CN117103730B - 电子设备、复合材料结构件及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电子设备、复合材料结构件及其加工方法，涉及智能电子设备技术领域，所述复合材料结构件加工方法包括以下步骤：提供热塑性非金属纤维预浸料和热塑性树脂膜；将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面，得到改性复合材料；对所述改性复合材料进行红外加热和模压成型，得到复合材料结构件。本申请解决了相关技术中热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料的外观不良率较高的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及智能电子设备技术领域，尤其涉及一种电子设备、复合材料结构件及其加工方法。
背景技术
随着AR（Augmented Reality，增强现实）/VR（Virtual Reality，虚拟现实）技术的发展，元宇宙概念逐渐变得可能，在此基础上的产生的结构材料及成型工艺新需求具有巨大的想象空间。对于AR/VR的外观结构材料，未来的发展方向将趋向于轻量化，轻量化研究是现代材料设计制造的一大主流，碳纤维等低密度非金属材料具有轻量化的优势，是理想的轻量化材料。热塑性树脂的线性长链分子在成型过程中并不会发生交联固化，因此可以提高材料的韧性，使得将热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料具有较高的韧性、较高的抗层间损伤性能和较高的产品设计自由度，且还具有绿色可回收和成型周期短等优势。
然而，热塑性复合材料在加工时容易出现外观不良的情况，若应用于较大型装置设备，如航空航天、汽车、运动器材等领域，外观不良则不明显，但若应用于消费电子产品等小型电子设备，如AR/VR设备、耳机、手机等，热塑性复合材料的外观不良会对产品的外观有较大影响。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种电子设备、复合材料结构件及其加工方法，旨在解决相关技术中热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料的外观不良率较高的技术问题。
为实现上述目的，本申请提供一种复合材料结构件加工方法，所述复合材料结构件加工方法包括以下步骤：
提供热塑性非金属纤维预浸料和热塑性树脂膜；
将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面，得到改性复合材料；
对所述改性复合材料进行红外加热和模压成型，得到复合材料结构件。
可选地，所述热塑性非金属纤维预浸料包括热塑性树脂和非金属纤维，其中，所述非金属纤维包括碳纤维和玻璃纤维中的至少一种，所述热塑性树脂膜包括聚丙烯、尼龙、聚碳酸酯和聚醚醚酮中的至少一种；
和/或，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维呈编织状，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维编织方式包括单向带、平纹、斜纹和缎纹中的至少一种。
可选地，所述热塑性树脂膜中的树脂的类型与所述热塑性非金属纤维预浸料中的树脂的类型相同。
可选地，所述热塑性树脂膜的厚度为0.05-0.2mm。
可选地，所述将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面，得到改性复合材料的步骤包括：
在所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面覆盖所述热塑性树脂膜，将所述热塑性非金属纤维预浸料以及所述热塑性非金属纤维预浸料表面覆盖的所述热塑性树脂膜放入平板模具中，进行塑化和热压成型。
可选地，所述平板模具的温度为80-300℃；所述塑化的时间为0.5-5min；所述热压成型的压力为20-180kgf/cm2；所述热压成型的时间为0.5-5min。
可选地，所述对所述改性复合材料进行红外加热和模压成型，得到复合材料结构件的步骤包括：
将所述改性复合材料放置于结构件模腔中，对所述改性复合材料进行红外加热，将结构件阳模合入所述结构件模腔中，对红外加热后的所述改性复合材料进行模压成型，得到复合材料结构件。
可选地，所述红外加热的温度为300-600℃；所述红外加热的时间为10-100s；所述结构件阳模的温度为40-200℃；所述模压成型的成型压力为20-180kgf/cm2；所述模压成型的时间为0.5-5min。
可选地，所述复合材料结构件的厚度为0.2-2mm。
本申请还提供一种复合材料结构件，所述复合材料结构件采用如上所述的复合材料结构件加工方法加工得到。
本申请还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的复合材料结构件。
本申请提供了一种电子设备、复合材料结构件及其加工方法，所述复合材料结构件加工方法包括以下步骤：提供热塑性非金属纤维预浸料和热塑性树脂膜；将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面，得到改性复合材料；对所述改性复合材料进行红外加热和模压成型，得到复合材料结构件。通过在热塑性非金属纤维预浸料表面热压热塑性树脂膜，一方面，可以增加表面树脂层的厚度，有效防止内部的纤维受热拉伸时探出材料表面，避免纤维暴露，从而减少外观不良，另一方面，由于树脂的导热性较差，可以减缓改性复合材料在红外加热与模压成型之间的这段时间的散热速度，减小快速散热导致形变从而导致的外观不良，且，即使模具与改性复合材料之间存在一定温差，由于表面树脂层的导热较慢，可以减小红外加热后的高温材料与较低温的模具相接触时的形变，从而减少外观不良。克服了相关技术中热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料的外观不良率较高的技术缺陷，获得的复合材料结构件的外观更加光滑平整，可以应用于小型电子设备的外观结构件，且热塑性复合材料的加工过程中，为了满足产品的美观需求，通常还需要对表面进行喷涂，本申请可以通过选择不同颜色或设计的热塑性树脂膜满足产品的美观需求，而无需进行表面喷涂，因此可以在实现优良外观的同时，简化加工工艺，减少加工成本。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请复合材料结构件加工方法的一实施例的流程示意图；
图2为本申请实施例一的复合材料结构件的表面的微观照片；
图3为本申请实施例二的复合材料结构件的表面的微观照片；
图4为本申请实施例三的复合材料结构件的表面的微观照片；
图5为本申请对比例一的复合材料结构件的表面的微观照片。
本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
随着AR（Augmented Reality，增强现实）/VR（Virtual Reality，虚拟现实）技术的发展，元宇宙概念逐渐变得可能，在此基础上的产生的结构材料及成型工艺新需求具有巨大的想象空间。对于AR/VR的外观结构材料，未来的发展方向将趋向于轻量化，轻量化研究是现代材料设计制造的一大主流。作为AR/VR的外观结构材料，同时还需要具备高强度和高模量，以保证加工和使用过程中不易变形和损坏。碳纤维等低密度非金属材料具有轻量化的优势，是理想的轻量化材料。热塑性树脂的线性长链分子在成型过程中并不会发生交联固化，因此可以提高材料的韧性，使得将热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料具有较高的韧性、较高的抗层间损伤性能和较高的产品设计自由度。此外，高性能的热塑性树脂往往有着相对较高的使用温度和熔点，热塑性树脂在熔融过程中只会发生物理状态的改变而不会发生化学反应，因此热塑性复合材料还具有较高的使用温度、绿色可回收和成型周期短等优势。
目前，国内外有关热塑性复合材料的成型加工经验仍然较少，由于热塑性复合材料在加工时容易出现外观不良的情况下，国内外热塑性复合材料多集中应用在较大型结构件领域，如航空航天、汽车、运动器材等，热塑性复合材料上的不良外观在较大型结构件上的比面积较小，因此不明显，但应用在小型电子设备上时，比面积大大增加，因此，鲜有应用在小型化、结构复杂、高精度结构件领域中的规模化应用技术。因此，突破热塑性复合材料在小型电子产品结构件领域的应用仍然充满着挑战。
热塑性复合材料的加工过程中，为了满足产品的美观需求，通常还需要对表面进行喷涂，然而，存在外观不良的热塑性复合材料，后续若继续进行喷涂，反而会使得外观不良更加明显。
基于此，本实施例提供了一种电子设备、复合材料结构件及其加工方法，所述复合材料结构件加工方法包括以下步骤：提供热塑性非金属纤维预浸料和热塑性树脂膜；将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面，得到改性复合材料；对所述改性复合材料进行红外加热和模压成型，得到复合材料结构件。通过在热塑性非金属纤维预浸料表面热压热塑性树脂膜，一方面，可以增加表面树脂层的厚度，有效防止内部的纤维受热拉伸时探出材料表面，避免纤维暴露，从而减少外观不良，另一方面，由于树脂的导热性较差，可以减缓改性复合材料在红外加热与模压成型之间的这段时间的散热速度，减小快速散热导致形变从而导致的外观不良，且，即使模具与改性复合材料之间存在一定温差，由于表面树脂层的导热较慢，可以减小红外加热后的高温材料与较低温的模具相接触时的形变，从而减少外观不良。克服了相关技术中热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料的外观不良率较高的技术缺陷，获得的复合材料结构件的外观更加光滑平整，可以应用于小型电子设备的外观结构件，且热塑性复合材料的加工过程中，为了满足产品的美观需求，通常还需要对表面进行喷涂，本申请可以通过选择不同颜色或设计的热塑性树脂膜满足产品的美观需求，而无需进行表面喷涂，因此可以在实现优良外观的同时，无需进行表面喷涂，因此可以简化加工工艺，减少加工成本。
本申请实施例提供一种复合材料结构件加工方法，在本申请复合材料结构件加工方法的一实施例中，参照图1，所述复合材料结构件加工方法包括以下步骤：
步骤S10，提供热塑性非金属纤维预浸料和热塑性树脂膜；
在本实施例中，需要说明的是，本实施例加工得到的复合材料结构件可以用于制作小型电子设备的结构件，采用本实施例提供的复合材料结构件加工方法制作的复合材料结构件，无需进行表面喷涂，可以在实现优良外观的同时，简化加工工艺，减少加工成本，需要说明的是，本实施例加工得到的复合材料结构件也可以用于制作其他装置设备的结构件，本实施例对此不加以限制。
在一种可实施的方式中，所述复合材料结构件可以为复合材料外观结构件，所述复合材料结构件具有良好的外观，用作外观件时，可以无需进行额外的外观修饰，因此可以简化工艺，降低成本。
在一种可实施的方式中，所述小型电子设备可以为头戴显示设备、智能穿戴设备等，例如VR/AR眼镜、VR/AR头盔等。人体的头部对于穿戴产品的重量敏感度很高，过重的产品会让消费者产生不适感，降低了舒适度，从而影响用户体验，因此头戴显示设备和智能穿戴设备对产品轻量化的需求更高。
所述热塑性非金属纤维预浸料是指用热塑性树脂在严格控制的条件下浸渍连续性非金属纤维制成的树脂基体与增强体的组合物，所述热塑性非金属纤维预浸料的制备方法与现有技术相近，在此不过多赘述。其中，所述热塑性树脂膜包括聚丙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚醚醚酮、橡胶、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚芳酯、聚芳醚酮和液晶高分子等中的一种或多种，热塑性树脂具有受热软化、冷却硬化的性能，且在软化和硬化过程中不发生化学反应，热塑性树脂的线性长链分子在成型过程中并不会发生交联固化，因此可以提高材料的韧性，使得将热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料具有较高的韧性、较高的抗层间损伤性能和较高的产品设计自由度，此外，高性能的热塑性树脂往往有着相对较高的使用温度和熔点，热塑性树脂在熔融过程中只会发生物理状态的改变而不会发生化学反应，有利于回收利用，因此热塑性复合材料还具有较高的使用温度、绿色可回收和成型周期短等优势；所述非金属纤维是指用无机非金属材料或有机非金属材料等制成的纤维，非金属纤维的密度较低，有利于满足产品的轻量化要求，无机非金属材料包括碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、硼纤维等，无机非金属材料具有高模量、高强度、低密度的优势。
所述热塑性树脂膜是指用热塑性树脂制成的薄膜，所述热塑性树脂膜的制备方法与现有技术相近，在此不过多赘述。所述热塑性树脂膜具有较高的韧性和较低的导热性，较高的韧性可以使得改性复合材料具有更好的加工性能，在加工和使用过程中的可靠性更高，不容易劈裂，较低的导热性可以减缓改性复合材料的散热速度，从而减小改性复合材料因温度变化而引起的形变，提高产品的外观良率。所述热塑性树脂膜中的树脂的类型可以与所述热塑性非金属纤维预浸料中的树脂的类型相同或不同，不同类型或相同类型的树脂在软化或熔融后均可以相互渗透，从而将热塑性树脂膜与热塑性非金属纤维连接在一起。
可选地，所述热塑性树脂膜中的树脂的类型与所述热塑性非金属纤维预浸料中的树脂的类型相同。
在本实施例中，相同类型的树脂分子结构相同，在软化或熔融后可以通过物理作用组合在一起，相容性好，粘接力高，从而可以使得热塑性树脂膜与热塑性非金属纤维结合更紧密，更好地实现对热塑性非金属纤维表面的树脂包覆。
可选地，所述热塑性树脂膜的厚度为0.05-0.2mm。
在本实施例中，所述热塑性树脂膜的厚度过小，改性效果不明显，无法起到避免非金属纤维暴露和减缓改性复合材料的散热速度的目的，且可能融入热塑性非金属纤维预浸料中，无法在热塑性非金属纤维预浸料表面形成树脂层；而若所述热塑性树脂膜的厚度过大，不利于产品的轻薄化发展，因此，所述热塑性树脂膜的厚度应当在保证优良外观的前提下尽可能薄。因此确定所述热塑性树脂膜的厚度为0.05-0.2mm，例如0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm等。
可选地，所述热塑性非金属纤维预浸料包括热塑性树脂和非金属纤维，其中，所述非金属纤维包括碳纤维和玻璃纤维中的至少一种，所述热塑性树脂膜包括聚丙烯、尼龙、聚碳酸酯和聚醚醚酮中的至少一种；
和/或，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维呈编织状，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维编织方式包括单向带、平纹、斜纹和缎纹中的至少一种。
在本实施例中，非金属纤维在编织后相互制约，受热后发生的形变量较小，因此可以减少非金属纤维的暴露，减少外观不良，另一方面，非金属纤维呈编织状还可以提高热塑性非金属纤维预浸料的韧性。
示例性地，所述步骤S10包括：获取预先制备好的或市售成品的热塑性非金属纤维预浸料，以及预先制备好的或市售成品的热塑性树脂膜。
在一种可实施的方式中，所述热塑性树脂膜在最终的复合材料结构件中可以作为外观面，因此，可以预先根据产品的实际需要确定外观面的目标颜色，加工具有目标颜色的热塑性树脂膜。
步骤S20，将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面，得到改性复合材料；
示例性地，所述步骤S20包括：将所述热塑性树脂膜覆盖在所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面上，将所述热塑性非金属纤维预浸料以及所述热塑性非金属纤维预浸料表面上覆盖的所述热塑性树脂膜一同进行热压成型，所述热塑性树脂膜中的热塑性树脂以及所述热塑性非金属纤维预浸料中的热塑性树脂均会受热软化，软化后的热塑性树脂在压力作用下相互渗透，通过物理作用组合在一起，因此，通过热压成型的方式可以使得所述热塑性树脂膜与所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面紧密贴合，得到表面改性的改性复合材料。其中，热压成型的具体工艺条件可以根据实际需要和实验结果等进行确定，本实施例对此不加以限制。
在一种可实施的方式中，可以将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的外观面上。这样，可以省略对外观面进行喷涂等修饰加工工艺，可以简化工艺，降低成本。
在一种可实施的方式中，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维平行于所述热塑性树脂膜以及所述热塑性非金属纤维预浸料上热压热塑性树脂膜的表面。所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维还可以相互平行。
可选地，所述将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面，得到改性复合材料的步骤包括：
步骤S21，在所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面覆盖所述热塑性树脂膜，将所述热塑性非金属纤维预浸料以及所述热塑性非金属纤维预浸料表面覆盖的所述热塑性树脂膜放入平板模具中，进行塑化和热压成型。
在本实施例中，需要说明的是，碳纤维等非金属纤维具有各向异性，平板状的热塑性非金属纤维预浸料的外观良率更好，加工成平板状的改性复合材料不容易出现劈裂的情况，加工难度较小，更容易获得外观优良的改性复合材料。
示例性地，所述步骤S21包括：将所述热塑性树脂膜覆盖在所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面上，将所述热塑性非金属纤维预浸料以及所述热塑性非金属纤维预浸料表面上覆盖的所述热塑性树脂膜放入平板模具中，对所述平板模具进行加热塑化和热压成型，所述热塑性树脂膜中的热塑性树脂以及所述热塑性非金属纤维预浸料中的热塑性树脂在塑化过程中均会受热软化，进而铜热压成型可以使得，软化后的热塑性树脂在压力作用下相互渗透，通过物理作用组合在一起，可以使得所述热塑性树脂膜与所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面紧密贴合，得到表面改性的改性复合材料。
可选地，所述平板模具的温度为80-300℃；所述塑化的时间为0.5-5min；所述热压成型的压力为20-180kgf/cm2；所述热压成型的时间为0.5-5min。
在本实施例中，所述塑化和热压成型过程的工艺条件应使得所述热塑性树脂膜和所述热塑性非金属纤维预浸料中的树脂软化，且所述热塑性非金属纤维预浸料的形变在预设形变程度内，具体可以根据资料文献以及实验数据等进行确定。因此确定，所述平板模具的温度为80-300℃，例如80℃、120℃、150℃、200℃、250℃、300℃等；所述塑化的时间为0.5-5min，例如0.5min、1min、2min、3min、4min、5min等；所述热压成型的压力为20-180kgf/cm2，例如，20kgf/cm2、50kgf/cm2、100kgf/cm2、150kgf/cm2、180kgf/cm2等；所述热压成型的时间为0.5-5min，例如0.5min、1min、2min、3min、4min、5min等。
步骤S30，对所述改性复合材料进行红外加热和模压成型，得到复合材料结构件。
在本实施例中，需要说明的是，热塑性非金属纤维预浸料受热或受冷均容易发生形变而影响最终产品的外观，目前，常采用急冷急热工艺进行加工，然而，急冷急热工艺设备投入较大，耗能高，且难以实现耐高温的热塑性树脂碳纤维复合材料成型加工，且加工后仍可能出现纤维暴露的情况，提高外观不良率。红外加热结合模压成型的加工方式的加工成本较低，但加工过程中温度的变化均会导致热塑性非金属纤维预浸料发生形变而影响最终产品的外观。
在加工结构件时，需要通过加热的方式改变复合材料的形状，若表面没有加工热塑性树脂膜，热塑性非金属纤维预浸料直接进行红外加热和模压成型，则会导致热塑性非金属纤维预浸料发生形变，从而导致结构件表面出现不良。本实施例通过在热塑性非金属纤维预浸料的表面热压热塑性树脂膜，利用热塑性树脂膜的低导热性，在红外加热之后，可以减缓热塑性非金属纤维预浸料温度的散失速度，从而减小形变以及形变导致的外观不良，且在合模时，阳模的温度通常低于红外加热后的改性复合材料的温度，利用表面热塑性树脂膜的低导热性，可以减缓热塑性非金属纤维预浸料突然受到阳模较低的温度的影响而发生剧烈形变，从而减小形变导致的外观不良。这样，通过成本较低的红外加热结合模压成型的方式即可加工出外观优良的复合材料结构件。
示例性地，所述步骤S30包括：对所述改性复合材料进行红外加热，使得所述改性复合材料受热软化，进而通过模压成型的方式将软化后的所述改性复合材料模压成产品所需的形状结构，得到复合材料结构件。
可选地，所述复合材料结构件的厚度为0.2-2mm。
在本实施例中，所述复合材料结构件的厚度过小，越容易发生形变，外观不良率越高，加工难度越大；而若所述复合材料结构件的厚度过大，不利于产品的轻薄化发展，因此，所述复合材料结构件的厚度应当在保证优良外观的前提下尽可能薄。因此确定所述热塑性树脂膜的厚度为0.2-2mm，例如0.2mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm等。
可选地，所述对所述改性复合材料进行红外加热和模压成型，得到复合材料结构件的步骤包括：
步骤S31，将所述改性复合材料放置于结构件模腔中，对所述改性复合材料进行红外加热，将结构件阳模合入所述结构件模腔中，对红外加热后的所述改性复合材料进行模压成型，得到复合材料结构件。
在本实施例中，可以预先根据产品对结构件的形状和结构的需求，制作对应的结构件模具，所述结构件模具包括结构件阳模和结构件阴模，所述结构件阴模包括结构件模腔，通过将所述结构件阳模和所述结构件阴模合模的方式，可以将所述改性复合材料模压成所需的结构和形状。
示例性地，提供预先制备好的结构件阴模，将所述改性复合材料放置于所述结构件阴模的结构件模腔中，并与结构件阳模相接触的表面为具有热塑性树脂膜的一面，也即，在合模时，结构件阳模与所述改性复合材料上的热塑性树脂膜相接触，而不会直接与所述非金属纤维预浸料相接触；进而对所述结构件模腔中的所述改性复合材料进行红外加热，以使得所述改性复合材料软化；在确定所述改性复合材料软化之后，将结构件阳模合入所述结构件模腔中，对红外加热后的软化的所述改性复合材料进行模压成型，得到复合材料结构件。
可选地，所述红外加热的温度为300-600℃；所述红外加热的时间为10-100s；所述结构件阳模的温度为40-200℃；所述模压成型的成型压力为20-180kgf/cm2；所述模压成型的时间为0.5-5min。
在本实施例中，所述红外加热和模压成型的工艺条件应使得所述改性复合材料软化，且所述改性复合材料的形变在预设形变程度内，具体可以根据资料文献以及实验数据等进行确定。因此确定，所述红外加热的温度为300-600℃，例如300℃、400℃、500℃、600℃等；所述红外加热的时间为10-100s，例如10s、20s、30s、40s、60s、80s、100s等；所述结构件阳模的温度为40-200℃，例如40℃、75℃、100℃、150℃、200℃等；所述模压成型的成型压力为20-180kgf/cm2，例如，20kgf/cm2、50kgf/cm2、100kgf/cm2、150kgf/cm2、180kgf/cm2等；所述模压成型的时间为0.5-5min，例如0.5min、1min、2min、3min、4min、5min等。
在本实施例中，所述复合材料结构件加工方法包括以下步骤：提供热塑性非金属纤维预浸料和热塑性树脂膜；将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面，得到改性复合材料；对所述改性复合材料进行红外加热和模压成型，得到复合材料结构件。通过在热塑性非金属纤维预浸料表面热压热塑性树脂膜，一方面，可以增加表面树脂层的厚度，有效防止内部的纤维受热拉伸时探出材料表面，避免纤维暴露，从而减少外观不良，另一方面，由于树脂的导热性较差，可以减缓改性复合材料在红外加热与模压成型之间的这段时间的散热速度，减小快速散热导致形变从而导致的外观不良，且，即使模具与改性复合材料之间存在一定温差，由于表面树脂层的导热较慢，可以减小红外加热后的高温材料与较低温的模具相接触时的形变，从而减少外观不良。克服了相关技术中热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料的外观不良率较高的技术缺陷，获得的复合材料结构件的外观更加光滑平整，可以应用于小型电子设备的外观结构件，且无需进行表面喷涂，因此可以简化加工工艺，减少加工成本。
进一步地，本发明还提供了一种复合材料结构件，所述复合材料结构件采用如上所述的复合材料结构件加工方法加工得到。
在一种可实施的方式中，所述复合材料结构件可以为复合材料外观结构件，所述复合材料结构件具有良好的外观，用作外观件时，可以无需进行额外的外观修饰，因此可以简化工艺，降低成本。
本申请提供的壳体，解决了相关技术中热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料的外观不良率较高的技术问题。与现有技术相比，本发明实施例提供的壳体的有益效果与上述实施例的复合材料结构件加工方法的有益效果相同，在此不做赘述。
进一步地，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的复合材料结构件。
在一种可实施的方式中，所述电子设备可以为头戴显示设备、智能穿戴设备等，例如VR/AR眼镜、VR/AR头盔等。
本申请提供的电子设备，解决了相关技术中热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料的外观不良率较高的技术问题。与现有技术相比，本发明实施例提供的电子设备的有益效果与上述实施例的复合材料结构件的有益效果相同，在此不做赘述。
下面以具体的实施例和对比例详细描述本发明的复合材料结构件。值得理解的是，下面描述仅是示例性的，而不是对本发明的具体限制。
实施例1
选择0.5mm热塑性碳纤维预浸料作为基材，热塑性碳纤维预浸料中的树脂为透明的聚碳酸酯，热塑性碳纤维预浸料中的纤维的编织方式为平纹；选择0.1mm的透明的聚碳酸酯膜作为热塑性树脂膜；将热塑性树脂膜置于热塑性碳纤维预浸料表面，放入平板模具中，设置模具温度为150℃，塑化时间为1min，热压成型的压力为30kgf/cm2，热压成型的时间为1min，通过红外的方式进行加热塑化，塑化后进行热压成型，得到改性复合材料；将制得的改性复合材料裁切成结构件所需大小，放入结构件模具中，设置模温为90℃，红外加热温度为400℃，红外加热的时间为1min，热压成型的压力为100kgf/cm2，热压成型的时间为1min，通过红外的方式进行加热塑化，塑化后进行模压成型，得到复合材料结构件。
实施例2
选择0.15mm热塑性玻璃纤维预浸料作为基材，热塑性玻璃纤维预浸料中的树脂为透明的聚碳酸酯，热塑性玻璃纤维预浸料中的纤维的编织方式为单向带；选择0.05mm的透明的聚碳酸酯膜作为热塑性树脂膜；将热塑性树脂膜置于热塑性玻璃纤维预浸料表面，放入平板模具中，设置模具温度为80℃，塑化时间为30s，热压成型的压力为20kgf/cm2，热压成型的时间为0.5min，通过红外的方式进行加热塑化，塑化后进行热压成型，得到改性复合材料；将制得的改性复合材料裁切成结构件所需大小，放入结构件模具中，设置模温为40℃，红外加热温度为300℃，红外加热的时间为10s，热压成型的压力为20kgf/cm2，热压成型的时间为0.5min，通过红外的方式进行加热塑化，塑化后进行模压成型，得到复合材料结构件。
实施例3
选择1.8mm热塑性碳纤维预浸料作为基材，热塑性碳纤维预浸料中的树脂为透明的聚醚醚酮，热塑性碳纤维预浸料中的纤维的编织方式为斜纹；选择0.2mm的透明的聚醚醚酮膜作为热塑性树脂膜；将热塑性树脂膜置于热塑性碳纤维预浸料表面，放入平板模具中，设置模具温度为300℃，塑化时间为5min，热压成型的压力为180kgf/cm2，热压成型的时间为5min，通过红外的方式进行加热塑化，塑化后进行热压成型，得到改性复合材料；将制得的改性复合材料裁切成结构件所需大小，放入结构件模具中，设置模温为200℃，红外加热温度为600℃，红外加热的时间为100s，热压成型的压力为100kgf/cm2，热压成型的时间为5min，通过红外的方式进行加热塑化，塑化后进行模压成型，得到复合材料结构件。
对比例1
选择0.5mm热塑性碳纤维预浸料作为基材，热塑性碳纤维预浸料中的树脂为透明的聚碳酸酯，热塑性碳纤维预浸料中的纤维的编织方式为平纹；将热塑性碳纤维预浸料裁切成结构件所需大小，放入结构件模具中，设置模温为90℃，红外加热温度为400℃，红外加热的时间为1min，热压成型的压力为100kgf/cm2，热压成型的时间为1min，通过红外的方式进行加热塑化，塑化后进行模压成型，得到复合材料结构件。
对实施例以及对比例加工的复合材料结构件进行产品表观状态记录，其中，测试结果如表1所示，复合材料结构件表面的微观照片如图2-图5所示。
表1
由此可知，实施例与对比例相比，复合材料结构件的外观更加光滑平整，可以应用于小型电子设备的外观结构件，且无需进行表面喷涂。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利处理范围内。
Claims (9)
1.一种复合材料结构件加工方法，其特征在于，所述复合材料结构件加工方法包括以下步骤：
提供热塑性非金属纤维预浸料和热塑性树脂膜；
将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面，得到改性复合材料；
对所述改性复合材料进行红外加热和模压成型，得到复合材料结构件，所述红外加热的温度为300-600℃，所述模压成型过程中所使用的结构件阳模的温度为40-200℃，在合模时，所述结构件阳模与所述改性复合材料上的热塑性树脂膜相接触。
2.如权利要求1所述的复合材料结构件加工方法，其特征在于，所述热塑性非金属纤维预浸料包括热塑性树脂和非金属纤维，其中，所述非金属纤维包括碳纤维和玻璃纤维中的至少一种，所述热塑性树脂膜包括聚丙烯、尼龙、聚碳酸酯和聚醚醚酮中的至少一种；
和/或，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维呈编织状，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维编织方式包括单向带、平纹、斜纹和缎纹中的至少一种。
3.如权利要求1所述的复合材料结构件加工方法，其特征在于，所述热塑性树脂膜中的树脂的类型与所述热塑性非金属纤维预浸料中的树脂的类型相同。
4.如权利要求1所述的复合材料结构件加工方法，其特征在于，所述热塑性树脂膜的厚度为0.05-0.2mm。
5.如权利要求1所述的复合材料结构件加工方法，其特征在于，所述将所述热塑性树脂膜热压于所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面，得到改性复合材料的步骤包括：
在所述热塑性非金属纤维预浸料的至少一个表面覆盖所述热塑性树脂膜，将所述热塑性非金属纤维预浸料以及所述热塑性非金属纤维预浸料表面覆盖的所述热塑性树脂膜放入平板模具中，进行塑化和热压成型。
6.如权利要求5所述的复合材料结构件加工方法，其特征在于，所述平板模具的温度为80-300℃；所述塑化的时间为0.5-5min；所述热压成型的压力为20-180kgf/cm2；所述热压成型的时间为0.5-5min。
7.如权利要求1所述的复合材料结构件加工方法，其特征在于，所述对所述改性复合材料进行红外加热和模压成型，得到复合材料结构件的步骤包括：
将所述改性复合材料放置于结构件模腔中，对所述改性复合材料进行红外加热，将结构件阳模合入所述结构件模腔中，对红外加热后的所述改性复合材料进行模压成型，得到复合材料结构件。
8.如权利要求7所述的复合材料结构件加工方法，其特征在于，所述红外加热的时间为10-100s；所述模压成型的成型压力为20-180kgf/cm2；所述模压成型的时间为0.5-5min。
9.如权利要求1-8中任一项所述的复合材料结构件加工方法，其特征在于，所述复合材料结构件的厚度为0.2-2mm。
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