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壳体及其制备方法和电子设备与流程

2021-10-16 01:47:00 来源:中国专利 TAG:壳体 电子设备 电子产品 制备方法


1.本技术属于电子产品技术领域,具体涉及壳体及其制备方法和电子设备。


背景技术:

2.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。


技术实现要素:

3.鉴于此,本技术提供了一种壳体及其制备方法和电子设备。
4.第一方面,本技术提供了一种壳体,所述壳体包括聚合物陶瓷层,所述聚合物陶瓷层包括陶瓷颗粒和聚合物,所述陶瓷颗粒的表面具有凹陷结构,所述聚合物填充所述凹陷结构。
5.第二方面,本技术提供了一种壳体的制备方法,包括:
6.将陶瓷颗粒进行改性,得到改性陶瓷颗粒,其中所述陶瓷颗粒的表面具有凹陷结构;
7.所述改性陶瓷颗粒和聚合物共混,经密炼造粒形成注塑喂料;
8.所述注塑喂料经注塑得到聚合物陶瓷片,压合所述聚合物陶瓷片得到聚合物陶瓷层,制得壳体,其中所述聚合物填充所述凹陷结构。
9.第三方面,本技术提供了一种电子设备,包括第一方面所述的壳体。
10.本技术提供了一种壳体,该壳体中的陶瓷颗粒表面具有凹陷结构,聚合物填充凹陷结构,有利于增加陶瓷颗粒与聚合物之间的接触面积,提高陶瓷颗粒与聚合物的界面粘附性能,进而有利于提高壳体的力学性能,并且壳体具有陶瓷质感,更有利于壳体的应用;该壳体的制备方法简单,易于操作,可实现工业化生产;具有该壳体的电子设备的力学性能优异,产品竞争力强,更能够满足用户需求。
附图说明
11.为了更清楚地说明本技术实施方式中的技术方案,下面将对本技术实施方式中所需要使用的附图进行说明。
12.图1为本技术一实施方式提供的壳体的结构示意图。
13.图2为本技术一实施方式提供的陶瓷颗粒的截面示意图。
14.图3为本技术另一实施方式提供的陶瓷颗粒的截面示意图。
15.图4为本技术另一实施方式提供的壳体的结构示意图。
16.图5为本技术一实施方式提供的壳体的制备方法流程图。
17.图6为本技术另一实施方式提供的壳体的制备方法流程图。
18.图7为本技术又一实施方式提供的壳体的制备方法流程图。
19.图8为本技术一实施方式提供的电子设备的结构示意图。
20.图9为本技术一实施方式提供的电子设备的结构组成示意图。
21.图10为实施例1制得的壳体的内部示意图。
22.图11为对比例1制得的壳体的内部示意图。
具体实施方式
23.以下是本技术的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。
24.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技术的不同结构。为了简化本技术的公开,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技术。此外,本技术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,本技术提供了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。
25.请参阅图1,为本技术一实施方式提供的壳体的结构示意图,壳体100包括聚合物陶瓷层10,聚合物陶瓷层10包括陶瓷颗粒和聚合物,陶瓷颗粒的表面具有凹陷结构,聚合物填充凹陷结构。
26.在本技术中,陶瓷颗粒的表面具有凹陷结构,提高了聚合物与陶瓷颗粒之间的接触面积,并且聚合物填充凹陷结构,使得陶瓷颗粒和聚合物之间发生啮合固定,促进了陶瓷颗粒与聚合物之间的界面粘合强度,提高了整体结构的强度和韧性,从而有利于提升壳体100的力学性能。相关技术中,陶瓷颗粒的表面较为光滑,表面摩擦系数小,相对运动阻碍较小,使得陶瓷颗粒和聚合物之间容易发生分离,从而降低了两者之间的粘附强度以及整体结构的力学性能,本技术提供的壳体100中陶瓷颗粒与聚合物之间的结合性能好,提升了壳体100的力学性能。相较于塑料壳,本技术提供的壳体100具有陶瓷颗粒,从而提升了壳体100的硬度、耐磨性和光泽度,并且具有陶瓷的高级质感,提升产品竞争力;相较于陶瓷壳,本技术提供的壳体100具有聚合物,提高壳体100的韧性和介电性能,同时降低了壳体100的质量,符合轻薄化的需要。
27.在本技术实施方式中,凹陷结构包括凹坑和孔洞结构中的至少一种。可以理解的,凹坑使陶瓷颗粒表面呈现凹凸不平的效果,增加陶瓷颗粒与聚合物之间的接触面积;孔洞结构使陶瓷颗粒具有孔隙,聚合物能够渗入到陶瓷颗粒内部,增加陶瓷颗粒与聚合物之间的接触面积,提高陶瓷颗粒与聚合物之间的啮合固定,提升陶瓷颗粒与聚合物之间界面的粘附强度,从而有利于提升壳体100的力学性能。在本技术中,凹陷结构的开口截面形状可以但不限于为圆形、椭圆形、正方形、长方形、菱形、不规则形状等。
28.在本技术中,陶瓷颗粒中的孔洞结构可以是规则结构,也可以是不规则结构。在本技术实施方式中,孔洞结构包括通孔和盲孔中的至少一种。可以理解的,本技术陶瓷颗粒表面的孔洞结构连接陶瓷颗粒内部和陶瓷颗粒外部。在本技术一实施例中,孔洞结构的孔径为20nm

200nm。进一步的,孔洞结构的孔径为50nm

180nm。更进一步的,孔洞结构的孔径为75nm

150nm。具体的,孔洞结构的孔径可以但不限于为20nm、40nm、65nm、80nm、100nm、
115nm、120nm、130nm、145nm或150nm。上述孔洞结构的孔径既有利于聚合物的嵌入,又不会影响陶瓷颗粒的颗粒强度,从而有利于壳体100性能的提升。在本技术中,孔洞结构可以包括主干以及与主干相连的至少一个分支,其中主干与陶瓷颗粒的外部直接连通,分支通过主干与陶瓷颗粒的外部连通;多个孔洞结构在陶瓷颗粒内部可以连通。
29.在本技术实施方式中,陶瓷颗粒的孔隙率小于或等于20%。具有上述孔隙率的陶瓷颗粒既能够提高聚合物与陶瓷颗粒的接触面积,使得聚合物和陶瓷颗粒之间的粘附性能提升,同时又保证了陶瓷颗粒的颗粒强度。进一步的,陶瓷颗粒的孔隙率为5%

20%,进一步提高陶瓷颗粒的比表面积,有利于壳体100力学性能的提升。具体的,陶瓷颗粒的孔隙率可以但不限于为5%、7%、9%、10%、12%、13%、15%、16%、17%、18%或20%等。
30.请参阅图2,为本技术一实施方式提供的陶瓷颗粒的截面示意图,其中陶瓷颗粒的表面具有多个凹坑,使得陶瓷颗粒呈现凹凸不平的效果,提高了陶瓷颗粒表面的粗糙度,增大了聚合物与陶瓷颗粒的接触面积。请参阅图3,为本技术另一实施方式提供的陶瓷颗粒的截面示意图,其中陶瓷颗粒具有孔洞结构,孔洞结构包括通孔和盲孔,从而提高了陶瓷颗粒的孔隙率,有利于聚合物与陶瓷颗粒之间的接触。
31.在本技术实施方式中,陶瓷颗粒的粒径d50为0.5μm

2μm。上述粒径的陶瓷颗粒有利于提高壳体100的细腻质感、壳体100的强度和硬度。进一步的,陶瓷颗粒的粒径d50为0.8μm

1.7μm。更进一步的,陶瓷颗粒的粒径d50为1μm

1.5μm。具体的,陶瓷颗粒的粒径可以但不限于为0.5μm、0.6μm、0.9μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.6μm或1.8μm。在本技术中,可以通过激光粒度仪检测陶瓷颗粒的粒径d50。在本技术中,陶瓷颗粒的形状可以但不限于为球体、类球体、正方体、不规则立方体等。在本技术一实施例中,凹陷结构的深度大于或等于5nm。在本技术中,凹陷结构的深度为凹陷结构的内壁至凹陷结构开口处的最大垂直距离。可以理解的,当凹陷结构为通孔时,通孔深度的最大值为陶瓷颗粒的粒径。进一步的,凹陷结构的深度为5nm

200nm,有利于提高陶瓷颗粒的比表面积,增大与聚合物的接触,提升陶瓷颗粒与聚合物之间的界面结合性能。
32.在本技术实施方式中,陶瓷颗粒的比表面积大于或等于3m2/g。在本技术中陶瓷颗粒表面具有凹陷结构,从而提升了陶瓷颗粒的比表面积,进而有利于增加聚合物与陶瓷颗粒的接触面积以及两者之间的粘附强度。在本技术一实施例中,陶瓷颗粒的粒径d50为0.5μm时,陶瓷颗粒的比表面积大于或等于3m2/g。进一步的,陶瓷颗粒的粒径d50为0.5μm时,陶瓷颗粒的比表面积大于或等于5m2/g。在本技术另一实施例中,陶瓷颗粒表面仅具有凹坑时,陶瓷颗粒的比表面积大于或等于3m2/g。进一步的,陶瓷颗粒的比表面积大于或等于5m2/g。在一具体实施例中,陶瓷颗粒表面仅具有凹坑时,陶瓷颗粒的比表面积为3m2/g

10m2/g。在本技术又一实施例中,当陶瓷颗粒表面具有孔洞结构时,陶瓷颗粒的比表面积大于或等于20m2/g。进一步的,陶瓷颗粒的比表面积为20m2/g

150m2/g。在一具体实施例中,陶瓷颗粒的粒径d50为0.5μm时,陶瓷颗粒的比表面积大于或等于20m2/g。具体的,当陶瓷颗粒表面具有孔洞结构时,陶瓷颗粒的比表面积可以但不限于为20m2/g、30m2/g、40m2/g、50m2/g、60m2/g、70m2/g、80m2/g、90m2/g、100m2/g、120m2/g、130m2/g、140m2/g或150m2/g等。在本技术中,采用gb/t19587

2017标准对陶瓷颗粒的比表面积和孔隙率进行检测。
33.在本技术实施方式中,聚合物陶瓷层10中陶瓷颗粒的质量占比为50%

90%。聚合物陶瓷层10中陶瓷颗粒的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,
聚合物陶瓷层10中陶瓷颗粒的含量为60%

85%。在另一实施例中,聚合物陶瓷层10中陶瓷颗粒的含量为65%

80%。具体的,聚合物陶瓷层10中陶瓷颗粒的含量可以但不限于为55%、60%、65%、70%、72%、75%、80%或85%等。在本技术实施方式中,陶瓷颗粒包括zro2、al2o3、tio2、zno、caco3、si3n4、si和sio2中的至少一种。上述陶瓷颗粒耐高温、硬度高、强度佳,容易在表面形成凹陷结构,有利于壳体100性能的提升。在本技术实施方式中,陶瓷颗粒的折射率大于2。通过设置具有高折射率的陶瓷颗粒,从而提高壳体100表面光泽度和陶瓷质感,使得壳体100的外观更接近于陶瓷壳。
34.在本技术中,聚合物陶瓷层10中聚合物交联呈三维网状结构,提升壳体100内部结合力和韧性。在本技术实施方式中,聚合物陶瓷层10中聚合物的质量占比为10%

50%。进一步的,聚合物陶瓷层10中聚合物的质量占比为10%

35%。更进一步的,聚合物陶瓷层10中聚合物的质量占比为15%

30%。具体的,聚合物陶瓷层10中聚合物的质量占比可以但不限于为12%、15%、18%、20%、25%、32%、37%、40%、45%、48%或50%等。采用上述含量的聚合物,既能够提升壳体100内部的韧性、减轻壳体100的重量,同时不会影响壳体100的陶瓷质感。在本技术实施方式中,聚合物包括聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯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,陶瓷颗粒以及聚合物的材质还可以选择适用于制备壳体100的、上述未列举的其他材料。
35.在本技术实施方式中,聚合物陶瓷层10还可以具有着色剂,从而使得壳体100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,聚合物陶瓷层10中着色剂的质量含量小于或等于10%,从而既能够改善聚合物陶瓷层10的颜色,同时又不会影响陶瓷颗粒和聚合物的含量。进一步的,聚合物陶瓷层10中着色剂的质量含量为0.5%

10%。
36.请参阅图4,为本技术另一实施方式提供的壳体的结构示意图,壳体100还可以包括保护层20,保护层20设置在聚合物陶瓷层10的表面。壳体100在使用过程中具有相对设置的内表面和外表面,保护层20位于外表面一侧,从而在壳体100的使用中起到保护作用。具体的,保护层20可以但不限于为抗指纹层、硬化层等。具体的,保护层20的厚度可以但不限于为5nm

20nm。在一实施例中,保护层20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20包括硬化层。通过设置硬化层进一步提升壳体100的表面硬度。硬化层。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。
37.在本技术中,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;在一实施方式中,壳体100可以作为电子设备200的外壳、中框、装饰件等,如作为手机、平板电脑、笔记本电脑、手表、mp3、mp4、gps导航仪、数码相机的外壳等。本技术实施方式中
的壳体100可以为2d结构、2.5d结构、3d结构等,具体可以根据需要进行选择。在一实施例中,壳体100作为手机后盖使用时,壳体100的厚度为0.6mm

1.2mm。具体的,壳体100的厚度可以但不限于为0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm或1.2mm。在另一实施例中,壳体100作为手机后盖使用时,壳体100包括主体部和设置在主体部边缘的延伸部,延伸部向主体部弯折;此时壳体100呈曲面状。
38.在本技术中,采用落球冲击性能测试检测壳体100的性能,其中,落球为32g的不锈钢球,壳体100厚度为0.8mm。在一实施例中,将壳体100支撑于治具上,其中壳体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壳体100表面上的待检测点,记录使壳体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壳体100表面的四角和中心共五个检测点,记录使壳体100破碎的高度为落球高度。在本技术实施方式中,落球高度大于或等于65cm。进一步的,落球高度为65cm

110cm。更进一步的,落球高度为80cm

110cm。
39.本技术通过采用gb/t 6569

2006标准对壳体100的四点弯曲的抗弯强度进行检测。在本技术实施方式中,壳体100的抗弯强度大于400mpa。进一步的,壳体100的抗弯强度为410mpa

550mpa。具体的,壳体100的抗弯强度可以但不限于为420mpa、450mpa、470mpa、500mpa、520mpa、530mpa、540mpa或550mpa等。
40.本技术通过采用gb/t 25995

2010标准对壳体100的气孔率进行检测。在本技术实施方式中,壳体100的气孔率小于1%。即壳体100的致密度大于或等于99%。壳体100的低气孔率保证了壳体100内部的结合强度,有利于壳体100机械性能的提升。进一步的,壳体100的气孔率小于0.5%。进一步提升壳体100的致密性。
41.在本技术实施方式中,壳体100的表面粗糙度小于0.1μm。通过提供表面粗糙度小的壳体100,进而有利于增强其陶瓷质感,提升外观效果,更有利于壳体100的使用。进一步的,壳体100的表面粗糙度为0.02μm

0.08μm。
42.请参阅图5,为本技术一实施方式提供的壳体的制备方法流程图,该制备方法用于制备上述任一实施方式中的壳体100,包括:
43.s101:将陶瓷颗粒进行改性,得到改性陶瓷颗粒,其中陶瓷颗粒的表面具有凹陷结构。
44.s102:改性陶瓷颗粒和聚合物共混,经密炼造粒形成注塑喂料。
45.s103:注塑喂料经注塑得到聚合物陶瓷片,压合聚合物陶瓷片得到聚合物陶瓷层,制得壳体,其中聚合物填充凹陷结构。
46.本技术提供的壳体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壳体100,有利于其应用。
47.在s101中,陶瓷颗粒的改性可以改善陶瓷颗粒与聚合物之间相容性,使得聚合物能够完全填充至陶瓷颗粒的凹陷结构中,例如有利于聚合物填充凹坑、渗入孔洞结构中等,从而使得陶瓷颗粒和聚合物之间产生啮合固定,提高两者的界面粘附力,进而提高壳体100的力学性能。
48.在本技术实施方式中,陶瓷颗粒的改性包括:将陶瓷颗粒与表面改性剂混合、干燥后得到改性陶瓷颗粒。在本技术中,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。在一实施例
中,可以选择偶联剂进行改性。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。进一步的,表面改性剂还包括分散剂。具体的,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,表面改性剂的质量占陶瓷颗粒的质量的0.5%

3%,从而可以使得陶瓷颗粒的表面改性完全,并且不会造成表面改性剂之间发生团聚。进一步的,表面改性剂质量占陶瓷颗粒质量的0.7%

2.5%。具体的,表面改性剂质量占陶瓷颗粒质量的0.8%、1%、1.5%、2%、2.3%、2.5%、2.7%或3%等。例如,偶联剂质量占陶瓷颗粒质量的0.5%

3%等。在一具体实施例中,通过将陶瓷颗粒、表面改性剂与砂磨珠混合研磨进行改性。具体的,砂磨珠的粒径可以但不限于为0.5nm

10nm,砂磨珠可以但不限于为锆珠。进一步的,研磨包括在300r/min

1500r/min,研磨循环次数为10次

100次,研磨时间为5min/循环

30min/循环。在另一具体实施例中,将表面改性剂溶于醇溶剂中、水中或醇水混合溶剂中,然后加入陶瓷颗粒进行混合砂磨和干燥即可。
49.在s102中,通过将改性陶瓷颗粒和聚合物共混、密炼造粒形成注塑喂料,有利于后续注塑的进行。在一实施例中,聚合物包括聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。可以理解的,还可以选择其他适用于壳体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颗粒进行改性,更有利于提高聚合物和陶瓷颗粒之间的相容性。
50.可以理解的,改性陶瓷颗粒和聚合物共混时,改性陶瓷颗粒和聚合物的混合比例可以根据聚合物陶瓷层10中各物质的含量进行选择,对此不作限定。在一实施例中,陶瓷颗粒和聚合物的质量比为1

10,有利于制得硬度高、韧性好,且光泽度高、陶瓷质感强的聚合物陶瓷层10。在本技术实施方式中,共混包括采用干法或湿法研磨的方式进行,如采用球磨机或砂磨机进行。在一实施例中,通过干法进行共混,有利于提高共混效率。在一具体实施例中,将改性陶瓷颗粒、聚合物和球磨珠一同置于干法球磨机中进行研磨2h

10h。在本技术中,密炼造粒有利于注塑过程的进行,例如可以将共混后的混合物置于密炼造粒一体机中进行密炼造粒。在一实施例中,密炼造粒的温度高于所选用的聚合物的熔点,且低于所选用的聚合物的分解温度。具体的,密炼造粒的温度可以但不限于为200℃

350℃,密炼造粒的时间可以但不限于为1h

12h。进一步的,密炼过程为负压状态,压力绝对值小于0.01mpa,从而有效防止所选用的聚合物被氧化,并且可以有效促进副反应生成的气体的排除。
51.在s103中,通过将注塑喂料进行注塑、压合得到聚合物陶瓷层10,制得壳体100。
52.在本技术中,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厚度可以根据需要进行选择,同时后续压合和加工过程中聚合物陶瓷片的厚度会有所减小,因此,在注塑时可增加聚合物陶瓷片的厚度。在本技术中,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,同时还提高了陶瓷颗粒与聚合物之间的接触,提升两者之间的粘附力。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。
53.在本技术实施方式中,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孔隙率,提高陶瓷颗粒与聚合物之间的接触面积,有利于聚合物完全填充陶瓷颗粒表面的凹陷结构中,提高陶瓷颗粒与聚合物之间的界面粘附力。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。在本技术中,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,从而消除聚合物陶瓷片内的气孔,提高陶瓷颗粒和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。在本技术中,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,可以进一步降低聚合物陶瓷片的气孔率,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装入包套中,抽去吸附在坯体表面及内部空隙和包套内的气体,真空密封后置于有加热炉的压力容器中进行温等静压。
54.请参阅图6,为本技术另一实施方式提供的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壳体100,包括:
55.s201:将陶瓷颗粒前体进行前处理,得到陶瓷颗粒,其中前处理包括研磨和化学刻蚀中的至少一种,陶瓷颗粒的表面具有凹陷结构。
56.s202:将陶瓷颗粒进行改性,得到改性陶瓷颗粒。
57.s203:改性陶瓷颗粒和聚合物共混,经密炼造粒形成注塑喂料。
58.s204:注塑喂料经注塑得到聚合物陶瓷片,压合聚合物陶瓷片得到聚合物陶瓷层,制得壳体,其中聚合物填充凹陷结构。
59.可以理解的,s202、s203和s204的详细描述请参见上述实施方式中s101、s102和s103对应部分的描述,在此不再赘述。
60.在s201中,通过研磨和化学刻蚀中的至少一种前处理工艺处理陶瓷颗粒前体,从而得到表面具有凹陷结构的陶瓷颗粒。可以理解的,陶瓷颗粒前体和陶瓷颗粒的区别在于是否经过前处理,陶瓷颗粒前体的表面较为光滑,陶瓷颗粒前体的比表面积小于陶瓷颗粒的比表面积。在本技术中,通过研磨、化学刻蚀处理改变陶瓷颗粒前体的表面状态,使得陶瓷颗粒前体上产生凹坑和/或孔洞结构,获得陶瓷颗粒。
61.在本技术一实施方式中,采用研磨的方式处理陶瓷颗粒前体,得到陶瓷颗粒,陶瓷颗粒的表面具有凹陷结构。在本技术一实施例中,研磨转速为50r/min

200r/min,研磨珠的粒径为0.5mm

10mm,研磨时间小于30min。通过上述研磨工艺可以得到表面具有凹坑的陶瓷颗粒,同时研磨时间较短,不过改变陶瓷颗粒的粒径,使得陶瓷颗粒既能够保持原有的粒径,同时提高了比表面积,从而增加了与聚合物之间的接触面积,有利于提高陶瓷颗粒与聚合物之间的粘附性。进一步的,研磨中研磨转速为80r/min

170r/min,研磨珠的粒径为1mm

8mm,研磨时间为10min

25min。更进一步的,研磨中研磨转速为100r/min

150r/min,研磨珠的粒径为2mm

7mm,研磨时间为12min

20min。在本技术一实施例中,陶瓷颗粒前体与研磨珠的质量比为1:(2

5),有利于陶瓷颗粒前体的充分研磨,得到比表面积增加的陶瓷颗粒。具体的,陶瓷颗粒前体与研磨珠的质量比可以但不限于为1:2、1:3、1:4或1:5等。在一具体实施例中,可以将陶瓷颗粒前体以及研磨珠置于研磨机中进行研磨处理,研磨珠可以但不限于为锆珠等。在本技术实施例中,通过研磨可以获得粒径d50为0.5μm

2μm、比表面积大于或等于3m2/g的陶瓷颗粒。进一步的,陶瓷颗粒的比表面积为3m2/g

10m2/g。在本技术另一实施
例中,还可以采用其他研磨工艺,如提高研磨转速、加大研磨时间等,从而得到具有孔洞结构的陶瓷颗粒,在此不再赘述。
62.在本技术另一实施方式中,采用化学刻蚀的方式处理陶瓷颗粒前体,得到陶瓷颗粒,陶瓷颗粒的表面具有凹陷结构。在本技术中,通过化学刻蚀可以提高陶瓷颗粒前体的表面粗糙度,并使陶瓷颗粒前体上产生凹坑和/或孔洞结构,从而得到陶瓷颗粒。可以理解的,采用化学刻蚀液进行化学刻蚀,化学刻蚀液选择能够与陶瓷颗粒前体产生化学反应的物质,如酸液、碱液等;可以选择能够与陶瓷颗粒前体发生缓慢化学反应的刻蚀液,进而更好地控制刻蚀过程的缓慢进行。具体的,刻蚀液可以但不限于为盐酸、硫酸、醋酸、次氯酸、氢氧化钠、氨水等。在一具体实施例中,氧化锆陶瓷颗粒前体可以选择盐酸或氢氧化钠进行化学刻蚀,氧化铝陶瓷颗粒前体可以选择氢氧化钠溶液或硫酸进行化学刻蚀,氧化锌陶瓷颗粒前体可以选择醋酸或次氯酸进行化学刻蚀。在本技术中,陶瓷颗粒前体与化学刻蚀液的混合比例根据所需刻蚀的陶瓷颗粒前体的量与化学刻蚀液反应的化学计量比计算得到。在本技术一实施例中,化学刻蚀的温度为0℃

80℃,时间为0.5h

5h,有利于孔洞结构的形成,提高陶瓷颗粒的比表面积和孔隙率。进一步的,化学刻蚀的温度为20℃

60℃,时间为1h

3.5h。在化学刻蚀过程中保持搅拌,以利于陶瓷颗粒前体的均匀刻蚀,得到形貌均一的陶瓷颗粒。在一具体实施例中,将陶瓷颗粒前体与化学刻蚀液混合,在0℃

80℃搅拌0.5h

5h后,经过滤和干燥得到陶瓷颗粒。在本技术实施例中,通过化学刻蚀可以获得粒径d50为0.5μm

2μm、比表面积大于或等于20m2/g的陶瓷颗粒。进一步的,陶瓷颗粒的比表面积为20m2/g

150m2/g。在本技术另一实施例中,还可以采用其他化学刻蚀工艺,如降低化学刻蚀温度、减小化学刻蚀时间等,从而得到具有凹坑的陶瓷颗粒,在此不再赘述。
63.可以理解的,上述研磨、化学刻蚀工艺仅仅作为示例,用于帮助理解本技术;依据本技术的思想,本领域技术人员还可以通过上述研磨、化学刻蚀工艺之外的其他工艺获得本技术中具有凹陷结构的陶瓷颗粒,这也在本技术的保护范围内。
64.请参阅图7,为本技术又一实施方式提供的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壳体100,包括:
65.s301:将陶瓷颗粒进行改性,得到改性陶瓷颗粒,其中陶瓷颗粒的表面具有凹陷结构。
66.s302:改性陶瓷颗粒和聚合物共混,经密炼造粒形成注塑喂料。
67.s303:注塑喂料经注塑得到聚合物陶瓷片,压合聚合物陶瓷片后进行热处理得到聚合物陶瓷层,制得壳体,其中聚合物填充凹陷结构。
68.可以理解的,s301和s302的详细描述请参见上述实施方式中s101和s102对应部分的描述,在此不再赘述。
69.在s303中,在压合后还包括热处理。通过热处理进一步促进聚合物分子链发生扩链、交联等反应,实现结晶度和交联度的有效调控,进一步提升强韧性。在本技术中,通过选择的聚合物的具体结晶、交联和降解性质确定热处理温度;例如热处理温度大于聚合物的熔融温度,且小于聚合物的分解温度。在一实施例中,热处理的温度为100℃

360℃,热处理的时间为5h

48h。在一具体实施例中,当聚合物为聚苯硫醚时,可以进行热处理,热处理的温度为100℃

360℃,热处理的时间为5h

48h。进一步的,热处理的温度为270℃

360℃。具体的,热处理可以在惰性气氛下进行,也可以在空气中进行,发生氧化交联。
70.在本技术一实施方式中,壳体100的制备方法还包括对壳体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壳体100。例如,通过cnc加工使得壳体100更加平整。在本技术另一实施方式中,壳体100的制备方法还包括对壳体100进行打磨处理。通过对壳体100表面进行抛光研磨,从而降低壳体100表面的粗糙度,提高壳体100表面的陶瓷质感。在一实施例中,壳体100的表面粗糙度小于0.1μm。通过提供表面粗糙度小的壳体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,壳体100的表面粗糙度为0.02μm

0.08μm。
71.在本技术一实施方式中,壳体100的制备方法还包括在聚合物陶瓷层10表面喷涂或蒸镀保护材料,形成保护层20。在一实施例中,通过在聚合物陶瓷层10表面蒸镀抗指纹材料,形成抗指纹层,提升壳体100的抗指纹效果。
72.本技术还提供了一种电子设备200,包括上述任一实施方式中的壳体100。可以理解的,电子设备200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8,为本技术一实施方式提供的电子设备的结构示意图,其中,电子设备200包括壳体100。该壳体100可以提升电子设备200的力学性能,并且电子设备200具有陶瓷质感的外观,具有优异的产品竞争力。请参阅图9,为本技术一实施方式提供的电子设备的结构组成示意图,电子设备200的结构可以包括rf电路210、存储器220、输入单元230、显示单元240、传感器250、音频电路260、wifi模块270、处理器280以及电源290等。其中,rf电路210、存储器220、输入单元230、显示单元240、传感器250、音频电路260、wifi模块270分别与处理器280连接;电源290用于为整个电子设备200提供电能。具体而言,rf电路210用于接发信号;存储器220用于存储数据指令信息;输入单元230用于输入信息,具体可以包括触控面板以及操作按键等其他输入设备;显示单元240可以包括显示屏等;传感器250包括红外传感器、激光传感器等,用于检测用户接近信号、距离信号等;扬声器261以及传声器262通过音频电路260与处理器280连接,用于接发声音信号;wifi模块270则用于接收和发射wifi信号;处理器280用于处理电子设备200的数据信息。
73.以下通过具体实施例及对比例对本技术实施提供的壳体的制备方法以及制得壳体的性能做进一步的说明。
74.实施例1
75.一种壳体,包括al2o3和聚苯硫醚(pps),其中,壳体中al2o3的质量占比为60%,al2o3的粒径d50为0.8μm,制备壳体的al2o3经过了化学刻蚀处理,其表面具有孔洞结构,al2o3的比表面积为35m2/g,al2o3的孔隙率为8%。请参阅图10,为实施例1制得的壳体的内部示意图,其中al2o3颗粒具有多孔结构,al2o3颗粒均匀分散在聚苯硫醚中,聚苯硫醚嵌入多孔结构中。
76.实施例2
77.一种壳体,包括al2o3和聚苯硫醚,其中,壳体中al2o3的质量占比为60%,al2o3的粒径d50为0.8μm,制备壳体的al2o3经过了研磨处理,其表面具有凹坑,al2o3的比表面积为4.1m2/g,al2o3的孔隙率为0.5%。
78.实施例3
79.一种壳体,包括al2o3和聚苯硫醚,其中,壳体中al2o3的质量占比为60%,al2o3的粒径d50为0.8μm,al2o3具有孔洞结构,al2o3的比表面积为56m2/g,al2o3的孔隙率为14%。
80.实施例4
81.一种壳体,包括al2o3和聚苯硫醚,其中,壳体中al2o3的质量占比为60%,al2o3的粒径d50为0.8μm,al2o3具有孔洞结构,al2o3的比表面积为81m2/g,al2o3的孔隙率为20%。
82.实施例5
83.一种壳体,包括al2o3和聚苯硫醚,其中,壳体中al2o3的质量占比为60%,al2o3的粒径d50为0.8μm,al2o3具有孔洞结构,al2o3的比表面积为56m2/g,al2o3的孔隙率为30%。
84.对比例1
85.一种壳体,包括al2o3和聚苯硫醚,其中,壳体中al2o3的质量占比为60%,al2o3的粒径d50为0.8μm,制备壳体的al2o3未经前处理,其表面光滑,al2o3的比表面积为2.2m2/g,al2o3的孔隙率为0.2%。请参阅图11,为对比例1制得的壳体的内部示意图,其中al2o3颗粒表面光滑,al2o3颗粒均匀分散在聚苯硫醚中。
86.性能检测
87.采用gb/t 6569

2006对上述实施例和对比例提供的壳体进行四点弯曲测试,获得壳体的抗弯强度;提供上述实施例和对比例中的壳体,壳体尺寸均为150mm
×
73mm
×
0.8mm,分别将上述壳体支撑于治具上(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,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。
88.表1性能检测结果
[0089][0090][0091]
本技术实施例中使用的al2o3均经过了前处理,al2o3表面具有凹坑或孔洞结构,制得壳体的抗弯强度高和落球高度值大,壳体具有优异的强度和韧性。对比例1采用未经处理的al2o3,制得的壳体的性能低于本技术实施例制得的壳体的性能。因此,相较于对比例,本技术提供的壳体的力学性能优异,有利于其应用。
[0092]
以上对本技术实施方式所提供的内容进行了详细介绍,并对本技术的原理及实施方式进行了阐述与说明,但以上说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本技术的思想,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技术的限制。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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