剂、增韧剂在高速剪切下充分混合，混合后再与聚合物材料、抗氧剂、润滑剂一起在挤出机中进行充分混合，自动记录混合时间-温度-转动力矩流变曲线，当转动力矩趋进其一定平衡值时，采用双螺杆挤出机在290℃～330℃下挤出造粒，得到聚合物陶瓷复合材料注塑母粒。

实施例6

一种壳体的制备方法，包括：

(1)注射成型：将实施例5制得的聚合物陶瓷复合材料注塑母粒在100℃进行烘干10小时，随后加入注射机中进行注射成型，得到注塑坯料；

(2)热处理：将上述注塑坯料用对应的夹治具支撑产品放于烘箱中，并按程序升温，最高升温到300℃并保温6小时，后自然降温到室温。制得热处理后的坯料。热处理前后坯料的性能如表2所示。

表2坯料热处理前后的性能

	弯曲模量(GPa)	弯曲强度(MPa)	铅笔硬度(H)	维氏硬度(HV)
					注射成型后	8	80	1	60
热处理后	23	220	4	250

从表2可以看出，热处理后，坯料的力学强度和硬度都有显著提升。

(3)后加工：将热处理后的胚料进行CNC加工，之后进行研磨粗抛、精抛，提升成品的表面的平整度和光泽度，得到壳体。

以上对本申请实施例提供的陶瓷聚合物复合材料及其制备方法、壳体及其制备方法、电子设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请。同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (13)

1.一种陶瓷聚合物复合材料，其特征在于，以重量份计，包括：聚合物材料10～30份、陶瓷材料60～80份、分散剂0.5～2份；

所述分散剂包括有机小分子分散剂与预聚体树脂分散剂，所述有机小分子分散剂与所述预聚体树脂分散剂的质量比为(0.3～1)：(0.1～5)；

所述有机小分子分散剂包括偶联剂与三乙胺中的一种或多种，所述预聚体树脂分散剂包括环氧树脂、聚丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或多种，所述预聚体树脂分散剂的分子量为300～5000。

2.根据权利要求1所述的陶瓷聚合物复合材料，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的陶瓷聚合物复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括氨基KH550与环氧基KH560中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的陶瓷聚合物复合材料，其特征在于，所述聚合物材料包括聚碳酸酯、聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合金、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚砜中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的陶瓷聚合物复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯在300℃，1.0kg下的熔融指数为20g/10min-100g/10min；和/或

所述聚苯硫醚树脂在300℃，1.0kg下的熔融指数为100g/10min～500g/10min。

6.根据权利要求1所述的陶瓷聚合物复合材料，其特征在于，所述陶瓷材料包括氧化锆、氧化铝、氧化钛、碳化硅、玻璃微珠、珠光粉中的一种或多种；和/或

所述陶瓷材料的粒径为20nm～10μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的陶瓷聚合物复合材料，其特征在于，以重量份计，还包括：颜料1～5份、抗氧剂0.02～0.2份、润滑剂0～0.3份、增韧剂1～3份。

8.根据权利要求7所述的陶瓷聚合物复合材料，其特征在于，所述颜料包括氧化铁、氧化钴、氧化锰、炭黑、二氧化钛中的一种或多种；和/或

所述抗氧剂包括季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、硫代二丙酸双酯、亚磷酸酯、抗氧剂HT-181、抗氧剂H3336、抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或多种；和/或

所述增韧剂包括MABS、分子量为50～500的环氧树脂、分子量为50～500的聚酰亚胺树脂中的一种或多种；和/或

所述润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、乙撑双-12-羟基硬脂酰胺中的一种或多种。

9.一种陶瓷聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷聚合物复合材料为如权利要求1-6任一项所述的陶瓷聚合物复合材料，所述制备方法包括：

提供第一原料，所述第一原料包括所述陶瓷材料与所述有机小分子分散剂，对所述第一原料进行混合，得到无机复合材料；

提供第二原料，所述第二原料包括所述无机复合材料与所述预聚体树脂分散剂，对所述第二原料进行混合，得到预混料；

提供第三原料，所述第三原料包括所述预混料与所述聚合物材料，对所述第三原料进行混合，得到陶瓷聚合物复合材料。

10.根据权利要求9所述的陶瓷聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，当以重量份计，所述陶瓷聚合物复合材料还包括颜料1～5份、抗氧剂0.02～0.2份、润滑剂0～0.3份、增韧剂1～3份，且所述颜料包括无机颜料时，所述第一原料包括所述陶瓷材料、所述有机小分子分散剂以及所述颜料；

所述第二原料包括所述无机复合材料、所述预聚体树脂分散剂以及所述增韧剂；

所述第三原料包括所述预混料、所述聚合物材料、所述抗氧剂以及所述润滑剂。

11.一种壳体，其特征在于，所述壳体的材料包括如权利要求1-8任一项所述的陶瓷聚合物复合材料。

12.一种壳体的制备方法，其特征在于，包括：

采用注塑成型工艺将所述陶瓷聚合物复合材料制备为注塑坯料，所述陶瓷聚合物复合材料为如权利要求1-8任一项所述的陶瓷聚合物复合材料；

对所述注塑坯料进行热处理，得到所述壳体。

13.一种电子设备，包括如权利要求11所述的壳体。

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