CN113733626A - 一种仿玻璃复合材料及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿玻璃复合材料及其制造工艺，属于新材料技术领域。该制造工艺包括以下步骤：S01，制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；S02，制备注塑PC料；S03，将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，注塑、压缩。本发明的方法制备的仿玻璃复合材料的产品抗冲击强度性能优良。本发明的方法，利用其结合面材料的同质性使到紧密熔融结合不离层；利用双面膜片的注塑平衡让产品在经受高温高湿不变形；利用PMMA外层基材硬度基础，纳米淋涂后硬度提升至4H‑5H，让其硬度接近玻璃。一定应用范围内可以代替玻璃，而且不容易摔坏，解决了玻璃易碎的疼点。

Description

一种仿玻璃复合材料及其制造工艺
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种仿玻璃复合材料及其制造工艺。
背景技术
玻璃因其良好的透视和透光性能而被广泛应用于显示屏面板、仪表盘面板等。然而，玻璃是典型的脆性材料，抗拉强度远小于抗压强度，抗冲击性能差，加上玻璃的加工复杂，原料成本和加工成本高，脆性问题也限制了玻璃在其他领域的应用。
所述的仿玻璃复合材料在手机前盖、手机后壳、汽车导航板、显示屏中的应用。专利CN112045933A公开了一种仿玻璃复合材料及制造工艺，是本发明的研究人员的早期研究。
发明内容
抗冲击强度是仿玻璃复合材料的重要性能之一，本发明的研究人员在以前的专利CN112045933A的基础上，没有从常规的外部的双面膜片着手，而是对中间的PC注塑层进行了改进，进行了进一步的深入研究。
本发明的第一方面在于公开一种仿玻璃复合材料的制造工艺，包括以下步骤：
S01，制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
S02，制备注塑PC料；
S03，将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，注塑、压缩。
在本发明的一些实施方式中，S01中，制备单面PMMA膜片。
在本发明的一些实施方式中，S03中，将两片单面PMMA膜片放入型腔，在两个单面膜片之间加入注塑PMMA料，注塑、压缩。
在本发明的一些优选的实施方式中，还包括以下步骤：
S41，在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
S42，CNC切割，去除边料。
在本发明的一些优选的实施方式中，还包括以下步骤：
S51，在注塑后产品表面膜片的内侧的PMMA面上进行OPVM、镭雕、喷涂盖底工艺；
S52，在S51处理后的产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
S53，CNC切割，去除边料。
在本发明的一些优选的实施方式中，还包括以下步骤：
S61，NC抛光来高速抛光侧面合模线；
S62，在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行OPVM、镭雕、喷涂盖底工艺；
S63，按常规方法在S62处理后的产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
S64，CNC切割，去除裙边、完成摄像孔、指纹孔、侧键孔。
在本发明的一些优选的实施方式中，注塑层厚度为0.40-0.55mm，三明治结构的双面膜片/注塑层/双面膜片总厚度为0.50-2.0mm。
在本发明的一些优选的实施方式中，S02中，制备注塑PC料的原料包括：PC树脂、抗氧剂、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯、增韧剂、混合稳定剂、聚磷酸铵和PET树脂。
在本发明的一些优选的实施方式中，S02中，所述增韧剂为BPM或MBP，优选为BPM。
在本发明的一些优选的实施方式中，S02中，制备注塑PC料的原料中，所述混合稳定剂中包括亚磷酸二苯酯和亚磷酸，亚磷酸二苯酯和亚磷酸的重量比例为(0.5-15)，优选为(1-8)，进一步优选为(4.5-5.5)。
在本发明的一些优选的实施方式中，S02中，制备注塑PC料的原料包括以下重量份的各组分：
PC树脂40-60份、抗氧剂1010 0.5-3份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯3-8份、增韧剂BPM 3-8份、亚磷酸二苯酯和亚磷酸混合稳定剂0.5-2份、聚磷酸铵3-8份、PET树脂15-25份，其中亚磷酸二苯酯和亚磷酸重量比为(1-8)：1。
在本发明的一些进一步优选的实施方式中，S02中，制备注塑PC料的原料包括以下重量份的各组分：
PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂BPM 5份、亚磷酸二苯酯和亚磷酸混合稳定剂1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，其中亚磷酸二苯酯和亚磷酸重量比为5：1。
在本发明的一些优选的实施方式中，通过以下公式确定注塑层Hb的厚度：
Figure BDA0003250353890000041
Ha为双面膜片的厚度，取值在0.1-1.0mm之间；k1和k2均为调节系数，取值为1.1-1.3和0.8-0.9；c为常数，取值为2.0-2.5。
本发明的第二方面在于公开第一方面所述制备方法制备得到的产品。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述产品包括前盖、3D后盖和Unibody后壳。
本发明中所述前盖、3D后盖和Unibody后壳适用的产品包括为手机、iPad和其他手持终端。
本发明的有益效果：
(1)本发明的方法制备的仿玻璃复合材料的前盖抗冲击强度高，均达到670g*50cm以上。
(2)本发明的方法，注塑PC制备中，以亚磷酸二苯酯和亚磷酸为稳定剂，以BPM为增韧剂，可以显著提高得到产品的抗冲击强度。
(3)本发明的方法，利用其结合面材料的同质性使到紧密熔融结合不离层；利用双面膜片的注塑平衡让产品在经受高温高湿不变形；利用PMMA外层基材硬度基础，纳米淋涂后硬度提升至4H-5H，让其硬度接近玻璃。一定应用范围内可以代替玻璃，而且不容易摔坏，解决了玻璃易碎的疼点。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
所述PC树脂的密度为1.30g/cm3、分子量为45000的双酚A型聚碳酸酯。所述PET树脂的密度为1.46g/cm3、分子量为25000。
若非特别指出，实施例和对比例为组分、组分含量、制备步骤、制备参数相同的平行试验。
实施例1
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，包括以下步骤：
(1)按常规方法制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
(2)取PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂BPM 5份、稳定剂(亚磷酸二苯酯和亚磷酸1:1重量比)1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，混合，按常规方法螺杆机熔融挤出造粒，得到注塑PC料；
(3)将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入前盖型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，按常规方法注塑、压缩；
(4a)按常规方法在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
(5a)CNC切割，去除边料，得到仿玻璃复合材料的前盖。
实施例2
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，包括以下步骤：
(1)按常规方法制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
(2)取PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂BPM 5份、稳定剂(亚磷酸二苯酯和亚磷酸1:1重量比)1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，混合，按常规方法螺杆机熔融挤出造粒，得到注塑PC料；
(3)将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入3D后盖型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，按常规方法注塑、压缩；
(4b)按常规方法在注塑后产品表面膜片的内侧的PMMA面上进行OPVM、镭雕、喷涂盖底工艺；
(5b)按常规方法在(4b)处理后的产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
(6b)CNC切割，去除边料，得到仿玻璃复合材料的3D后盖。
实施例3
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，包括以下步骤：
(1)按常规方法制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
(2)取PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂BPM 5份、稳定剂(亚磷酸二苯酯和亚磷酸1:1重量比)1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，混合，按常规方法螺杆机熔融挤出造粒，得到注塑PC料；
(3)将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入Unibody后壳型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，按常规方法注塑、压缩；
(4c)按常规方法NC抛光来高速抛光侧面合模线；
(5c)按常规方法在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行OPVM、镭雕、喷涂盖底工艺；
(6c)按常规方法在(5c)处理后的产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
(7c)CNC切割，去除裙边、完成摄像孔、指纹孔、侧键孔，得到仿玻璃复合材料的Unibody后壳。
实施例4
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，包括以下步骤：
(1)按常规方法制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
(2)取PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂BPM 5份、稳定剂(亚磷酸二苯酯和亚磷酸3:1重量比)1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，混合，按常规方法螺杆机熔融挤出造粒，得到注塑PC料；
(3)将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入前盖型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，按常规方法注塑、压缩；
(4a)按常规方法在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
(5a)CNC切割，去除边料，得到仿玻璃复合材料的前盖。
实施例5
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，包括以下步骤：
(1)按常规方法制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
(2)取PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂BPM 5份、稳定剂(亚磷酸二苯酯和亚磷酸5:1重量比)1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，混合，按常规方法螺杆机熔融挤出造粒，得到注塑PC料；
(3)将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入前盖型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，按常规方法注塑、压缩；
(4a)按常规方法在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
(5a)CNC切割，去除边料，得到仿玻璃复合材料的前盖。
实施例6
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，包括以下步骤：
(1)按常规方法制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
(2)取PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂BPM 5份、稳定剂(亚磷酸二苯酯和亚磷酸7:1重量比)1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，混合，按常规方法螺杆机熔融挤出造粒，得到注塑PC料；
(3)将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入前盖型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，按常规方法注塑、压缩；
(4a)按常规方法在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
(5a)CNC切割，去除边料，得到仿玻璃复合材料的前盖。
实施例7
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，包括以下步骤：
(1)按常规方法制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
(2)取PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂BPM 5份、稳定剂(亚磷酸二苯酯和亚磷酸9:1重量比)1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，混合，按常规方法螺杆机熔融挤出造粒，得到注塑PC料；
(3)将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入前盖型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，按常规方法注塑、压缩；
(4a)按常规方法在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
(5a)CNC切割，去除边料，得到仿玻璃复合材料的前盖。
实施例8
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，包括以下步骤：
(1)按常规方法制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
(2)取PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂MBP 5份、稳定剂(亚磷酸二苯酯和亚磷酸1:1重量比)1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，混合，按常规方法螺杆机熔融挤出造粒，得到注塑PC料；
(3)将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入前盖型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，按常规方法注塑、压缩；
(4a)按常规方法在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
(5a)CNC切割，去除边料，得到仿玻璃复合材料的前盖。
实施例9
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，包括以下步骤：
(1)按常规方法制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
(2)取PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂MBP 5份、稳定剂(亚磷酸二苯酯和亚磷酸5:1重量比)1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，混合，按常规方法螺杆机熔融挤出造粒，得到注塑PC料；
(3)将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入前盖型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，按常规方法注塑、压缩；
(4a)按常规方法在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
(5a)CNC切割，去除边料，得到仿玻璃复合材料的前盖。
实施例9
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，与实施例1的区在在于，还包括通过以下公式确定注塑层Hb的厚度的步骤：
Figure BDA0003250353890000131
Ha为双面膜片的厚度，取值在0.1-1.0mm之间；k1和k2均为调节系数，取值为1.1-1.3和0.8-0.9；c为常数，取值为2.0-2.5。
研究发现，本实施例的根据双面膜片的厚度确定注塑层厚度的方法，得到的前盖，具有很好的硬度和抗冲击强度，显著优于范围外的厚度的产品。
对比例1
一种仿玻璃复合材料的制造工艺，与实施例1的区在在于，稳定剂中只有亚磷酸。
实验例
取实施例和对比例的仿玻璃复合材料的前盖，进行抗冲击强度的性能考察。结果见表1。
表1仿玻璃复合材料的前盖的抗冲击强度
Figure BDA0003250353890000132
Figure BDA0003250353890000141
同一列数据中，标注不同的小写字母表示显著差异，P＜0.05
结果表明，在以BPM为增韧剂时，稳定剂中亚磷酸二苯酯和亚磷酸的重量比显著影响后盖的抗冲击强度，实施例显著优于对比例，其中以实施例5为最优，以实施例7为较差；在以MBP为增韧剂时，稳定剂中亚磷酸二苯酯和亚磷酸的重量比对后盖的抗冲击强度的影响不大，表明了BPM与亚磷酸二苯酯和亚磷酸的特定相互作用。
以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种仿玻璃复合材料的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S01，制备一侧为PC、一侧为PMMA的双面膜片；
S02，制备注塑PC料；
S03，将两片双面膜片以PMMA面朝外的方式放入型腔，在两个双面膜片之间加入注塑PC料，注塑、压缩。
2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，S01中，制备单面PMMA膜片；
和/或，S03中，将两片单面PMMA膜片放入型腔，在两个单面膜片之间加入注塑PMMA料，注塑、压缩。
3.根据权利要求1或2所述的制造工艺，其特征在于，还包括以下步骤：
S41，在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
S42，CNC切割，去除边料。
4.根据权利要求1或2所述的制造工艺，其特征在于，还包括以下步骤：
S51，在注塑后产品表面膜片的内侧的PMMA面上进行OPVM、镭雕、喷涂盖底工艺；
S52，在S51处理后的产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
S53，CNC切割，去除边料。
5.根据权利要求1或2所述的制造工艺，其特征在于，还包括以下步骤：
S61，NC抛光来高速抛光侧面合模线；
S62，在注塑后产品表面膜片的PMMA面上进行OPVM、镭雕、喷涂盖底工艺；
S63，按常规方法在S62处理后的产品表面膜片的PMMA面上进行UV固化纳米涂层处理；
S64，CNC切割，去除裙边、完成摄像孔、指纹孔、侧键孔。
6.根据权利要求1或2所述的制造工艺，其特征在于，注塑层厚度为0.40-0.55mm，三明治结构的双面膜片/注塑层/双面膜片总厚度为0.50-2.0mm。
7.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，S02中，制备注塑PC料的原料包括：PC树脂、抗氧剂、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯、增韧剂、混合稳定剂、聚磷酸铵和PET树脂；
所述增韧剂为BPM；
制备注塑PC料的原料中，所述混合稳定剂中包括亚磷酸二苯酯和亚磷酸，亚磷酸二苯酯和亚磷酸的重量比例为(4.5-5.5)。
8.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，S02中，制备注塑PC料的原料包括以下重量份的各组分：
PC树脂40-60份、抗氧剂1010 0.5-3份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯3-8份、增韧剂BPM 3-8份、亚磷酸二苯酯和亚磷酸混合稳定剂0.5-2份、聚磷酸铵3-8份、PET树脂15-25份，其中亚磷酸二苯酯和亚磷酸重量比为(1-8)：1。
9.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，S02中，制备注塑PC料的原料包括以下重量份的各组分：
PC树脂50份、抗氧剂1010 1份、3-异丙烯基-α,α-二甲基苯基异氰酸酯5份、增韧剂BPM5份、亚磷酸二苯酯和亚磷酸混合稳定剂1份、聚磷酸铵5份、PET树脂20份，其中亚磷酸二苯酯和亚磷酸重量比为5：1。
10.根据权利要求1-9任一所述的制造工艺制备得到的产品，所述产品包括前盖、3D后盖和Unibody后壳。
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