CN113347828A - 聚合物陶瓷壳体和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种聚合物陶瓷壳体，所述聚合物陶瓷壳体包括陶瓷和聚合物，所述聚合物陶瓷壳体中所述聚合物的交联程度沿所述聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。该聚合物陶瓷壳体内部的聚合物交联程度小，韧性好，提升了聚合物陶瓷壳体的抗冲击性能，聚合物陶瓷壳体外部的交联程度大，表面致密度高、表面能低、硬度大、耐磨性能优异，同时该聚合物陶瓷壳体还具有陶瓷质感和外观，更有利于其应用。本申请还提供了具有聚合物陶瓷壳体的电子设备。

Description

聚合物陶瓷壳体和电子设备

技术领域

本申请属于电子产品技术领域，具体涉及聚合物陶瓷壳体和电子设备。

背景技术

随着消费水平的提高，消费者对电子产品不仅追求功能的多样化，而且对其外观、质感等也有越来越高的要求。近年来，陶瓷材料以其温润的质感成为电子设备壳体的研究的热点。然而，目前陶瓷壳体及其制备方法仍有待改进。

发明内容

鉴于此，本申请提供了一种聚合物陶瓷壳体和电子设备。

第一方面，本申请提供了一种聚合物陶瓷壳体，所述聚合物陶瓷壳体包括陶瓷和聚合物，所述聚合物陶瓷壳体中所述聚合物的交联程度沿所述聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

第二方面，本申请提供了一种电子设备，包括聚合物陶瓷壳体以及与所述聚合物陶瓷壳体连接的显示屏，所述聚合物陶瓷壳体包括陶瓷和聚合物，所述聚合物陶瓷壳体中所述聚合物的交联程度沿所述聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

本申请提供了一种聚合物陶瓷壳体，该聚合物陶瓷壳体内部的聚合物交联程度小，韧性好，提升了聚合物陶瓷壳体的抗冲击性能，聚合物陶瓷壳体外部的交联程度大，表面致密度高、表面能低、硬度大、耐磨性能优异，同时该聚合物陶瓷壳体还具有陶瓷质感和外观，更有利于其应用；该聚合物陶瓷壳体的制备方法简单，易于操作，可实现工业化生产；具有该聚合物陶瓷壳体的电子设备兼顾硬度和韧性，并且具有陶瓷外观，更能够满足用户需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对本申请实施方式中所需要使用的附图进行说明。

图1为本申请一实施方式提供的聚合物陶瓷壳体的结构示意图。

图2为本申请另一实施方式提供的聚合物陶瓷壳体的结构示意图。

图3为本申请一实施方式提供的聚合物陶瓷壳体的制备方法流程图。

图4为本申请另一实施方式提供的聚合物陶瓷壳体的制备方法流程图。

图5为本申请一实施方式提供的电子设备的结构示意图。

标号说明：

聚合物陶瓷壳体-100，第一结构层-11，第二结构层-12，第三结构层-13。

具体实施方式

以下是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参考图1，为本申请一实施方式提供的聚合物陶瓷壳体的结构示意图，聚合物陶瓷壳体100包括陶瓷和聚合物，聚合物陶瓷壳体100中聚合物的交联程度沿聚合物陶瓷壳体100厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

在本申请中，聚合物陶瓷壳体100中聚合物的交联程度沿聚合物陶瓷壳体100厚度方向从中间向两侧逐渐增加，从而使得聚合物陶瓷壳体100内部的聚合物交联度低，外部的聚合物交联度高；聚合物交联度越高使得聚合物陶瓷壳体100表面的致密性越好，硬度越高，提高了耐磨性能，同时提升聚合物陶瓷壳体100表面的光泽度以及陶瓷质感；聚合物交联度越低，分子运动幅度大，从而在受到外部作用力时，可以对外力进行较大的消耗以及分散，从而避免裂纹的产生和扩展，提高聚合物陶瓷壳体100的韧性和抗冲击性能。因此，通过设置交联程度从中间向两侧逐渐增加的聚合物陶瓷壳体100，提升聚合物陶瓷壳体100的使用性能和使用寿命，同时聚合物陶瓷壳体100质量轻、介电性能，有利于其应用。相比于陶瓷壳，本申请提供的聚合物陶瓷壳体100质量更轻，韧性更好，可以有效避免陶瓷含量过高时壳体抗冲击性能不佳、易粉碎、加工难度大的问题；相比于塑料壳，本申请提供的聚合物陶瓷壳体100表面硬度高、耐磨性能好、表面光泽度高，具有陶瓷的高级质感，产品竞争力强；相比于具有单一聚合物交联度的聚合物陶瓷壳来说，本申请提供的聚合物陶瓷壳体100的硬度和韧性更好，陶瓷质感更强。

在本申请中，根据聚合物陶瓷壳体100的制备方法，聚合物之间发生有氧化交联，在交联过程中氧元素作为交联点，参与聚合物链段之间的交联；因此，通过检测不同位置处氧元素含量差异，或检测不同位置处聚合物交联点处的氧元素含量差异，从而反映出交联程度的差异。

在本申请中，聚合物陶瓷壳体100中聚合物的交联程度沿聚合物陶瓷壳体100厚度方向从中间向两侧逐渐增加，也就是说，聚合物陶瓷壳体100沿厚度方向上具有相对设置的第一表面和第二表面，从第一表面和第二表面的中间至第一表面，聚合物的交联程度逐渐增加；从第一表面和第二表面的中间至第二表面，聚合物的交联程度逐渐增加。在本申请中，聚合物的交联度可以但不限于为呈抛物线状逐渐增加。

在本申请实施方式中，聚合物陶瓷壳体100中氧元素质量占比沿聚合物陶瓷壳体100厚度方向从中间向两侧逐渐增加。可以理解的，在聚合物陶瓷壳体100中，交联程度较高的位置处交联点也越多，氧元素含量也越高，相反交联程度较低的位置处交联点也越少，氧元素含量也越小。

在本申请实施方式中，聚合物陶瓷壳体100中氧元素的最高含量与最低含量的差值大于或等于0.5％。由于聚合物陶瓷壳体100中聚合物的交联程度沿聚合物陶瓷壳体100厚度方向从中间向两侧逐渐增加，也就是说聚合物陶瓷壳体100中氧元素含量从中间向两侧逐渐增加，中间的氧元素含量低，靠两侧的氧元素含量高。控制氧元素的最高含量与最低含量的差值大于或等于0.5％，从而使得中间与两侧位置的交联程度具有明显差异，进而使得聚合物陶瓷壳体100内部韧性更好，表面的硬度更高，提升综合性能。在一实施方式中，聚合物陶瓷壳体100中氧元素的最高含量与最低含量的差值为1％-13.5％。在上述范围内，既能够提高聚合物陶瓷壳体100内部的韧性以及表面的硬度，同时使得交联程度差异不会过大，保证聚合物陶瓷壳体100整体结构的稳定性。

在本申请中，聚合物陶瓷壳体100中聚合物交联呈三维网状结构，陶瓷分散在三维网状结构中，三维网状结构中的交联点为氧元素。可以理解的，交联度越高，氧含量越大，从而密度也相对较大，因此，聚合物陶瓷壳体100的密度从中间向两侧逐渐增加。

请参考图2，为本申请一实施方式提供的聚合物陶瓷壳体的结构示意图，聚合物陶瓷壳体100包括层叠设置的第一结构层11、第二结构层12和第三结构层13。可以理解的，第一结构层11、第二结构层12和第三结构层13之间并没有实质的分界面。

在本申请实施方式中，第一结构层11中所有交联点处的氧元素的总质量占比大于或等于1.5％，第二结构层12中所有交联点处的氧元素的总质量占比小于1.5％，第三结构层13中所有交联点处的氧元素的总质量占比大于或等于1.5％。所有交联点处的氧元素的总质量占比，即去除了陶瓷和聚合物中的氧元素对交联程度评估的影响。在本实施方式中，可以通过检测作为交联点的氧元素的质量占比来划为第一结构层11、第二结构层12和第三结构层13。在一实施例中，第二结构层12的厚度大于第一结构层11的厚度，第二结构层12的厚度大于第三结构层13的厚度。进一步的，第一结构层11占聚合物陶瓷壳体100总厚度的5％-25％，第二结构层12占聚合物陶瓷壳体100总厚度的50％-90％，第三结构层13占聚合物陶瓷壳体100总厚度的5％-25％。更进一步的，第一结构层11占聚合物陶瓷壳体100总厚度的10％-20％，第二结构层12占聚合物陶瓷壳体100总厚度的60％-80％，第三结构层13占聚合物陶瓷壳体100总厚度的10％-20％。通过设置厚度较厚的低交联度的聚合物陶瓷区域，从而大幅度提升聚合物陶瓷壳体100内部的韧性和抗冲击性能；并且设置厚度较薄的高交联度的聚合物陶瓷区域，从而提高表面硬度、耐磨性能、光泽度和陶瓷质感，同时进一步降低了聚合物陶瓷壳体100的质量。进一步的，第一结构层11和第三结构层13的厚度相等，提升聚合物陶瓷壳体100的对称性，进而提升整体结构的稳定性。在另一实施例中，第一结构层11中所有交联点处的氧元素的总质量占比为2％-15％，第三结构层13中所有交联点处的氧元素的总质量占比为2％-15％。从而进一步提高聚合物陶瓷壳体100表面的硬度和致密性，提升耐磨性能。具体的，第一结构层11中所有交联点处的氧元素的总质量占比可以但不限于为3％、4％、5％、6％、8％、9％、10％或12％等；第三结构层13中所有交联点处的氧元素的总质量占比可以但不限于为3％、4％、5％、6％、8％、9％、10％或12％等。在又一实施例中，第二结构层12中所有交联点处的氧元素的总质量占比小于1.3％。第二结构层12可以承受更大的应变，有利于冲击能量的耗散，进一步提升聚合物陶瓷壳体100的韧性。具体的，第二结构层12中所有交联点处的氧元素的总质量占比可以但不限于为0.1％、0.2％、0.5％、0.7％、1.1％或1.2％等。在又一实施例中，第一结构层11中所有交联点处的氧元素的总质量占比为2％-15％，第二结构层12中所有交联点处的氧元素的总质量占比小于1.3％，第三结构层13中所有交联点处的氧元素的总质量占比为2％-15％。从而进一步提升聚合物陶瓷壳体100内部的韧性以及表面的硬度。

在本申请一实施方式中，聚合物陶瓷壳体100中陶瓷的含量为60％-90％。聚合物陶瓷壳体100中陶瓷含量较多，可以提高表面硬度，同时提升陶瓷质感。在一实施例中，聚合物陶瓷壳体100中陶瓷的含量为65％-80％。在另一实施例中，聚合物陶瓷壳体100中陶瓷的含量为70％-78％。具体的，聚合物陶瓷壳体100中陶瓷的含量可以但不限于为62％、65％、66％、68％、72％、75％、80％或85％等。在本申请中，可以选择适用于聚合物陶瓷壳体100的陶瓷材料和聚合物。在本申请一实施方式中，陶瓷包括Al₂O₃、AlN、SiC、ZrO₂、Si₃N₄、TiO₂和Si中的至少一种。上述陶瓷耐高温、耐腐蚀、硬度高、强度佳，有利于在聚合物陶瓷壳体100中使用，可以有效提升聚合物陶瓷壳体100的强度，同时上述陶瓷折射率高，能够提升聚合物陶瓷壳体100的陶瓷质感。进一步的，陶瓷的折射率大于2。通过设置具有高折射率的陶瓷，从而提高了聚合物陶瓷壳体100的表面光泽度，进而提高了聚合物陶瓷壳体100的陶瓷质感，使得聚合物陶瓷壳体100的外观更接近于陶瓷壳。在本申请另一实施方式中，聚合物包括聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。上述聚合物的理化性能可以匹配聚合物陶瓷壳体100的制备工艺，不会在制备过程中发生分解，同时也不会增加制备工艺难度，有利于降低生产成本。可以理解的，陶瓷和聚合物的材质还可以选择上述未列举的其他陶瓷和聚合物。

在本申请实施方式中，聚合物陶瓷壳体100中具有着色剂，从而使得聚合物陶瓷壳体100表面具有不同的颜色外观，改善视觉效果。具体的，着色剂可以但不限于为分别选自氧化铁、氧化钴、氧化铈、氧化镍、氧化铋、氧化锌、氧化锰、氧化铬、氧化铜、氧化钒和氧化锡中的至少一种。在一实施例中，聚合物陶瓷壳体100中着色剂的质量含量小于或等于10％。从而既能够改善外观效果，同时又不会影响陶瓷的含量。进一步的，聚合物陶瓷壳体100中着色剂的质量含量为0.5％-10％。

在本申请中，聚合物陶瓷壳体100的厚度可以根据其应用场景的需要进行选择，对此不作限定；例如，聚合物陶瓷壳体100作为手机后盖使用时，聚合物陶瓷壳体100的厚度可以但不限于为0.6mm-1.2mm。

本申请通过根据GB/T 8807-1988利用光泽度仪对聚合物陶瓷壳体100表面的光泽度进行检测，其中光泽度仪的角度为60°。在本申请实施方式中，聚合物陶瓷壳体100表面的光泽度大于或等于120。进一步的，聚合物陶瓷壳体100表面的光泽度为120-165。具体的，聚合物陶瓷壳体100表面的光泽度可以但不限于为130、140、150、160或165等。

本申请通过采用GB/T 6739-1996对聚合物陶瓷壳体100表面的铅笔硬度进行检测。在本申请实施方式中，聚合物陶瓷壳体100表面的铅笔硬度大于或等于2H。进一步的，聚合物陶瓷壳体100表面的铅笔硬度为2H-8H。从而大幅度提高了聚合物陶瓷壳体100表面硬度，增强聚合物陶瓷壳体100强度。具体的，聚合物陶瓷壳体100表面的铅笔硬度可以但不限于为3H、4H、5H、6H、7H或8H等。

本申请通过采用GB/T 4340.1-2009对聚合物陶瓷壳体100表面的维氏硬度进行检测。在本申请实施方式中，聚合物陶瓷壳体100表面的维氏硬度大于或等于55Hv。进一步的，聚合物陶瓷壳体100表面的维氏硬度为55Hv-150Hv。从而大幅度提高了聚合物陶瓷壳体100表面硬度，增强聚合物陶瓷壳体100强度。具体的，聚合物陶瓷壳体100表面的维氏硬度可以但不限于为60Hv、80Hv、90Hv、100Hv、120Hv或130Hv等。

本申请通过采用GOST 32281.3-2013对聚合物陶瓷壳体100表面的四点弯曲强度进行检测。在本申请实施方式中，聚合物陶瓷壳体100的四点弯曲强度大于或等于120MPa。进一步的，聚合物陶瓷壳体100的四点弯曲强度为120MPa-210MPa。具体的，聚合物陶瓷壳体100的四点弯曲强度可以但不限于为120MPa、125MPa、127MPa、130MPa、135MPa、140MPa、150MPa、180MPa或200MPa等。

在本申请中，采用落球冲击性能测试检测聚合物陶瓷壳体100的性能，其中，落球为32g的不锈钢球，聚合物陶瓷壳体100厚度为0.8mm。在一实施例中，将聚合物陶瓷壳体100支撑于治具上，其中聚合物陶瓷壳体100的四周边缘有3mm的支撑，中部悬空；将32g的不锈钢球从一定高度自由落下至待测聚合物陶瓷壳体100表面上的待检测点，记录使聚合物陶瓷壳体100破碎的高度为落球高度。进一步的，将32g的不锈钢球从一定高度自由落下至待测聚合物陶瓷壳体100表面的四角和中心共五个检测点，记录使聚合物陶瓷壳体100破碎的高度为落球高度。在本申请实施方式中，落球高度为70cm-120cm。在一实施例中，聚合物陶瓷壳体100中氧元素的最高含量与最低含量的差值大于或等于0.5％时，落球高度为80cm-120cm。

本申请通过采用GB/T 25995-2010对聚合物陶瓷壳体100的气孔率进行检测。在本申请实施方式中，聚合物陶瓷壳体100的气孔率小于5％。即聚合物陶瓷壳体100的致密度大于或等于95％。聚合物陶瓷壳体100的低气孔率保证了聚合物陶瓷壳体100内部的结合强度，有利于聚合物陶瓷壳体100机械性能的提升。进一步的，聚合物陶瓷壳体100的气孔率小于1％。进一步提升聚合物陶瓷壳体100的致密性。

在本申请实施方式中，聚合物陶瓷壳体100的表面粗糙度小于0.1μm。通过提供表面粗糙度小的聚合物陶瓷壳体100，进而有利于增强其表面光泽度和陶瓷质感，提升视觉效果。进一步的，聚合物陶瓷壳体100的表面粗糙度为0.02μm-0.08μm。

请参阅图3，为本申请一实施方式提供的聚合物陶瓷壳体的制备方法流程图，该制备方法制备上述任一实施例的聚合物陶瓷壳体100，包括：

操作101：压合聚合物陶瓷片，聚合物陶瓷片包括陶瓷和聚合物，得到压合结构。

操作102：将压合结构依次进行表面处理和第一热处理，得到聚合物陶瓷壳体，其中，表面处理包括对压合结构的表面进行紫外光照或高能离子撞击，和/或将压合结构置于氧化剂溶液中浸泡后烘干，聚合物陶瓷壳体中聚合物的交联程度沿聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

本申请提供的聚合物陶瓷壳体100的制备方法操作简单，易于大规模生产，可以制得具有优异性能的聚合物陶瓷壳体100，有利于其应用。

在操作101中，提供聚合物陶瓷片包括：将陶瓷与表面改性剂混合、干燥后得到改性陶瓷；改性陶瓷与聚合物共混后，经密炼造粒形成注塑喂料；注塑喂料经注塑后形成聚合物陶瓷片。

在本申请中，表面改性剂可以但不限于包括偶联剂、表面活性剂、有机硅、分散剂等中的至少一种，表面改性剂可以根据聚合物的性质进行选择。通过表面改性剂对陶瓷进行表面改性和粒径优化。在一实施例中，可以选择偶联剂对陶瓷进行改性。具体的，偶联剂可以但不限于为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等，分散剂可以但不限于为苯甲酸钠、六偏磷酸钠和聚乙二醇中的至少一种。在另一实施例中，表面改性剂与陶瓷的质量比为0.3％-5％。从而可以使得陶瓷的表面改性完全，并且不会造成表面改性剂之间发生团聚。进一步的，表面改性剂与陶瓷的质量比为0.5％-3％。具体的，表面改性剂与陶瓷的质量比可以但不限于为1％、1.5％、2％、2.5％、2.7％或3％等。例如，偶联剂与陶瓷的质量比为0.5％-3％，分散剂与陶瓷的质量比为0.3％-2％。在又一实施例中，陶瓷的粒径D50为200nm-5μm。采用上述粒径的陶瓷，能够提升聚合物陶瓷壳体100的强度和硬度，同时又不会过多增大聚合物陶瓷壳体100的脆性。可选的，陶瓷的粒径D50为500nm-3μm。进一步的，陶瓷的粒径D50为1μm-2.5μm。更进一步的，陶瓷的粒径D50为1.2μm-2μm。在又一实施例中，陶瓷包括Al₂O₃、AlN、SiC、ZrO₂、Si₃N₄、TiO₂和Si中的至少一种。在一具体实施例中，将表面改性剂溶于醇溶剂中、水中或醇水混合溶剂中，并加入陶瓷进行混合砂磨，经干燥后得到改性陶瓷。

在一实施例中，聚合物包括聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种，当然还可以选择其他适用于聚合物陶瓷壳体100的聚合物。在一具体实施例中，当聚合物为聚苯硫醚时，可以选择具有环氧基的偶联剂对陶瓷进行改性。从而有利于改性陶瓷与聚苯硫醚聚合物之间可以更好地相容、混合。可以理解的，聚合物和改性陶瓷的混合比例可以根据聚合物陶瓷壳体100中陶瓷的含量进行选择，对此不作限定。在另一实施例中，以聚合物的质量占比为10％-50％，改性陶瓷的质量占比为50％-90％进行混合。进一步的，共混时还加入了氧化助剂，从而有利于后续氧化交联的进行。具体的，氧化助剂可以但不限于为二氧化锰、高铁酸钠等，共混后氧化助剂的质量占比为0.1％-1％。在另一实施例中，共混包括采用干法或湿法研磨的方式进行。进一步的，通过干法进行共混，提高效率。例如，通过将改性陶瓷、聚合物和球磨珠一同置于干法球磨机中进行研磨，研磨时间为2h-10h等。在本申请中，可以但不限于将共混得到改性陶瓷与聚合物的混合物置于密炼造粒一体机中进行密炼造粒，有利于注塑过程的进行。在一实施例中，密炼造粒的温度高于聚合物的熔点，且低于聚合物的分解温度。具体的，密炼造粒的温度可以但不限于为150-350℃，密炼造粒的时间可以但不限于为1h-12h。进一步的，密炼气压0.01MPa。密炼过程可以采用负压或氮气气氛从而可以有效防止聚合物被氧化，并可以有效促进副反应生成的气体的排除。在另一实施例中，注塑喂料的直径为2mm-3mm，长度为3mm-4mm。从而有利于注塑的进行。

在本申请中，注塑温度可以根据选用的聚合物的性质进行选择，例如，注塑温度可以但不限于为200℃-350℃；又如，选择聚苯硫醚时，注塑温度可以为290℃-330℃。注塑得到的聚合物陶瓷片的形状可以需要进行选择，聚合物陶瓷片的厚度也可以根据需要进行选择，同时后续压合和加工过程中厚度会有所减小，因此，在注塑时可增加厚度。在本申请中，采用注塑成型的方法操作更加简单，相较于流延成型，无需考虑溶剂与聚合物之间的相容性问题，制备成本低。可以理解，还可以采用流延成型等其他成型方式制备聚合物陶瓷片。

采用本申请提供的上述方法，使得聚合物和陶瓷可以充分混合在一起，有利于后续压合的进行，提升内部结合力，使得聚合物发生交联后，整个结构中的陶瓷较为均匀地分散其中；相比于将陶瓷坯体浸泡至聚合物溶液的方法，本申请的方法使得聚合物的分散更加均匀，更容易进入结构内部，提升韧性，同时聚合物能够更好地包裹陶瓷，避免陶瓷移动，提升强度。

在操作101中，压合聚合物陶瓷片包括：将聚合物陶瓷片进行温等静压。通过温等静压降低聚合物陶瓷片内部的气孔，增强陶瓷与聚合物之间的密实度，得到压合结构。等静压技术是利用密闭高压容器内制品在各向均等的超高压压力状态下成型的技术。等静压技术按成型和固结时的温度高低，分为冷等静压、温等静压、热等静压三种不同类型。在本申请中，温等静压的温度大于聚合物的玻璃化转变温度。从而使得聚合物陶瓷片中的聚合物可以发生软化，同时在压力作用下致密性更好，消除聚合物陶瓷片内的气孔，提高陶瓷与聚合物之间的结合力。在一实施例中，温等静压的压力为50MPa-500MPa，从而有利于充分压实聚合物陶瓷片，并且该过程对设备要求不高，安全性好，更有利于在实际中操作和应用。进一步的，温等静压的压力为100MPa-400MPa。在本申请中，温等静压的时间可以根据聚合物陶瓷片的厚度进行选择。在一实施例中，温等静压的温度为80℃-300℃，温等静压的时间为0.5h-2h，温等静压的压力为50MPa-500MPa。从而可以进一步降低聚合物陶瓷片的孔隙度，提高内部的结合力。在一具体实施例中，可以将聚合物陶瓷片真空密封后进行温等静压。

在本申请实施方式中，将聚合物陶瓷片或压合结构置于第一溶液中浸泡，第一溶液包括单体和预聚体中的至少一种。通过聚合物陶瓷片或压合结构置于含单体和/或预聚体的溶液中浸泡，从而使得单体和/或预聚体可以浸入聚合物陶瓷片或压合结构的表层中，从而在加热处理过程中，单体和/或预聚体可以受热发生交联进一步提升表面的硬度和致密性，同时单体和/或预聚体交联形成的三维网络结构，聚合物也同时发生交联，两者可能形成互穿网络结构，进而进一步提升表面硬度和致密性。可以理解的，单体和/或预聚体可以根据实际需要进行选择。在一实施例中，聚合物陶瓷片中的聚合物的单体，与第一溶液中的单体材质不同，进而有利于形成互穿网络结构，提升聚合物陶瓷壳体100性能。

在本申请一实施方式中，将压合结构的表面进行紫外光照，再进行热处理，得到聚合物陶瓷壳体100。可以理解的，紫外光照是对压合结构上相对两个表面进行照射。通过紫外光照使得压合结构表面以及靠近表面的部分的聚合物链段发生断裂，形成活性自由基基团或端基，从而可以在热处理过程中形成更高的交联度；通过控制紫外光照时间，从而可以控制聚合物链段断裂情况，进而控制聚合物交联程度梯度分布；进一步的，热处理过程中，聚合物发生交联，在压合结构表面及靠近表面部分的聚合物程度更高，形成的三维网状结构更加致密，从而可以避免氧气进入内部，进一步阻挡内部发生氧化交联，有利于在聚合物陶瓷壳体100中形成不同的交联度分布。在一实施例中，紫外光照的波长为256nm-430nm，时间为60s-300s。通过改变紫外光照的波长从而调节紫外光照的强度。进一步的，外光照的波长为256nm-430nm，时间为90s-240s。

在本申请另一实施方式中，将压合结构的表面进行高能离子撞击，再进行热处理，得到聚合物陶瓷壳体100。高能离子撞击中待电荷的离子撞击压合结构的表面，可以发生理化反应，从而使得聚合物链段发生断裂，形成活性自由基基团或端基，从而可以在热处理过程中形成更高的交联度；进一步的，热处理过程中，聚合物发生交联，在压合结构表面及靠近表面部分的聚合物程度更高，形成的三维网状结构更加致密，从而可以避免氧气进入内部，进一步阻挡内部发生氧化交联，有利于在聚合物陶瓷壳体100中形成不同的交联度分布。在一实施例中，高能离子撞击的入射能量为100W-500W，处理时间为5s-60s。进一步的，高能离子撞击的入射能量为150W-450W，处理时间为10s-50s。采用上述条件可以避免压合结构中的聚合物链段全部发生断裂，有利于形成更明显的交联度变化。

在本申请又一实施方式中，将压合结构置于氧化剂溶液中浸泡，烘干后进行热处理，得到聚合物陶瓷壳体100。压合结构浸入氧化剂溶液中，氧化剂在压合结构中的含量从外部向中部逐渐减小，在后续热处理过程中，氧化剂促进聚合物氧化交联，氧化剂越多，氧化交联效果越强，交联程度越高，从而得到的聚合物陶瓷壳体100中聚合物的交联度从中间向两侧逐渐增加。在本申请中，烘干后的压合结构中氧化剂含量从中间向两侧逐渐增加，例如可以为梯度增加等，对此不作限定。在一实施例中，氧化剂溶液的溶度为3％-8％。从而有利于后续氧化交联的进行，同时又不会过多渗入压合结构中，避免影响结构强度。具体的，氧化剂溶液可以但不限于包括双氧水、次氯酸钠溶液和高铁酸盐溶液中的至少一种。在另一实施例中，浸泡时间为30min-180min。采用上述浸泡时间可以避免氧化剂均匀分散在压合结构中，有利于形成更明显的交联度变化。在另一实施例中，烘干的温度为30℃-60℃，时间为3h-8h。进一步的，烘干的温度为35℃-50℃，时间为4h-6h。从而使得氧化剂溶液中的溶剂挥发，避免其对交联过程的影响。可以理解的，可以对压合结构的表面进行紫外光照或高能离子撞击，同时压合结构还置于氧化剂溶液中浸泡，进一步提高表层的交联程度。

在本申请中，热处理的温度小于聚合物的裂解温度，热处理可以促进断裂的聚合物链段发生重组、扩链和交联，提高整体的强韧性。在本申请实施方式中，热处理的温度为100℃-350℃，时间为6h-12h。进一步的，热处理的温度为120℃-310℃，时间为7h-10h。热处理可以在惰性气氛中进行，也可以在含氧气气氛中进行，例如，热处理可以在氩气气氛、氮气气氛、空气气氛或氧气气氛中进行。

在本申请一实施方式中，聚合物陶瓷壳体100的制备方法还包括对聚合物陶瓷壳体100进行计算机数字化控制精密机械加工(CNC加工)。通过CNC加工获得最终所需组装配合尺寸的聚合物陶瓷壳体100。例如，通过CNC加工使得聚合物陶瓷壳体100更佳平整等。在本申请另一实施方式中，制备方法还包括对聚合物陶瓷壳体100进行打磨处理。通过对聚合物陶瓷壳体100表面进行抛光研磨，从而降低聚合物陶瓷壳体100表面的粗糙度，提高聚合物陶瓷壳体100表面的陶瓷质感。在一实施例中，聚合物陶瓷壳体100的表面粗糙度小于0.1μm。通过提供表面粗糙度小的聚合物陶瓷壳体100，进而有利于增强其表面光泽度和陶瓷质感，提升视觉效果。进一步的，聚合物陶瓷壳体100的表面粗糙度为0.02μm-0.08μm。

请参阅图4，为本申请另一实施方式提供的聚合物陶瓷壳体的制备方法流程图，该制备方法制备上述任一实施例的聚合物陶瓷壳体100，包括：

操作201：压合聚合物陶瓷片，聚合物陶瓷片包括陶瓷和聚合物，得到压合结构。

操作202：将压合结构置于惰性气氛中，升温至150℃-310℃，再切换为含氧气气氛，进行保温，得到聚合物陶瓷壳体，聚合物陶瓷壳体中聚合物的交联程度沿聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

在本申请中，操作201可以参考上述操作101的描述，在此不再赘述。

在操作202中，通过将压合结构置于惰性气氛中升温，使得其中的聚合物发生熔化，从而再切换到氧气气氛中，促进氧化交联的产生，并且表层接触氧气更多，形成的结构更加致密，进一步阻挡内部氧化交联，有利于形成交联程度变化的聚合物陶瓷壳体100。进一步的，将压合结构置于惰性气氛中，升温至150℃-310℃，再切换为含氧气气氛，保温6h-12h，得到聚合物陶瓷壳体100。从而使得聚合物充分交联。更进一步的，将压合结构置于惰性气氛中，升温至250℃-310℃，再切换为含氧气气氛，保温8h-10h，得到聚合物陶瓷壳体100。

本申请还提供了一种电子设备，包括上述任一实施例的聚合物陶瓷壳体100。可以理解的，电子设备可以但不限于为手机、平板电脑、笔记本电脑、手表、MP3、MP4、GPS导航仪、数码相机等。请参阅图5，为本申请一实施方式提供的电子设备的结构示意图，其中，电子设备包括聚合物陶瓷壳体100以及与聚合物陶瓷壳体100连接的显示屏。该聚合物陶瓷壳体100可以提升电子设备的表面硬度和耐磨性能，同时提高了韧性和抗冲击性能，并且赋予电子设备陶瓷质感的外观，而且不会过多增加电子设备的重量，提高电子设备的产品竞争力。

在本申请中，聚合物陶瓷壳体100应用于电子设备中时，具有相对设置的内表面和外表面，内表面朝向电子设备内部，外表面背离电子设备内部。在本申请一实施方式中，聚合物陶瓷壳体100的外表面上设置有保护层，从而在聚合物陶瓷壳体100的使用中起到保护作用。具体的，保护层可以但不限于为抗指纹层、硬化层等。具体的，保护层的厚度可以但不限于为5nm-20nm。在一实施例中，保护层包括抗指纹层。可选的，抗指纹层的接触角大于105°。接触角是衡量液体对材料表面润湿性能的重要参数，抗指纹层的接触角大于105°，表明液体很容易在抗指纹层上移动，从而避免对其表面的污染，具有优异的抗指纹的性能。可选的，抗指纹层包括含氟化合物。具体的，含氟化合物可以但不限于为氟硅树脂、全氟聚醚、含氟丙烯酸酯等。进一步的，抗指纹层还包括二氧化硅，通过添加二氧化硅进一步提升抗指纹层的耐摩擦性能。在另一实施例中，保护层包括硬化层。通过设置硬化层进一步提升聚合物陶瓷壳体100的表面硬度。可选的，硬化层的材质包括聚氨酯丙烯酸酯、有机硅树脂、全氟聚醚丙烯酸酯中的至少一种。在又一实施例中，可以在聚合物陶瓷壳体100表面喷涂或蒸镀保护材料，形成保护层。具体的，可以但不限于通过在聚合物陶瓷壳体100表面蒸镀抗指纹材料，形成抗指纹层，提升聚合物陶瓷壳体100的抗指纹效果。

实施例1

一种聚合物陶瓷壳体的制备方法，包括：

将聚合物陶瓷片进行温等静压，得到压合结构，其中聚合物陶瓷片包括陶瓷和聚苯硫醚(PPS)，聚合物陶瓷片中陶瓷的质量含量为80％。

将压合结构的相对两个表面(第一表面和第二表面)进行紫外光照，包括在365nm波长下照射180s；然后置于310℃处理9h，得到聚合物陶瓷壳体，聚合物陶瓷壳体中聚苯硫醚的交联程度沿聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

实施例2

一种聚合物陶瓷壳体的制备方法，其与实施例1大致相同，不同之处在于不进行紫外光照，而是将压合结构的相对两个表面进行高能离子撞击，其中入射能量为300W，处理时间为30s，然后置于310℃处理9h，得到聚合物陶瓷壳体，聚合物陶瓷壳体中聚苯硫醚的交联程度沿聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

实施例3

一种聚合物陶瓷壳体的制备方法，其与实施例1大致相同，不同之处在于不进行紫外光照，而是将压合结构置于5％的次氯酸钠溶液中浸泡60min，然后在50℃鼓风烘干4h，再置于310℃处理9h，得到聚合物陶瓷壳体，聚合物陶瓷壳体中聚苯硫醚的交联程度沿聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

实施例4

一种聚合物陶瓷壳体的制备方法，其与实施例1大致相同，不同之处在于不进行紫外光照，而是将压合结构置于氮气气氛下，升温至310℃，然后切换至氧气气氛并保温9h，降温后获得聚合物陶瓷壳体，聚合物陶瓷壳体中聚苯硫醚的交联程度沿聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

对比例

一种聚合物陶瓷壳体的制备方法，其与实施例1大致相同，不同之处在于不进行紫外光照，而是将压合结构置于烘箱中，以5℃/min升温至310℃，并保温9h，获得聚合物陶瓷壳体。

性能检测

采用GB/T 6739-1996对上述实施例和对比例提供的聚合物陶瓷壳体表面的铅笔硬度进行检测；采用GB/T 4340.1-2009对上述实施例和对比例提供的聚合物陶瓷壳体表面的维氏硬度；采用GB/T 8807-1988对上述实施例和对比例提供的聚合物陶瓷壳体表面的光泽度进行检测，光泽度仪角度为60°；采用GOST32281.3-2013对上述实施例和对比例提供的聚合物陶瓷壳体表面的四点弯曲强度进行检测；提供上述实施例和对比例中的聚合物陶瓷壳体，聚合物陶瓷壳体尺寸均为150mm×73mm×0.8mm，分别将上述聚合物陶瓷壳体支撑于治具上(四边各有3mm支撑，中部悬空)，使用32g的不锈钢球从一定高度自由落下至待测表面，聚合物陶瓷壳体四角和中心共五个点，每个点测5次，直至破碎，记录落球高度，检测结果如表1所示。

表1性能检测结果

上述实施例和对比例提供的聚合物陶瓷壳体中，将距离第一表面距离为0μm-100μm的区域记为表层区域，将聚合物陶瓷壳体的中间截面记为内层区域，该中间截面与第一表面至第二表面的方向垂直，通过EDS能谱分析仪检测表层区域和内层区域所有交联度处的氧元素的总质量占比，结果如表2所示；其中，上述实施例和对比例提供的聚合物陶瓷壳体的表层区域的所有氧元素总质量占比为a，内层区域的所有氧元素的质量占比为b；压合结构中氧元素分布均匀，氧元素的质量占比为c；则聚合物陶瓷壳体表层区域中所有交联点处的氧元素的总质量占比为a-c，聚合物陶瓷壳体内层区域中所有交联点处的氧元素的总质量占比为b-c。

表2氧元素检测结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例
						表层区域/％	2-6	3-8	5-10	4-9	0.8-2
内层区域/％	0.1-0.5	0.2-0.7	0.5-1.3	0.3-1.1	0.5-1.1

通过上述性能检测可以看出，相较于对比例，本申请实施例提供的聚合物陶瓷壳体交联度内低外高，使得聚合物陶瓷壳体具有高硬度、高韧性、高光泽度，整体性能优异，更有利于其应用。

以上对本申请实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本申请的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，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 (10)

1.一种聚合物陶瓷壳体，其特征在于，所述聚合物陶瓷壳体包括陶瓷和聚合物，所述聚合物陶瓷壳体中所述聚合物的交联程度沿所述聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

2.如权利要求1所述的聚合物陶瓷壳体，其特征在于，所述聚合物陶瓷壳体中氧元素质量占比沿所述聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

3.如权利要求2所述的聚合物陶瓷壳体，其特征在于，所述聚合物陶瓷壳体中氧元素的最高含量与最低含量的差值大于或等于0.5％。

4.如权利要求3所述的聚合物陶瓷壳体，其特征在于，所述聚合物陶瓷壳体中氧元素的最高含量与最低含量的差值为1％-13.5％。

5.如权利要求2所述的聚合物陶瓷壳体，其特征在于，所述聚合物陶瓷壳体中所述聚合物交联呈三维网状结构，所述三维网状结构中的交联点为氧元素；

所述聚合物陶瓷壳体包括层叠设置的第一结构层、第二结构层和第三结构层；

所述第一结构层中所有所述交联点处的氧元素的总质量占比大于或等于1.5％，所述第二结构层中所有所述交联点处的氧元素的总质量占比小于1.5％，所述第三结构层中所有所述交联点处的氧元素的总质量占比大于或等于1.5％。

6.如权利要求5所述的聚合物陶瓷壳体，其特征在于，所述第一结构层中所有所述交联点处的氧元素的总质量占比为2％-15％，所述第二结构层中所有所述交联点处的氧元素的总质量占比小于1.3％，所述第三结构层中所有所述交联点处的氧元素的总质量占比为2％-15％。

7.如权利要求5所述的聚合物陶瓷壳体，其特征在于，所述第一结构层占所述聚合物陶瓷壳体厚度的5％-25％，所述第二结构层占所述聚合物陶瓷壳体厚度的50％-90％，所述第三结构层占所述聚合物陶瓷壳体厚度的5％-25％。

8.如权利要求7所述的聚合物陶瓷壳体，其特征在于，所述第一结构层和所述第三结构层的厚度相等。

9.如权利要求1所述的聚合物陶瓷壳体，其特征在于，所述聚合物陶瓷壳体中所述陶瓷的质量占比为60％-90％，所述陶瓷包括Al₂O₃、AlN、SiC、ZrO₂、Si₃N₄、TiO₂和Si中的至少一种，所述聚合物包括聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

10.一种电子设备，其特征在于，包括聚合物陶瓷壳体以及与所述聚合物陶瓷壳体连接的显示屏，所述聚合物陶瓷壳体包括陶瓷和聚合物，所述聚合物陶瓷壳体中所述聚合物的交联程度沿所述聚合物陶瓷壳体厚度方向从中间向两侧逐渐增加。

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