[发明专利]有机韧芯-无机硬壳复合外壳的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种有机韧芯‑无机硬壳复合外壳的制备方法及其应用。先通过注射成型高含量的有机高分子材料韧性芯体，再在芯体表面印刷或喷涂一层聚氨酯丙烯酸酯胶料后紫外光固化得到无机硬壳，有机高分子高含量的注射芯体，保证耐摔性能要求；高无机物的胶料层提供表层耐磨性，结合了有机物高分子材料的韧性与无机纳米粉体的耐磨性能，适用于表壳、手机外壳(背板)、中框等3C消费类电子的结构件的制备。

技术领域

本发明涉及结构件制备领域，具体涉及消费电子外壳结构件制备领域，特别涉及一种有机韧芯-无机硬壳复合外壳的制备方法及其应用。

背景技术

随着手机等消费电子的迅猛发展，消费电子的外壳(背板)等结构件取得了长足的进步，也遇到新的问题。特别是未来5G时代对消费电子外壳(背板)的材质提出了更苛刻的要求。传统金属由于其屏蔽效果，对天线设计带来巨大的挑战，其将不能用于5G外壳(背板)的制造，而塑料其先天的低强度、不耐磨限制了其在大尺寸屏幕、超薄领域的应用，另外随着消费审美的提高，传统单一的金属外壳和塑料材质的外壳(背板)也将难以打动消费者。

申请号为201510940002.3的专利中报道采用氧化锆粉体与粘结剂密炼注射成型后烧结的方法制备消费类电子领域的手机外壳，该方案利用了ZrO₂陶瓷具有良好的硬度、高抗磨性，但是制备手机外壳也有以下缺点：1)陶瓷属于脆性材料，就ZrO₂增韧陶瓷韧性也远远低于金属和塑料，耐摔性能难以通过大屏电子的耐摔性能测试；2)ZrO₂陶瓷的密度高达6.1g/cm³，手机外壳等大屏的制件偏重，不利于消费类电子的轻薄化发展。

另一方面申请号为201510940002.3的专利指出采用PC与无机碳化硅粉混合的方式制备耐磨的手机外壳，该方案可以提高PC树脂的耐磨性能。但其采用单一的混合原料导致为了达到结构件的抗摔性和材料本身有机物与无机粉之间的结合强度，加入的碳化硅粉仅为10～40份，耐磨性也主要以有机PC材料承担，耐磨性能的提高有限；另外该技术方案中未公开制备方法，导致根据现有技术实施困难。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种有机韧芯-无机硬壳复合外壳的制备方法及其应用。该方法是通过注射成型高含量有机高分子材料韧性芯体，再在芯体表面印刷或喷涂一层聚氨酯丙烯酸酯胶料后紫外固化得到无机硬壳，高有机高分子含量的注射芯体，保证耐摔性能要求；高无机物含量的胶料层提供表层耐磨性，结合了有机物高分子材料的韧性与无机纳米粉体的耐磨性能。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种有机韧芯-无机硬壳复合外壳的制备方法，包括以下步骤：

a)将无机纳米粉体使用表面改性剂进行表面改性处理；

b)称取重量百分比50％～75％的有机高分子材料，称取重量百分比25％～50％的步骤a)得到的无机纳米粉体，将有机高分子材料和无机纳米粉加入密炼机中负压下密炼得到喂料；

c)将经步骤b)得到的喂料在模具模腔负压下注射成型第一外壳毛坯；

d)称取重量百分比60％～75％的步骤a)得到的无机纳米粉体、称取11％～20％的聚氨酯丙烯酸酯、11％～19％的稀释单体和1％～3％的光引发剂，将称取的无机纳米粉体、聚氨酯丙烯酸酯、稀释单体与光引发剂混合均匀得到胶料；

e)在第一外壳毛坯表面印刷或喷涂20μm～300μm厚的胶料层，使用紫外光照射使胶料层固化得到第二外壳毛坯；

f)将经步骤e)处理的第二外壳毛坯经机加工处理。

优选的，步骤b)中的无机纳米粉体重量百分比为60％～65％、聚氨酯丙烯酸酯重量百分比为17％～20％、稀释单体重量百分比为17％～19％、光引发剂的重量百分比为1％～3％。