CN116948408A - 一种耐磨散热手机防护壳材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及手机壳的技术领域，具体公开了一种耐磨散热手机防护壳材料及其制备工艺。一种耐磨散热手机防护壳材料，所述防护壳材料的原料包括如下重量份的组分：甲基乙烯基硅油30~50份、硅胶30~40份、催化剂0.2~1份、抑制剂0.2~2份、硫化剂1~5份、纸浆粉1~5份、导热填料5~15份；所述导热填料的原料包括有机溶剂、填料粉、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、酚醛树脂。一种耐磨散热手机防护壳材料的制备方法，包括以下步骤：将甲基乙烯基硅油、硅胶、催化剂、抑制剂、硫化剂、纸浆粉、导热填料挤出造粒，得到塑料颗粒；将塑料颗粒加热融化，接着注模成型，得到半成品；将半成品打磨、分模线、抛光，得到手机防护壳材料。

Description

一种耐磨散热手机防护壳材料及其制备工艺

技术领域

本申请涉及手机壳的技术领域，尤其是涉及一种耐磨散热手机防护壳材料及其制备工艺。

背景技术

随着通讯技术的飞速发展，手机的普及应用，智能手机已成为人们日常生活中不可缺少的通讯和娱乐工具，科技的进步使得手机的功能越来越强大，但手机机身和屏幕却十分容易受到损坏，因此发明了手机壳，能够保护手机不被划伤、摔伤、磨损。常用手机壳的材料为硅胶，硅胶手机壳具有较好的手感，但是散热性能较差，当手机使用长时间后，会导致手机发烫。

发明内容

为了提高制得手机壳的散热性能，本申请提供一种耐磨散热手机防护壳材料及其制备工艺。

第一方面，本申请提供的一种耐磨散热手机防护壳材料，采用如下的技术方案：一种耐磨散热手机防护壳材料，所述防护壳材料的原料包括如下重量份的组分：甲基乙烯基硅油30～50份、硅胶30～40份、催化剂0.2～1份、抑制剂0.2～2份、硫化剂1～5份、纸浆粉1～5份、导热填料5～15份；所述导热填料的原料包括有机溶剂、填料粉、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、酚醛树脂。

通过采用上述技术方案，利用有机溶剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷使得酚醛树脂均匀包裹在填料粉上，酚醛树脂与硅胶具有较高的相容性，从而使得导热填料可以均匀分散在原料中，纸浆粉不仅可以促进原料中各组分的相容性，且纸浆粉的长径比高，纤维相对较细，在防护壳材料中相互连接，形成骨架，导热填料负载在骨架上，方便将热量快速散出，从而提高了制得防护壳材料的散热性能。

在一个具体的可实施方案中，所述导热填料的制备方法包括以下步骤：

将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇、水搅拌混合均匀，得到改性液；接着将填料粉加入混合机中进行搅拌，在搅拌的过程中，将改性液喷洒在填料粉上，喷洒完毕后，继续搅拌，然后烘干，得到改性填料；

向有机溶剂中先加入酚醛树脂，搅拌均匀，使得酚醛树脂溶解，接着加入改性填料，搅拌均匀，得到混合料，对混合料进行负压抽吸，烘干，得到导热填料。

通过采用上述技术方案，先利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对填料粉进行改性，对填料粉进行包覆；然后将酚醛树脂加入到有机溶剂中，搅拌均匀，使得酚醛树脂溶解在有机溶剂中，再加入改性填料，搅拌均匀，包覆有γ-氨丙基三乙氧基硅烷的改性填料均匀分散在酚醛树脂中，得到混合料，然后对混合料进行负压抽吸，烘干，使得酚醛树脂均匀负载在改性填料上，得到导热填料。

在一个具体的可实施方案中，所述填料粉包括碳纳米管、白炭黑组成的混合物。

通过采用上述技术方案，利用碳纳米管、白炭黑的配合，可将热量快速导出，从而提高了制得防护壳材料的散热性能；且碳纳米管、白炭黑的硬度较高，从而提高了制得防护壳材料的耐磨性能。

在一个具体的可实施方案中，所述改性液与所述填料粉的重量比为1：(13-15)。

通过采用上述技术方案，本申请中进一步限定了改性液与填料粉的配比，使得γ-氨丙基三乙氧基硅烷可以对填料粉更好的进行包覆。

在一个具体的可实施方案中，所述催化剂包括乙内酰胺、叔丁酸钾、对叔丁基苯亚磺酸钠中的一种或多种。

在一个具体的可实施方案中，所述抑制剂包括环己炔醇。

在一个具体的可实施方案中，所述硫化剂包括N，N‘-间苯撑双马来酰亚胺、过氧化苯甲酰、氨基甲酸乙酯中的一种或多种。

第二方面，本申请提供的一种耐磨散热手机防护壳材料的制备方法，采用如下的技术方案：

一种耐磨散热手机防护壳材料的制备方法，包括以下步骤：

将甲基乙烯基硅油、硅胶、催化剂、抑制剂、硫化剂、纸浆粉、导热填料搅拌混合均匀，挤出造粒，得到塑料颗粒；将塑料颗粒加入加热炉内加热使其融化，接着注入模具内，成型后得到半成品；将半成品进行打磨、分模线、抛光，得到手机防护壳材料。

通过采用上述技术方案，利用以上方法，制得散热耐磨性能较好的防护壳材料。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中利用有机溶剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷使得酚醛树脂均匀包裹在填料粉上，酚醛树脂与硅胶具有较高的相容性，从而使得导热填料可以均匀分散在原料中，纸浆粉不仅可以促进原料中各组分的相容性，且纸浆粉的长径比高，纤维相对较细，在防护壳材料中相互连接，形成骨架，导热填料负载在骨架上，方便将热量快速散出，从而提高了制得防护壳材料的散热性能；

2.本申请中先利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对填料粉进行改性，对填料粉进行包覆；然后将酚醛树脂加入到有机溶剂中，搅拌均匀，使得酚醛树脂溶解在有机溶剂中，再加入改性填料，搅拌均匀，包覆有γ-氨丙基三乙氧基硅烷的改性填料均匀分散在酚醛树脂中，得到混合料，然后对混合料进行负压抽吸，烘干，使得酚醛树脂均匀负载在改性填料上，得到导热填料；3.本申请中的方法，先将甲基乙烯基硅油、硅胶、催化剂、抑制剂、硫化剂、纸浆粉、导热填料搅拌混合均匀，挤出造粒，得到塑料颗粒；接着将塑料颗粒加入加热炉内加热使其融化，接着注入模具内，成型后得到半成品；最后将半成品进行打磨、分模线、抛光，得到散热耐磨性能较好的手机防护壳材料。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例中所有原料均可通过市售获得。其中γ-氨丙基三乙氧基硅烷CAS号：919-30-2；白炭黑CAS号：10279-57-9；催化剂包括并不局限于如乙内酰胺、叔丁酸钾、对叔丁基苯亚磺酸钠中的一种或多种组成的混合物，本实施例中优选乙内酰胺；硫化剂包括并不局限于如N，N‘-间苯撑双马来酰亚胺、过氧化苯甲酰、氨基甲酸乙酯中的一种或多种组成的混合物，本实施例中优选N，N‘-间苯撑双马来酰亚胺。

制备例

制备例1

制备例1提供了一种导热填料的制备方法，包括以下步骤：

将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇、水搅拌混合均匀，得到改性液；接着将填料粉加入混合机中进行搅拌，在搅拌的过程中，将改性液喷洒在填料粉上，喷洒完毕后，继续搅拌30min，然后在120℃下烘干2h，得到改性填料；其中γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇、水的重量比为3：10：1；改性液与填料粉的重量比为1：12；填料粉包括碳纳米管、白炭黑组成的混合物，且碳纳米管、白炭黑的重量比为2.5：1；

向有机溶剂中先加入酚醛树脂搅拌均匀，搅拌均匀，使得酚醛树脂溶解，再加入改性填料，搅拌均匀，得到混合料，利用负压抽吸机对混合料进行负压抽吸，再加入到烘干箱中，在60℃的温度下烘干，得到导热填料；其中有机溶剂为乙醇，酚醛树脂、有机溶剂、改性填料的重量比为1：2.5：3。

制备例2

制备例2与制备例1的区别在于，改性液与填料粉的重量比为1：13；其余步骤与制备例1相一致。

制备例3

制备例3与制备例1的区别在于，改性液与填料粉的重量比为1：14；其余步骤与制备例1相一致。

制备例4

制备例4与制备例1的区别在于，改性液与填料粉的重量比为1：15；其余步骤与制备例1相一致。

制备例5

制备例5与制备例1的区别在于，改性液与填料粉的重量比为1：16；其余步骤与制备例1相一致。

制备例6

制备例6与制备例3的区别在于，填料粉为碳纳米管；其余步骤与制备例3相一致。

制备例7

制备例7与制备例3的区别在于，填料粉为白炭黑；其余步骤与制备例3相一致。

实施例

实施例1

实施例1提供了一种耐磨散热手机防护壳材料的制备方法，包括以下步骤：

将30kg甲基乙烯基硅油、30kg硅胶、0.2kg催化剂、0.2kg抑制剂、1kg硫化剂、1kg纸浆粉、5kg制备例1中的导热填料搅拌混合均匀，加入造粒机中，挤出造粒，得到塑料颗粒；将塑料颗粒加入加热炉内加热使其融化，接着注入注塑模具内，注塑成型后得到半成品；将半成品加入高速打磨机中进行打磨、分模线、抛光，得到手机防护壳材料；其中催化剂为乙内酰胺；抑制剂为环己炔醇；硫化剂为N，N‘-间苯撑双马来酰亚胺。

实施例2-7

如表1所示，实施例1～7的主要区别在于导热填料的选用不同。

表1实施例1～7中导热填料的选用

实施例8

实施例8与实施例3的区别在于，将40kg甲基乙烯基硅油、35kg硅胶、1.1kg催化剂、1.1kg抑制剂、3kg硫化剂、3kg纸浆粉、10kg制备例3中的导热填料搅拌混合均匀，加入造粒机中，挤出造粒，得到塑料颗粒；将塑料颗粒加入加热炉内加热使其融化，接着注入注塑模具内，注塑成型后得到半成品；将半成品加入高速打磨机中进行打磨、分模线、抛光，得到手机防护壳材料；其余步骤与实施例3相一致。

实施例9

实施例9与实施例3的区别在于，将50kg甲基乙烯基硅油、40kg硅胶、1kg催化剂、1kg抑制剂、5kg硫化剂、5kg纸浆粉、15kg制备例3中的导热填料搅拌混合均匀，加入造粒机中，挤出造粒，得到塑料颗粒；将塑料颗粒加入加热炉内加热使其融化，接着注入注塑模具内，注塑成型后得到半成品；将半成品加入高速打磨机中进行打磨、分模线、抛光，得到手机防护壳材料；其余步骤与实施例3相一致。

对比例

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于，将30kg甲基乙烯基硅油、30kg硅胶、0.2kg催化剂、0.2kg抑制剂、1kg硫化剂、6kg纸浆粉搅拌混合均匀，加入造粒机中，挤出造粒，得到塑料颗粒；将塑料颗粒加入加热炉内加热使其融化，接着注入注塑模具内，注塑成型后得到半成品；将半成品加入高速打磨机中进行打磨、分模线、抛光，得到手机防护壳材料；其余步骤与实施例1相一致。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于，将30kg甲基乙烯基硅油、30kg硅胶、0.2kg催化剂、0.2kg抑制剂、1kg硫化剂、6kg制备例1中的导热填料搅拌混合均匀，加入造粒机中，挤出造粒，得到塑料颗粒；将塑料颗粒加入加热炉内加热使其融化，接着注入注塑模具内，注塑成型后得到半成品；将半成品加入高速打磨机中进行打磨、分模线、抛光，得到手机防护壳材料；其余步骤与实施例1相一致。

性能检测试验散热性能：将各实施例和对比例中的防护壳材料按照ASTM E1530《导热系数测试》进行测试，得出导热系数，导热系数越高，防护壳材料的散热性能越好。

耐磨性能：参照ASTM F2357—2004，利用耐磨试验机进行测试，得到耐磨次数，耐磨次数越多，防护壳材料的耐磨性能越好。

表2防护壳材料的性能检测结果

样品	导热系数(W/(m·K))	耐磨次数
			实施例1	135	280
实施例2	147	301
			实施例3	151	310
实施例4	150	308
			实施例5	132	282
实施例6	141	305
			实施例7	139	308
实施例8	160	312
			实施例9	153	309
对比例1	102	225
			对比例2	116	253

结合实施例1和对比例1-2，实施例1中防护壳材料不仅具有较好的散热性能，还具有较好的耐磨性能，可见在制备塑料颗粒时，在原料中加入纸浆粉和导热填料，纸浆粉使得原料中的各组分相容，且纸浆粉的长径比高，纤维相对较细，在防护壳材料中相互连接，形成骨架，导热填料负载在骨架上，方便将热量快速散出，且还能提高制得防护壳材料的耐磨性能。

结合实施例1-5，实施例2-4中防护壳材料的导热系数和耐磨次数均较高，可见在制备导热填料时，改性液与填料粉的配比优选为1：(13-15)，制得导热填料的性能较佳。

结合实施例3、实施例6和实施例7，实施例3中防护壳材料的导热系数最高，可见在制备导热填料时，填料粉选用碳纳米管、白炭黑组成的混合物，会提高最终制得防护壳材料的散热性能。

结合实施例3、实施例8和实施例9，实施例8中防护壳材料的导热系数最高，但实施例3、实施例8和实施例9中防护壳材料的耐磨次数相差不大，可见在制备塑料颗粒时，提高原料的使用量，最终制得防护壳材料的散热性能呈现先上升后下降的趋势，但是对防护壳材料的耐磨性能影响不大。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种耐磨散热手机防护壳材料，其特征在于：所述防护壳材料的原料包括如下重量份的组分：甲基乙烯基硅油30~50份、硅胶30~40份、催化剂0.2~1份、抑制剂0.2~2份、硫化剂1~5份、纸浆粉1~5份、导热填料5~15份；所述导热填料的原料包括有机溶剂、填料粉、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、酚醛树脂。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨散热手机防护壳材料，其特征在于：所述导热填料的制备方法包括以下步骤：

将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇、水搅拌混合均匀，得到改性液；接着将填料粉加入混合机中进行搅拌，在搅拌的过程中，将改性液喷洒在填料粉上，喷洒完毕后，继续搅拌，然后烘干，得到改性填料；

向有机溶剂中先加入酚醛树脂，搅拌均匀，使得酚醛树脂溶解，接着加入改性填料，搅拌均匀，得到混合料，对混合料进行负压抽吸，烘干，得到导热填料。

3.根据权利要求2所述的一种耐磨散热手机防护壳材料，其特征在于：所述填料粉包括碳纳米管、白炭黑组成的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种耐磨散热手机防护壳材料，其特征在于：所述改性液与所述填料粉的重量比为1：（13-15）。

5.根据权利要求1所述的一种耐磨散热手机防护壳材料，其特征在于：所述催化剂包括乙内酰胺、叔丁酸钾、对叔丁基苯亚磺酸钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种耐磨散热手机防护壳材料，其特征在于：所述抑制剂包括环己炔醇。

7.根据权利要求1所述的一种耐磨散热手机防护壳材料，其特征在于：所述硫化剂包括N，N‘-间苯撑双马来酰亚胺、过氧化苯甲酰、氨基甲酸乙酯中的一种或多种。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述的耐磨散热手机防护壳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将甲基乙烯基硅油、硅胶、催化剂、抑制剂、硫化剂、纸浆粉、导热填料搅拌混合均匀，挤出造粒，得到塑料颗粒；将塑料颗粒加入加热炉内加热使其融化，接着注入模具内，成型后得到半成品；将半成品进行打磨、分模线、抛光，得到手机防护壳材料。