CN110358277A - 一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料、手机壳及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，所述免涂喷聚碳酸酯材料由聚碳酸酯、抗氧化剂、色粉、金属铝颜料和增韧剂组成，且上述材料的质量百分比分别为：聚碳酸酯：90％‑94％；增韧剂：1.3％‑3％；抗氧化剂：0.5％‑1％；金属铝颜料：1.8％‑3％；色粉：1.5％‑3％；现有的免喷涂材料柔韧性较弱，应用在手机壳上难以对手机进行有效的保护，本发明通过对免喷涂材料进行改性，在材料中加入脂肪族聚碳酸酯以增强其柔韧性，且增强了免喷涂聚碳材料的流动性，以消除传统免喷涂聚碳酸酯手机壳的结合线，保证手机质量外观完整性。
Description
技术领域
本发明涉及手机壳领域，尤其涉及一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料、 手机壳及其制备方法。
背景技术
免喷涂材料注塑成型，目前已广泛应用于汽车行业和电器行业的制造，优点 是不会掉漆，且可减少工序和减少传统的喷涂污染，其成型的产品自带珠光效 果、半透明的效果。
手机壳，是对手机外观进行保护或装饰的装饰品，随着手机行业的不断发展， 人们对手机壳的要求亦随之提高，因此对手机壳外观的要求亦随着提高。免喷涂 材料的高光和金属光泽的应用正好能满足这个需求，但是受到现有免喷涂材料的 性能的影响，一般的免喷涂材料的柔韧性较弱，难以对手机进行有效的保护；不 同于电器领域，手机壳的使用频率比较高，通常需要随身携带，随着使用时间的 增长，手机壳容易出现发黄老化的现象，影响外观，因此免喷涂材料在手机壳的 领域应用较少。
在手机壳生产领域中，受材料与工艺所限，常规的手机壳材料流动性较弱， 企业生产一个手机壳通常需要设计两个以上的进胶位以保证注塑成型的质量，因 此在注塑成型后，在手机壳表面会形成结合线，从而影响手机壳的外观效果。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种增强流 动性和柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料。
本发明的另一个目的在于提供一种增强柔韧性和抗氧化性，消除表面结合线 和保证外观质量的手机壳及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，所述免涂喷聚碳酸酯材料由聚碳酸 酯、抗氧化剂、色粉、金属铝颜料和增韧剂组成，且上述材料的质量百分比分别 为：
聚碳酸酯：90％-94％；
增韧剂：1.3％-3％；
抗氧化剂：0.5％-1％；
金属铝颜料：1.8％-3％；
色粉：1.5％-3％。
优选地，所述增韧剂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烃弹性体、乙烯-丙烯酸 丁酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物的一种或一种以上的混合物，所 述增韧剂增加了材料的韧性和强度，有助于提高手机壳对手机的包裹性，起到缓 冲的作用。
进一步地，增韧剂为聚甲基丙烯酸甲酯与聚烯烃弹性体的混合物。
更进一步地，增韧剂为聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和甲基 丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物的混合物。
优选地，所述聚碳酸酯包括芳香族聚碳酸酯和脂肪族聚碳酸酯，所述芳香族 聚碳酸酯和脂肪聚碳酸酯的重量比为8-9:0.88-1，脂肪族聚碳酸酯的链段无刚 性基团，与芳香族聚碳酸酯相比，其分子链较柔顺，加入脂肪族聚碳酸酯有助于 增强材料的柔顺性，提高材料的折弯性能和抗冲击性能，增强材料的使用寿命。
优选地，所述芳香族聚碳酸酯采用芳香族聚碳酸酯/二氧化硅/氧化锌纳米复 合材料，该纳米复合材料相对于一般的芳香族聚碳酸酯，显著提高了聚碳酸酯耐 紫外光老化性能，降低了材料的黄化值，同时不影响其拉伸变形的强度。
优选地，所述色粉采用纳米级无机颜料，其粒径为0.8μm-1.2μm，纳米级 无机颜料本身具有优异的耐候性、耐高温性和环保特性，因其粒径的优异性，纳 米级无机颜料在注塑时可充当组分间的润滑剂起润滑作用，导致流动阻力减少； 另一方面，纳米级无机颜料与其它组分间的缠结和界面作用导致流动单元变大， 在定温和定载荷作用下，单位时间内流动的质量增大，宏观表现为使复合材料的 流动性增加。
优选地，所述抗氧化剂采用高效亚磷酯抗氧化剂或受阻酚类抗氧化剂，可有 效防止在注塑过程过程中的黄变、分解及易产生黑点的现象。
更优选地，所述抗氧化剂采用高效亚磷酯抗氧化剂与受阻酚类抗氧化剂质量 比为3:1的混合物，酚类抗氧剂与亚磷酸酯之间混合提高了酚氧自由基的稳定 性，酚氧自由基的这种稳定性可以防止抗氧剂因直接氧化而消耗过快，并且也能 减少链转移反应，从而提高其抗氧化性能。
优选地，所述手机壳的制造选用上述增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料。
优选地，所述手机壳的制备方法包括：
步骤1：注塑模具模流分析，将注塑模具设计为单浇口进胶的方式，采用模 具模流分析对注塑过程塑胶的流道布置、胶口位置设置、注塑成型工艺窗口、排 气位置设置和热量集中区域的分析，并对模具胶口位置优化、对模具强度优化、 对熔接痕优化与注塑机匹配优化，优化后得到合理的产品单浇口模具结构，通过 模具模流分析保证单浇口进胶流动性，单浇口注塑能避免两个浇口注塑形成的结 合线的出现，使手机壳表面无结合线和无瑕疵。
步骤2：胶粒烘烤，将上述免喷涂聚碳酸酯材料制成的母粒置于烘箱内，烘 烤温度设置为120℃，并烘烤4小时；
步骤3：注塑成型，将烘烤后的免喷涂聚碳酸酯母粒投入注塑机进行注塑射 胶，注塑过程中采用模温机控制注塑模具的温度，随后经过保压、冷却、脱模得 到手机壳，模温机可在注塑过程中对注塑材料进行保温，保证塑胶材料的流动性。
优选地，所述步骤3中，注塑机炮筒的温度依次设为280℃、290℃、300℃、 310℃，注塑机螺杆转速为SRN350转/分钟，注塑过程中的注射压力为247MPA， 注塑过程中的注射速度为300毫米/秒，热流道温度设定为300-330℃，注塑模 温度设置为100-150℃，塑件脱模温度为60℃。
优选地，对上述制备的手机壳进行辐射/UV暴露试验，采用地面模拟太阳辐 射进行48H，未出现断裂、脆裂的迹象；对上述制备的手机壳进行弯折测试，手 机壳包边、开孔中间位置，每个位置弯折一次，均为反面弯折，其弯折角度为45°， 测试结束未出现裂痕。
本发明的有益效果为：现有的免喷涂材料柔韧性较弱，应用在手机壳上难以 对手机进行有效的保护，本发明通过对免喷涂材料进行改性，在材料中加入脂肪 族聚碳酸酯以增强其柔韧性，将其应用于手机壳上，有助于提高手机壳对手机的 包裹性，起到缓冲的作用；同时将芳香族聚碳酸酯/二氧化硅/氧化锌纳米复合材 料应用于免喷涂材料中，能够降低了手机壳的黄化值，增强手机壳的抗氧化性。
在免喷涂材料的手机壳生产中，受到材料的影响，通常需要两个以上的进胶 位以保证注塑成型，因此导致手机壳中出现结合线；本发明的手机壳制备过程中 采用上述免喷涂材料，其纳米级无机颜料在注塑时可充当组分间的润滑剂起润滑 作用，导致流动阻力减少；另一方面，纳米级无机颜料与组分间的缠结和界面作 用导致流动单元变大，在定温和定载荷作用下，单位时间内流动的质量增大，宏 观表现为使复合材料的流动性增加，同时通过模具模流分析对模具进行优化，使 用模温机控制模具的温度，保证免喷涂材料的流动性，可实现单浇口注塑，以消 除手机壳表面的结合线，保证产品外观质量。
对上述制备的手机壳进行辐射/UV暴露试验，采用地面模拟太阳辐射进行 48H，未出现断裂、脆裂的迹象；对上述制备的手机壳进行弯折测试，手机壳包 边、开孔中间位置，每个位置弯折一次，均为反面弯折，其弯折角度为60°， 测试结束未出现裂痕；经过测试，说明本发明所制备的手机壳具有良好的柔韧性 和抗老化性。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的 说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，所述免涂喷聚碳酸酯材料由聚碳酸 酯、抗氧化剂、色粉、金属铝颜料和增韧剂组成，且上述材料的质量百分比分别 为：
聚碳酸酯：93％；
增韧剂：2.3％；
抗氧化剂：0.5％；
金属铝颜料：1.8％；
色粉：2.4％。
所述增韧剂选增韧剂为聚甲基丙烯酸甲酯与聚烯烃弹性体质量比为5:1的 混合物，所述增韧剂增加了材料的韧性和强度。所述芳香族聚碳酸酯采用芳香族 聚碳酸酯/二氧化硅/氧化锌纳米复合材料，该纳米复合材料相对于一般的芳香族 聚碳酸酯，显著提高了聚碳酸酯耐紫外光老化性能，降低了材料的黄化值，同时 不影响其拉伸变形的强度。所述色粉采用纳米级无机颜料，其粒径为1μm，纳 米级无机颜料本身具有优异的耐候性、耐高温性和环保特性，因其粒径的优异性， 纳米级无机颜料在注塑时可充当组分间的润滑剂起润滑作用，导致流动阻力减 少；另一方面，纳米级无机颜料与组分间的缠结和界面作用导致流动单元变大， 在定温和定载荷作用下，单位时间内流动的质量增大，宏观表现为使复合材料的 流动性增加。所述抗氧化剂采用受阻酚类抗氧化剂，可有效防止在注塑过程过程中的黄变、分解及易产生黑点的现象。
本实施例中，所述手机壳的制造选用上述增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材 料，所述手机壳的制备方法包括：
步骤1：注塑模具模流分析，将注塑模具设计为单浇口进胶的方式，采用模 具模流分析对注塑过程塑胶的流道布置、胶口位置设置、注塑成型工艺窗口、排 气位置设置和热量集中区域的分析，并对模具胶口位置优化、对模具强度优化、 对熔接痕优化与注塑机匹配优化，优化后得到合理的产品单浇口模具结构，通过 模具模流分析保证单浇口进胶流动性，单浇口注塑能避免两个浇口注塑形成的结 合线的出现，使手机壳表面无结合线和无瑕疵。
步骤2：胶粒烘烤，将上述免喷涂聚碳酸酯材料制成的母粒置于烘箱内，烘 烤温度设置为120℃，并烘烤4小时；
步骤3：注塑成型，将烘烤后的免喷涂聚碳酸酯母粒投入注塑机进行注塑射 胶，注塑过程中采用模温机控制注塑模具的温度，随后经过保压、冷却、脱模得 到手机壳。
本实施例中，所述步骤3中，注塑机炮筒的温度依次设为280℃、290℃、 300℃、310℃，注塑机螺杆转速为SRN350转/分钟，注塑过程中的注射压力为 247MPA，注塑过程中的注射速度为300毫米/秒，热流道温度设定为300℃，注 塑模温度设置为100℃，塑件脱模温度为60℃。
测试结果：对本实施例制备的手机壳进行弯折测试和落锤测试，其测试结果 如下表1：
表1
实施例2
一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，所述免涂喷聚碳酸酯材料由聚碳酸 酯、抗氧化剂、色粉、金属铝颜料和增韧剂组成，且上述材料的质量百分比分别 为：
聚碳酸酯：93％；
增韧剂：2.3％；
抗氧化剂：0.5％；
金属铝颜料：0.5％；
色粉：1.8％。
所述增韧剂选自聚甲基丙烯酸甲酯，所述增韧剂增加了材料的韧性和强度。 所述聚碳酸酯包括芳香族聚碳酸酯和脂肪族聚碳酸酯，所述芳香族聚碳酸酯和脂 肪聚碳酸酯的重量比为9:1，脂肪族聚碳酸酯的链段无刚性基团，与芳香族聚 碳酸酯相比，其分子链较柔顺，加入脂肪族聚碳酸酯有助于增强材料的柔顺性， 提高材料的折弯性能和抗冲击性能，增强材料的使用寿命。所述芳香族聚碳酸酯 采用芳香族聚碳酸酯/二氧化硅/氧化锌纳米复合材料，该纳米复合材料相对于一 般的芳香族聚碳酸酯，显著提高了聚碳酸酯耐紫外光老化性能，降低了材料的黄 化值，同时不影响其拉伸变形的强度。所述色粉采用纳米级无机颜料，其粒径为 0.8μmm，纳米级无机颜料本身具有优异的耐候性、耐高温性和环保特性，因其 粒径的优异性，纳米级无机颜料在注塑时可充当组分间的润滑剂起润滑作用，导致流动阻力减少；另一方面，纳米级无机颜料与组分间的缠结和界面作用导致流 动单元变大，在定温和定载荷作用下，单位时间内流动的质量增大，宏观表现为 使复合材料的流动性增加。所述抗氧化剂采用高效亚磷酯抗氧化剂与受阻酚类抗 氧化剂质量比为3:1的混合物，酚类抗氧剂与亚磷酸酯之间混合提高了酚氧自由 基的稳定性，酚氧自由基的这种稳定性可以防止抗氧剂因直接氧化而消耗过快， 并且也能减少链转移反应，从而提高其抗氧化性能。
本实施例中，所述手机壳的制造选用上述增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材 料，所述手机壳的制备方法包括：
步骤1：注塑模具模流分析，将注塑模具设计为单浇口进胶的方式，采用模 具模流分析对注塑过程塑胶的流道布置、胶口位置设置、注塑成型工艺窗口、排 气位置设置和热量集中区域的分析，并对模具胶口位置优化、对模具强度优化、 对熔接痕优化与注塑机匹配优化，优化后得到合理的产品单浇口模具结构，通过 模具模流分析保证单浇口进胶流动性，单浇口注塑能避免两个浇口注塑形成的结 合线的出现，使手机壳表面无结合线和无瑕疵。
步骤2：胶粒烘烤，将上述免喷涂聚碳酸酯材料制成的母粒置于烘箱内，烘 烤温度设置为120℃，并烘烤4小时；
步骤3：注塑成型，将烘烤后的免喷涂聚碳酸酯母粒投入注塑机进行注塑射 胶，注塑过程中采用模温机控制注塑模具的温度，随后经过保压、冷却、脱模得 到手机壳。
本实施例中，所述步骤3中，注塑机炮筒的温度依次设为280℃、290℃、 300℃、310℃，注塑机螺杆转速为SRN350转/分钟，注塑过程中的注射压力为 247MPA，注塑过程中的注射速度为300毫米/秒，热流道温度设定为320℃，注 塑模温度设置为120℃，塑件脱模温度为60℃。
测试结果：对本实施例制备的手机壳进行盐雾测试、UV光照测试、弯折测试 和落锤测试，其测试结果如下表2：
表2
实施例3
一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，所述免涂喷聚碳酸酯材料由聚碳酸 酯、抗氧化剂、色粉、金属铝颜料和增韧剂组成，且上述材料的质量百分比分别 为：
聚碳酸酯：94％；
增韧剂：1.8％；
抗氧化剂：0.5％；
金属铝颜料：1.8％；
色粉：1.9％。
所述增韧剂选自聚甲基丙烯酸甲酯，所述增韧剂增加了材料的韧性和强度。 所述聚碳酸酯包括芳香族聚碳酸酯和脂肪族聚碳酸酯，所述芳香族聚碳酸酯和脂 肪聚碳酸酯的重量比为8:0.88，脂肪族聚碳酸酯的链段无刚性基团，与芳香族 聚碳酸酯相比，其分子链较柔顺，加入脂肪族聚碳酸酯有助于增强材料的柔顺性， 提高材料的折弯性能和抗冲击性能，增强材料的使用寿命。所述芳香族聚碳酸酯 采用芳香族聚碳酸酯/二氧化硅/氧化锌纳米复合材料，该纳米复合材料相对于一 般的芳香族聚碳酸酯，显著提高了聚碳酸酯耐紫外光老化性能，降低了材料的黄 化值，同时不影响其拉伸变形的强度。所述色粉采用纳米级无机颜料，其粒径为 1.2μm，纳米级无机颜料本身具有优异的耐候性、耐高温性和环保特性，因其粒 径的优异性，纳米级无机颜料在注塑时可充当组分间的润滑剂起润滑作用，导致 流动阻力减少；另一方面，纳米级无机颜料与组分间的缠结和界面作用导致流动 单元变大，在定温和定载荷作用下，单位时间内流动的质量增大，宏观表现为使 复合材料的流动性增加。所述抗氧化剂采用高效亚磷酯抗氧化剂与受阻酚类抗氧 化剂质量比为3:1的混合物，酚类抗氧剂与亚磷酸酯之间混合提高了酚氧自由基 的稳定性，酚氧自由基的这种稳定性可以防止抗氧剂因直接氧化而消耗过快，并 且也能减少链转移反应，从而提高其抗氧化性能。
本实施例中，所述手机壳的制造选用上述增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材 料，所述手机壳的制备方法包括：
步骤1：注塑模具模流分析，将注塑模具设计为单浇口进胶的方式，采用模 具模流分析对注塑过程塑胶的流道布置、胶口位置设置、注塑成型工艺窗口、排 气位置设置和热量集中区域的分析，并对模具胶口位置优化、对模具强度优化、 对熔接痕优化与注塑机匹配优化，优化后得到合理的产品单浇口模具结构，通过 模具模流分析保证单浇口进胶流动性，单浇口注塑能避免两个浇口注塑形成的结 合线的出现，使手机壳表面无结合线和无瑕疵。
步骤2：胶粒烘烤，将上述免喷涂聚碳酸酯材料制成的母粒置于烘箱内，烘 烤温度设置为120℃，并烘烤4小时；
步骤3：注塑成型，将烘烤后的免喷涂聚碳酸酯母粒投入注塑机进行注塑射 胶，注塑过程中采用模温机控制注塑模具的温度，随后经过保压、冷却、脱模得 到手机壳。
本实施例中，所述步骤3中，注塑机炮筒的温度依次设为280℃、290℃、 300℃、310℃，注塑机螺杆转速为SRN350转/分钟，注塑过程中的注射压力为 247MPA，注塑过程中的注射速度为300毫米/秒，热流道温度设定为330℃，注 塑模温度设置为150℃，塑件脱模温度为60℃。
测试结果：对本实施例制备的手机壳进行耐手汗、弯折测试和落锤测试，其 测试结果如下表3：
表3
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实 现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之 内。
Claims (10)
1.一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述免涂喷聚碳酸酯材料由聚碳酸酯、抗氧化剂、色粉、金属铝颜料和增韧剂组成，且上述材料的质量百分比分别为：
聚碳酸酯：90％-94％；
增韧剂：1.3％-3％；
抗氧化剂：0.5％-1％；
金属铝颜料：1.8％-3％；
色粉：1.5％-3％。
2.根据权利要求1所述的一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述增韧剂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烃弹性体、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述聚碳酸酯包括芳香族聚碳酸酯和脂肪族聚碳酸酯，所述芳香族聚碳酸酯和脂肪聚碳酸酯的重量比为8-9:0.88-1。
4.根据权利要求3所述的一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述芳香族聚碳酸酯采用芳香族聚碳酸酯/二氧化硅/氧化锌纳米复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述色粉采用纳米级无机颜料，其粒径为0.8μm-1.2μm。
6.根据权利要求1所述的一种增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述抗氧化剂采用高效亚磷酯抗氧化剂或受阻酚类抗氧化剂中的一种或两种质量比为3:1的混合物。
7.一种手机壳，其特征在于，所述手机壳的制造选用权利要求1至6任一项所述增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料。
8.一种手机壳的制备方法，其特征在于，所述手机壳由权利要求1至6任一项所述增强柔韧性的免喷涂聚碳酸酯材料制成，所述手机壳的制备方法包括：
步骤1：注塑模具模流分析，将注塑模具设计为单浇口进胶的方式，采用模具模流分析对注塑过程塑胶的流道布置、胶口位置设置、注塑成型工艺窗口、排气位置设置和热量集中区域的分析，并对模具胶口位置优化、对模具强度优化、对熔接痕优化与注塑机匹配优化，优化后得到合理的产品单浇口模具结构；
步骤2：胶粒烘烤，将上述免喷涂聚碳酸酯材料制成的母粒置于烘箱内，烘烤温度设置为120℃，并烘烤4小时；
步骤3：注塑成型，将烘烤后的免喷涂聚碳酸酯母粒投入注塑机进行注塑射胶，注塑过程中采用模温机控制注塑模具的温度，随后经过保压、冷却、脱模得到手机壳。
9.根据权利要求8所述的一种手机壳的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，注塑机炮筒的温度依次设为280℃、290℃、300℃、310℃，注塑机螺杆转速为SRN350转/分钟，注塑过程中的注射压力为247MPA，注塑过程中的注射速度为300毫米/秒，热流道温度设定为300-330℃，注塑模温度设置为100-150℃，塑件脱模温度为60℃。
10.根据权利要求9所述一种手机壳的制备方法，其特征在于，对上述制备的手机壳进行辐射/UV暴露试验，采用地面模拟太阳辐射进行48H，未出现断裂、脆裂的迹象；对上述制备的手机壳进行弯折测试，手机壳包边、开孔中间位置，每个位置弯折一次，均为反面弯折，其弯折角度为60°，测试结束未出现裂痕。
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