CN115214070B - 壳体组件、其制备方法及电子设备 - Google Patents

壳体组件、其制备方法及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种壳体组件、其制备方法及电子设备。本申请实施例的壳体组件包括壳体本体，所述方法包括：将改性无机填料与热塑性树脂进行混合，得到混合物；以及将所述混合物进行分段成型，得到所述壳体本体；所述分段成型包括第一段成型及第二段成型，所述第一段成型的温度高于所述热塑性树脂的玻璃化转变温度，低于所述热塑性树脂的初熔温度。本申请实施例提供一种壳体组件，其重量较轻，具有较高的韧性及陶瓷的温润手感和光泽度。

Description

壳体组件、其制备方法及电子设备
技术领域
本申请涉及电子领域，具体涉及一种壳体组件、其制备方法及电子设备。
背景技术
陶瓷具有温润的手感和高光泽的质感，因此，常被用做高端电子设备壳体、中框、装饰件等外观结构件中。然而，陶瓷的密度大，容易破碎，加工成本高，使得应用大大受限。
发明内容
针对上述问题，本申请实施例提供一种壳体组件的制备方法，其制得的壳体组件重量较轻，具有陶瓷的温润手感和光泽度。
本申请实施例提供了一种壳体组件的制备方法，所述壳体组件包括壳体本体，所述方法包括：
将改性无机填料与热塑性树脂进行混合，得到混合物；以及
将所述混合物进行分段成型，得到所述壳体本体；所述分段成型包括第一段成型及第二段成型；所述第一段成型的温度高于所述热塑性树脂的玻璃化转变温度，低于所述热塑性树脂的初熔温度。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种壳体组件，所述壳体组件由本申请实施例所述的壳体组件的制备方法制得。
基于同样的发明构思，本申请还实施例提供一种电子设备，包括：
显示组件，用于显示；
本申请实施例的壳体组件，所述壳体组件与所述显示组件围合成容置空间；
电路板组件，所述电路板组件设置于所述容置空间，且与所述显示组件电连接，用于控制所述显示组件进行显示。
本申请实施例的壳体组件的制备方法，采用分段成型，第一段成型的温度高于所述热塑性树脂的玻璃化转变温度，低于所述热塑性树脂的初熔温度。分段成型使得壳体组件成型的过程中，热塑性树脂分子链之间有更多的时间发生形变，并发生移动，使得热塑性树脂分子链之间由充足的时间发生缠绕形成三维网状结构，从而更适用于制备改性无机填料的重量含量高于80％的改性无机填料、热塑性树脂混合体系，并使制得的壳体组件具有更好的陶瓷的温润手感及光泽度，且重量轻、铅笔硬度及韧性较高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例的壳体组件的结构示意图。
图2是本申请又一实施例的壳体组件的结构示意图。
图3是本申请一实施例提供的壳体组件的制备方法的流程示意图。
图4是本申请又一实施例提供的壳体组件的制备方法的流程示意图。
图5是本申请再一实施例提供的壳体组件的制备方法的流程示意图。
图6是本申请再一实施例提供的壳体组件的制备方法的流程示意图。
图7是本申请实施例3(左图)及对比例2(右图)制得的壳体组件的照片。
图8是本申请实施例1(左图)及对比例3(右图)制得的壳体组件的扫描电镜图。
图9是对比例4制得的壳体组件的照片。
图10是本申请实施例的电子设备的***结构示意图。
图11是本申请实施例的电子设备的电路框图。
附图标记说明：
100-壳体组件 601-容置空间
10-壳体本体 630-电路板组件
30-防护层 631-处理器
600-电子设备 633-存储器
610-显示组件 635-供电电源
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
需要说明的是，为便于说明，在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。
请参见图1，本申请实施例提供一种壳体组件100，其包括壳体本体10，所述壳体本体10的原料组分包括改性无机填料及热塑性树脂。
可选地，本申请的壳体组件100可以为电子设备的外壳、中框、装饰件等。本申请实施例的壳体组件100可以为2D结构、2.5D结构、3D结构等。可选地，所述壳体组件100包括底板(图未示)及与所述底板(图未示)弯折相连的侧板，所述底板与所述侧板围合形成容置空间，所述容置空间用于容置元器件(例如PCB板等)。
可选地，所述改性无机填料与所述热塑性树脂的重量比为4:1至20:1。具体地，所述改性无机填料与所述热塑性树脂的重量比可以为但不限于为4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1、20:1等。当改性无机填料的含量过小时，则制得的壳体组件100的耐磨性较差，降低了壳体组件100的寿命，同时，表面的光泽度较差，影响壳体组件100的陶瓷质感。当改性无机填料的含量过大时，则壳体本体10较难成型，制得的壳体组件100的韧性较差，容易破碎。当改性无机填料的与热塑性树脂的重量比为4:1至20:1时，制得的壳体组件100具有更好的陶瓷质感及手感，且具有较高的铅笔硬度，同时具有较高的韧性，不易破碎。
本申请的壳体组件100的壳体本体10的原料组分包括重量比为4:1至20:1的改性无机填料与所述热塑性树脂，这使得制得的壳体组件100相较于陶瓷具有更轻的重量，同时又具有高光泽度的陶瓷质感及较高的铅笔硬度，同时，降低了壳体组件100的成本，使壳体组件100具有更好的介电性能。此外，相较于塑胶壳体，具有更高的铅笔硬度、耐磨性能和陶瓷质感。
在一些实施例中，所述改性无机填料包括改性Al2O3、改性TiO2、改性ZrO2、改性Si3N4、改性SiO2中的一种或多种。所述改性无机填料可以通过将无机填料(例如Al2O3、TiO2、ZrO2、Si3N4、SiO2)采用表面改性剂进行表面改性获得。可选地，表面改性剂可以为但不限于为硅烷偶联剂、硼酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。采用表面改性剂对无机填料进行改性，可以增加无机填料与热塑性树脂之间的相容性，提高无机填料与热塑性树脂之间的结合力，并使无机填料与热塑性树脂混合更均匀，混合***更稳定，从而提高壳体本体10的机械性能，进而提高壳体组件100的机械性能。可选地，所述表面改性剂的添加量为所述无机填料重量的0.5％至3％，具体地，表面改性剂的添加量可以为但不限于为0.5％、0.8％、1.0％、1.5％、1.8％、2.0％、2.3％、2.8％、3.0％等。当表面改性剂的添加量小于0.5％时，对无机填料的改性不完全，换言之，有部分无机填料未进行改性，影响无机填料与热塑性树脂之间的结合力，当表面改性剂的添加量大于3％时，则无机填料表面沉积过多的表面改性剂分子，使获得的改性无机填料容易团聚，不易均匀分散于热塑性树脂中，不利于提高壳体组件100的机械性能。
可选地，改性无机填料可以通过以下步骤制得：
1)将表面改性剂溶于醇、或水、或醇-水混合溶剂混合均匀；以及可选地，所述醇可以为但不限于为乙醇、丙醇等，本申请不作具体限定。
2)加入无机填料，于常温混合均匀后，干燥得到改性无机填料。
具体地，加入无机填料后，可以置于常温下，通过机械搅拌或者超声波进行混合，再通过闪蒸或者60℃至80℃的真空干燥箱中干燥，得到改性无机填料。
在一些实施例中，所述热塑性树脂可以为但不限于为聚苯硫醚(Polyphenylenesulfide，PPS)、聚砜(Polysulfone，PSU)、聚醚砜(Polyether Sulfone，PES)、聚醚酮(poly(etherketone)，PEK)、聚碳酸酯、聚酰胺中的一种或多种。当热塑性树脂为聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、或聚醚酮中的一种或多种时，所述壳体本体10成型后，可以再通过高于热塑性树脂的熔融温度下，使得热塑性树脂进行扩链、交联，提高热塑性树脂的结晶度和交联度，可以更好的将改性无机填料束缚在热塑性树脂的交联网络中，有利于提高热塑性树脂与改性无机填料的结合力，提高制得的壳体组件100的铅笔硬度及韧性。
在一些实施例中，所述壳体本体10的原料组分还包括分散剂，所述分散剂用于使热塑性树脂及改性无机填料可以更均匀的混合，混合后的混合体系更稳定。分散剂可以为但不限于为液体石蜡等。分散剂的添加量可以为热塑性树脂及改性无机填料总重量的2％至6％，具体地，可以为但不限于为2％、3％、4％、5％、6％等。
在一些实施例中，所述壳体本体10的原料组分还包括增塑剂，所述增塑剂用于增强热塑性树脂的塑性，以及熔融状态的流动性，从而降低壳体本体10加工的温度，提高壳体组件100的加工性能。增塑剂可以为但不限于为乙二酸二辛脂，增塑剂的添加量可以为热塑性树脂及改性无机填料总重量的2％至6％，具体地，可以为但不限于为2％、3％、4％、5％、6％等。
在一些实施例中，所述壳体本体10的原料组分还包括颜料，所述颜料用于使所述壳体本体10具有彩色图案或色彩，从而使得壳体组件100具有彩色图案或色彩。通过控制颜料的色彩及配比，可以使得壳体本体10呈现出不同的外观效果，从而使得壳体组件100呈现出不同的外观效果。可选地，颜料的添加量可以为热塑性树脂及改性无机填料总重量的0.5％至5％，具体地，可以为但不限于为0.5％、1％、2％、3％、4％、5％等。
可选地，壳体本体10的厚度为0.3mm至1mm；具体地，壳体本体10的厚度可以为但不限于为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm等。当壳体本体10太薄时，不能很好的起到支撑和保护作用，且机械强度不能很好的满足电子设备壳体组件100的要求，当壳体本体10的太厚时，则增加电子设备的重量，影响电子设备的手感，用户体验不好。
可选地，壳体本体10的表面粗糙度为Ra 0.02至Ra 0.08，具体地，可以为但不限于为，Ra 0.02、Ra 0.03、Ra 0.04、Ra 0.05、Ra 0.06、Ra0.07、Ra 0.08等。粗糙度过大，则影响壳体组件100的陶瓷质感，粗糙度过小，则对工艺要求过于苛刻，制备成本高。
可选地，壳体本体10的铅笔硬度为4H至9H；具体地，可以为但不限于为4H、5H、6H、7H、8H、9H等。壳体本体10的铅笔硬度太小时，制得的壳体组件100耐磨性较差，经过一段时间使用后，影响壳体组件100表面的光泽度及陶瓷质感。
请参见图2，在一些实施例中，本申请实施例的壳体组件100还包括防护层30，所述防护层30设置于所述壳体本体10的表面，所述防护层30用于防污、防指纹，以提高壳体组件100的用户体验。
在一些实施例中，防护层30的水接触角大于105°，具体地，可以为但不限于为106°、110°、115°、120°、125°、130°、140°、150°等，水接触角越大，防护层30具有越好的防指纹作用。
可选地，防护层30是透光的，防护层30的光学透过率大于或等于80％，具体地，可以为但不限于为80％、82％、85％、88％、90％、92％、95％、96％、97％等。防护层30具有较高的透光率，这样不会遮挡壳体本体10的光泽度，影响壳体组件100的陶瓷质感。
在一些实施例中，防护层30的原料组分可以包括但不限于包括全氟聚醚、全氟聚醚衍生物等中的一种或多种，防护层30通过在壳体本体10表面蒸镀一层防护层30的原料组分组成的胶液形成。全氟聚醚及全氟聚醚衍生物具有优异的耐指纹性能，可以起到很好的防指纹及防污作用。可选地，防护层30的厚度为5nm至20nm，具体地，可以为但不限于为5nm、6nm、8nm、10nm、12nm、14nm、16nm、18nm、20nm等。防护层30厚度太薄，则起不到防污和防指纹作用，防护层30太厚，则增加壳体组件100的制备成本，还影响壳体组件100的手感。
陶瓷具有温润的手感和高光泽的质感，因此，常被用做高端电子设备壳体、中框、装饰件等外观结构件中。然而，陶瓷的密度大，制得的电子设备外观结构件较重，且铅笔硬度高、容易碎裂、加工难度大，此外，陶瓷的加工成本较高，这使得陶瓷的应用大大受限。为了提高陶瓷的性能及成本，相关技术中采用热塑性树脂与陶瓷粉体(无机填料)混合，经常采用注塑成型，然而，采用注塑成型时，陶瓷粉体的含量很难达到80％以上，当陶瓷粉体的含量占陶瓷与热塑性树脂重量总和的80％时，则混合形成的热塑性树脂/陶瓷粉体的流动性差，注塑过程阻力大、流痕明显，此外，注塑成型时间通常较短，热塑性树脂分子链之间没有充足的时间发生移动，相互缠绕，不利于制得的成品铅笔硬度及韧性的提升，因此，采用注塑成型获得的外观结构件的孔隙度大、铅笔硬度及韧性低、陶瓷光泽度不够，不能满足电子设备外观结构件的需求。
请参见图1及图3，本申请一实施例提供的壳体组件100的制备方法，所述壳体组件100的制备方法可以应用于制备上述实施例的壳体组件100。所述壳体组件100包括壳体本体10，所述壳体组件100的制备方法包括：
S201，将改性无机填料与热塑性树脂进行混合，得到混合物；以及
具体地，采用干法或湿法机械共混(如球磨、砂磨等)，将改性无机填料与热塑性树脂混合均匀，以得到混合物。
可选地，所述改性无机填料与所述热塑性树脂的重量比为4:1至20:1。
可选地，所述改性无机填料包括改性Al2O3、改性TiO2、改性ZrO2、改性Si3N4、改性SiO2中的一种或多种。所述改性无机填料可以通过将无机填料(例如Al2O3、TiO2、ZrO2、Si3N4、SiO2)采用表面改性剂进行表面改性获得。可选地，表面改性剂可以为但不限于为硅烷偶联剂、硼酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。所述表面改性剂的添加量为所述无机填料重量的0.5％至3％。
可选地，所述将改性无机填料与热塑性树脂进行混合之前，所述方法还包括：采用表面改性剂对无机填料进行表面改性，得到改性无机填料。
可选地，所述采用表面改性剂对无机填料进行表面改性，包括：
1)将表面改性剂溶于醇、或水、或醇-水混合溶剂混合均匀；以及可选地，所述醇可以为但不限于为乙醇、丙醇等，本申请不作具体限定。
2)加入无机填料，于常温混合均匀后，干燥得到改性无机填料。
具体地，加入无机填料后，可以置于常温下，通过机械搅拌或者超声波进行混合，再通过闪蒸或者60℃至80℃的真空干燥箱中干燥，得到改性无机填料。
可选地，所述热塑性树脂可以为但不限于为聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚碳酸酯、聚酰胺中的一种或多种。当热塑性树脂为聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、或聚醚酮中的一种或多种时，所述壳体本体10成型后，可以再通过高于热塑性树脂的熔融温度下，使得热塑性树脂进行扩链、交联，提高热塑性树脂的结晶度和交联度，可以更好的将改性无机填料束缚在热塑性树脂的交联网络中，有利于提高热塑性树脂与改性无机填料的结合力，提高制得的壳体本体的铅笔硬度及韧性，以提高壳体组件100的铅笔硬度及韧性。
当壳体本体10的原料组分还包括分散剂、增塑剂及颜料中的一种或多种时，步骤S201还包括将分散剂、增塑剂及颜料中的一种或多种与改性无机填料、热塑性树脂进行混合。
关于改性无机填料及热塑性树脂其它特征的相关描述，请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
S202，将所述混合物进行分段成型，得到所述壳体本体；所述分段成型包括第一段成型及第二段成型；所述第一段成型的温度高于所述热塑性树脂的玻璃化转变温度，低于所述热塑性树脂的初熔温度(Tms)。
本申请术语“初熔温度”指热塑性树脂开始熔化的温度。本申请术语“分段成型”指分成多段进行成型，每一段成型的温度、压力等条件中的至少一个不同。玻璃化转变温度(Tg)是指由热塑性树脂玻璃态转变为高弹态的温度。
可选地，所述分段成型为分段模压。
可选地，所述第一段成型为模压成型，第一段成型包括：将混合物于第一段成型的温度及第一段成型的压力下，进行模压。
可选地，第一段成型的温度范围可以为Tg至Tg+70℃，其中，Tg为所述热塑性树脂的玻璃化转变温度。具体地可以为但不限于为Tg、Tg+5℃、Tg+10℃、Tg+15℃、Tg+20℃、Tg+25℃、Tg+30℃、Tg+35℃、Tg+40℃、Tg+45℃、Tg+50℃、Tg+55℃、Tg+60℃、Tg+65℃、Tg+70℃等。
可选地，所述第一段成型的温度的范围为Tg至Tg+40℃。具体地，第一段成型的温度的范围可以为但不限于为Tg、Tg+5℃、Tg+10℃、Tg+15℃、Tg+20℃、Tg+25℃、Tg+30℃、Tg+35℃、Tg+40℃等。例如，当热塑性树脂为聚苯硫醚时，第一段成型的温度可以为120℃至160℃，具体地，第一段成型的温度可以为但不限于为120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃等。当第一段成型的温度的范围为Tg至Tg+40℃时，可以使得热塑性树脂由玻璃态向高弹态转变，发生软化，相邻的热塑性树脂分子之间发生形变进行粘结，同时有利于增加了热塑性树脂与改性无机填料之间粘合力。当第一段成型的温度低于Tg时，则热塑性树脂还处于玻璃态，即使在高压下，也很难使热塑性树脂颗粒之间发生粘结，不利于提高制得的壳体本体的铅笔硬度及韧性。当第一段成型的温度高于Tg+40℃时，在高压下，不利于维持原来的形状和尺寸。
可选地，所述第一段成型的压力的范围为100Mpa至200Mpa；具体地，可以为但不限于为100Mpa、110Mpa、120Mpa、140Mpa、150Mpa、160Mpa、170Mpa、180Mpa、190Mpa、200Mpa等。当第一段成型的压力在这个范围时可以使热塑性树脂以及改性无机填料之间的更加致密化，有助于消除热塑性树脂与改性无机填料混合体系内的气孔，并增强热塑性树脂与改性无机填料之间的作用力。第一段成型的压力过小，难以压实模胚，不利于成型，当第一段成型的压力过大时，则对设备的要求过于苛刻，操作危险系数增大。
可选地，所述第一段成型的时间范围为30min至2h，具体地，可以为但不限于为30min、45min、60min、75min、90min、105min、120min等。当第一段成型的时间小于30min时，则热塑性树脂分子之间没有充足的时间发生形变，不利于热塑性树脂与改性无机填料之间粘合，不利于热塑性树脂的成型，当模压时间大于2h后，热塑性树脂及改性无机填料已经预成型，继续在第一段成型的温度及第一段成型的压力下进行模压，对于热塑性树脂及改性无机填料的成型的影响甚小。
本申请实施例的壳体组件的制备方法，采用分段成型，第一段成型的温度高于所述热塑性树脂的玻璃化转变温度，低于所述热塑性树脂的初熔温度。分段成型使得壳体组件成型的过程中，热塑性树脂分子链之间有更多的时间发生形变，并发生移动，使得热塑性树脂分子链之间由充足的时间发生缠绕形成三维网状结构，从而更适用于制备改性无机填料的重量含量高于80％的改性无机填料、热塑性树脂混合体系，并使制得的壳体组件具有更好的陶瓷的温润手感及光泽度，且重量轻、铅笔硬度及韧性较高。
在一些实施例中，所述第二段成型为模压成型。第二段成型包括：于第二段成型的温度及第二成型的压力下，进行模压。
可选地，第二段成型的温度高于第一段成型的温度。这样可以使得热塑性树脂分子链之间在第二段成型时，具有更好的流动性，更有利于三维网状结构的形成。
可选地，所述第二段成型的温度的范围为所述热塑性树脂的初熔温度(Tms)至所述热塑性树脂的终熔温度(Tme)以上20℃，具体地，可以为但不限于为Tms和Tme之间的任意温度，或者Tme+5℃、Tme+10℃、Tme+15℃、Tme+20℃等。当热塑性树脂处于这个温度范围时，热塑性树脂开始熔化并发生流动，各个热塑性树脂分子链之间发生移动，缠绕在一起，形成一个三维贯通的网络结构，使得热塑性树脂分子之间、热塑性树脂与改性无机填料之间的结合力增加，同时，可以将改性无机填料包裹在热塑性树脂形成的网络结构中，有利于增加形成的壳体本体10的铅笔硬度及韧性。当第二段成型的温度低于所述热塑性树脂的初熔温度时，热塑性树脂分子链难以熔融，流动性差，分子链之间难以缠绕，形成三维贯通的网络结构。当第二成型的温度高于Tme+20℃时，若所述热塑性树脂为聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚酮中的一种或多种，则热塑性树脂分子链之间提前发生扩链、交联等反应，降低了热塑性树脂的流动性，不利于热塑性分子链之间发生相互缠绕，形成三维网络结构。
本申请术语“终熔温度”指热塑性树脂完全熔化的温度。
例如，当热塑性树脂为聚苯硫醚(PPS)时，所述第二段成型的温度的范围为250℃至300℃；具体地，所述第二段成型的温度的范围可以为但不限于为250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃等。
可选地，所述第二段成型的压力的范围为20Mpa至50Mpa；具体地，可以为但不限于为20Mpa、25Mpa、30Mpa、35Mpa、40Mpa、45Mpa、50Mpa等。在这个压力范围内，可以使得热塑性树脂分子链之间、热塑性树脂分子与改性无机填料之间的结合更加紧密，有利于提高形成的壳体本体10的铅笔硬度及韧性。第二段成型在熔融状态下进行，当第二段成型的压力低于20Mpa时，不利于形状的保持。当第二段成型的压力高于50Mpa时，对于设备要求较高。
可选地，第二段成型的时间大于第一段成型的时间。这样可以使得第二段成型时，热塑性树脂分子链具有充足的时间发生移动，进行缠绕，有利于三维网络的形成。
可选地，第二段成型的时间范围为可0.5h至5h，具体地，可以为但不限于为0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h等。第三段成型时间过短，则热塑性树脂分子链之间没有充足的时间进行运动，影响三维网络结构的形成，从而影响后续制得的壳体本体10的性能，时间过长则对制得的壳体本体10的影响不会有太大变化，但是对设备的要求较高。
在一些实施例中，制得壳体本体10后，采用计算机数字化控制精密机械加工(CNC加工)对壳体组件10进行加工，并进行表面研磨抛光，以得到符合电子设备规格的壳体组件100。
采用高温高压分段进行模压使得壳体组件100成型的过程中，热塑性树脂分子链之间有更多的时间发生形变，并发生移动，使得热塑性树脂分子链之间由充足的时间发生缠绕形成三维网状结构，同时，高压使得热塑性树脂分子链之间、热塑性树脂分子链与改性无机填料之间、改性无机填料之间的更致密化，从而更适用于改性无机填料的重量含量高于80％的体系，这使制得的壳体本体10具有更好的陶瓷的温润手感及光泽度，且重量较轻，具有较高的铅笔硬度及韧性，从而使制得的壳体组件100具有更好的陶瓷的温润手感及光泽度，且重量轻、铅笔硬度及韧性较高。
在一些实施例中，当热塑性树脂为聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、或聚醚酮等中的一种或多种时，分段成型还包括第三段成型，所述第三段成型为模压成型。
可选地，第三段成型于空气或氧气氛围中进行。具体地，第三段成型包括：于第三段成型的温度及第三段成型的压力下，于空气或氧气氛围中进行模压。
可选地，第三段成型的温度高于第二段成型的温度。这样可以使得热塑性树脂分子链之间在第三段成型时，可以进行扩链反应和交联反应，使得三维网络结构的交联度增加，从而提高制得的壳体本体10的硬度及韧性。
可选地，所述第三段成型的温度的范围为热塑性树脂的终熔温度(Tme)以上30℃至所述热塑性树脂的终熔温度(Tme)以上70℃。换言之，所述第三段成型的温度的范围为Tme+30℃至Tme+70℃；具体地，所述第三段成型的温度的范围可以为但不限于为Tme+30℃、Tme+35℃、Tme+40℃、Tme+45℃、Tme+50℃、Tme+55℃、Tme+60℃、Tme+65℃、Tme+70℃等。当温度处于这个范围时，热塑性树脂(例如聚苯硫醚)分子之间会发生扩链反应，此外，在氧气的作用下，热塑性树脂分子还会发生氧化交联反应，从而提高了热塑性树脂的分子量和交联度，进而提高了制得的壳体组件10的铅笔硬度及韧性。同时，第三段成型温度控制在Tme+70℃以下，使得扩链反应和交联反应的发生不会太快，从而将交联度控制在一定范围，有效控制了形成的壳体本体10中的热塑性树脂的结晶度和交联度，不会因交联度过高，使得壳体本体10的韧性又下降。
以热塑性树脂为聚苯硫醚(PPS)为例，当热塑性树脂为聚苯硫醚(PPS)时，所述第三段成型的温度的范围为320℃至360℃；具体地，可以为但不限于为320℃、325℃、330℃、335℃、340℃、345℃、350℃、360℃等。此时，热塑性树脂分子链之间发生的主要化学反应方程式如下：
Figure BDA0003025535690000121
可选地，所述第三段成型的压力为50Mpa至100Mpa；具体地，可以为但不限于为50Mpa、55Mpa、60Mpa、65Mpa、70Mpa、75Mpa、80Mpa、85Mpa、90Mpa、100Mpa等。当第三段成型的压力处于这个范围时，可以加快热塑性树脂分子链时间的运动，使热塑性树脂分子链之间、热塑性树脂分子与改性无机填料之间的结合进一步致密化，有利于进一步提高制得的壳体本体10的铅笔硬度及韧性，从而提高制得的壳体组件100的铅笔硬度和韧性。当第三段成型的压力低于50Mpa时，不利于热塑性树脂及改性无机填料的形状保持，高于100Mpa时，对于成型的贡献小，对设备的要求苛刻。
可选地，第三段成型的时间范围为可1h至12h，具体地，可以为但不限于为1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h等。第三段成型的时间过短，热塑性树脂的扩链反应及交联反应程度过低，形成的壳体本体10韧性下降；第三段成型的时间过长使得热塑性树脂的交联程度过高，形成的壳体本体的脆性太大，韧性不足。
应该理解的是，上述第一段成型、第二段成型、第三段成型时，可以在各自温度范围的某个温度点进行，每一段成型还可以再一个温度区间内逐步升温进行生成，当温度满足上述区间范围时，具体采用哪种方式，本申请不作具体限定。
在一些实施例中，制得壳体本体10后，采用计算机数字化控制精密机械加工(CNC加工)对壳体组件10进行加工，并进行表面研磨抛光，以得到符合电子设备规格的壳体组件100。
请参见图1及图4，本申请又一实施例提供一种壳体组件100的制备方法，所述壳体组件100的制备方法可以应用于制备上述实施例的壳体组件100。所述壳体组件100包括壳体本体10，所述分段成型包括第一段成型及第二段成型，所述壳体组件100的制备方法包括：
S301，将改性无机填料与热塑性树脂进行混合，得到混合物；
S302，第一段成型：将所述混合物于温度为Tg至Tg+40℃，压力为100Mpa至200Mpa下，进行模压；以及
S303，第二段成型：于温度为所述热塑性树脂的初熔温度(Tms)至所述热塑性树脂的终熔温度以上20℃(Tme+20℃)，压力为20Mpa至50Mpa下，进行模压，得到所述壳体本体10。
步骤S301至步骤S303中与上述实施例相同特征的描述请参见上述实施例，在此不再赘述。
请参见图1及图5，本申请再一实施例提供一种壳体组件100的制备方法，所述壳体组件100的制备方法可以应用于制备上述实施例的壳体组件100。所述壳体组件100包括壳体本体10，所述分段成型包括第一段成型、第二段成型及第三段成型，所述壳体组件100的制备方法包括：
S401，将改性无机填料与热塑性树脂进行混合，得到混合物；
S402，第一段成型：将所述混合物于温度为Tg至Tg+40℃，压力为100Mpa至200Mpa下，进行模压；
S403，第二段成型：于温度为所述热塑性树脂的初熔温度(Tms)至所述热塑性树脂的终熔温度以上20℃(Tme+20℃)，压力为20Mpa至50Mpa下，进行模压；以及
步骤S401至步骤S403中与上述实施例相同特征的描述请参见上述实施例，在此不再赘述。
S404，第三段成型：于温度为热塑性树脂的终熔温度以上30℃(Tme+30℃)至所述热塑性树脂的终熔温度以上70℃(Tme+70℃)，压力为50Mpa至100Mpa下，进行模压，得到壳体本体10。
步骤S404与上述实施例及上述其它实施例相同部分的描述请参见上述实施例，在此不再赘述。
请参见图2及图6，本申请再一实施例提供一种壳体组件100的制备方法，所述壳体组件100的制备方法可以应用于制备上述实施例的壳体组件100。所述壳体组件100包括壳体本体10及防护层30，所述防护层30设置于所述壳体本体10的表面，所述壳体组件100的制备方法包括：
S501，将改性无机填料与热塑性树脂进行混合，得到混合物；
S502，将所述混合物进行分段成型，得到所述壳体本体10；以及
可选地，在一些实施例中所述分段成型包括第一段成型及第二段成型。在另一些实施例中，所述分段成型包括第一段成型、第二段成型及第三段成型。
步骤S501和步骤S502与上述实施例相同部分的详细描述请参见上述实施例的对应部分，在此不再赘述。
在一些实施例中，制得壳体本体10后，形成所述防护层30之前，采用计算机数字化控制精密机械加工(CNC加工)对壳体组件10进行加工，并进行表面研磨抛光。
S503，在所述壳体本体10的表面形成所述防护层30。
具体地，所述防护层30用于防污、防指纹，以提高壳体组件100的用户体验。
在一些实施例中，防护层30的水接触角大于105°，具体地，可以为但不限于为106°、110°、115°、120°、125°、130°、140°、150°等，水接触角越大，防护层30具有越好的防指纹作用。
可选地，防护层30是透光的，防护层30的光学透过率大于或等于80％，具体地，可以为但不限于为80％、82％、85％、88％、90％、92％、95％、96％、97％等。防护层30具有较高的透光率，这样不会遮挡壳体本体10的光泽度，影响壳体组件100的陶瓷质感。
在一些实施例中，防护层30的原料组分可以包括但不限于包括全氟聚醚、全氟聚醚衍生物等中的一种或多种，防护层30通过在壳体本体10表面蒸镀一层防护层30的原料组分组成的胶液形成。全氟聚醚及全氟聚醚衍生物具有优异的耐指纹性能，可以起到很好的防指纹及防污作用。可选地，防护层30的厚度为5nm至20nm，具体地，可以为但不限于为5nm、6nm、8nm、10nm、12nm、14nm、16nm、18nm、20nm等。防护层30厚度太薄，则起不到防污和防指纹作用，防护层30太厚，则增加壳体组件100的制备成本，还影响壳体组件100的手感。
以下通过具体实施例及对比例对本申请实施例制得的壳体组件做进一步的说明。
实施例1至实施例4三段式模压成型
实施例1至实施例4的壳体组件通过以下步骤制得：
1)分别称取重量比4:1(实施例1)、17:3(实施例2)、9:1(实施例3)、19:1(实施例4)的改性氧化铝及聚苯硫醚，其中，氧化铝采用2wt％的硅烷偶联剂改性，其中，所述聚苯硫醚的玻璃化转变温度为90℃，初熔温度为260℃、终熔温度为295℃；
2)将改性氧化铝与聚苯硫醚进行混合，得到混合物；
3)将所述混合物于温度为120℃、压力为150Mpa下模压1h，得到模胚；
4)于温度为280℃、压力为40Mpa下模压2h；
5)于温度为350℃、压力为70Mpa下，置于空气氛围中模压3h，得到厚度为0.8mm的壳体组件。
对比例1和对比例2注塑成型
对比例1和对比例2的壳体组件通过以下步骤制得：
1)分别称取重量比4:1(对比例1)、9:1(对比例2)的改性氧化铝及聚苯硫醚，其中，氧化铝采用2wt％的硅烷偶联剂改性，所述聚苯硫醚的玻璃化转变温度为90℃，初熔温度为260℃、终熔温度为295℃；
2)将改性氧化铝与聚苯硫醚进行混合，得到混合物；
3)将混合物于140℃，恒温4h；
4)于注塑机中采用以下温度段，逐渐升温进行注塑成型：第一温段270℃至290℃、第二温段290℃至310℃、第三温段310℃至330℃、第四温段330℃至350℃、机头温度330℃至350℃；模具温度：160℃；得到厚度为0.8mm的壳体组件。
对比例3及对比例4单温度模压成型
对比例3及对比例4的壳体组件通过以下步骤制得：
1)称取重量比4:1的改性氧化铝及聚苯硫醚，其中，氧化铝采用2wt％的硅烷偶联剂改性，所述聚苯硫醚的玻璃化转变温度为90℃，初熔温度为260℃、终熔温度为295℃；
2)将改性氧化铝与聚苯硫醚进行混合，得到混合物；
3)将所述混合物分别于温度为120℃(对比例3)或350℃(对比例4)、压力为150Mpa下模压6h，得到壳体组件。
对上述实施例1至实施例4制得的壳体组件及对比例1及对比例4制得的壳体组件进行成型情况、铅笔硬度及落球高度测试，测试方法如下：
1)成型情况测试：采用拍照方式，观察制得的壳体组件的形状是否完整，实施例3及对比例2的成型情况如图7(左图实施例3，右图对比例2)所示。对比例4的成型情况如图9所示。
2)铅笔硬度测试：GB/T 6739-1996。
3)落球冲击试验测试：将壳体组件制成尺寸为150mm×73mm×0.8mm的平片；将上述实施例1至实施例4、对比例1、对比例3的样品分别支撑于治具上(壳体组件的四边各有3mm高的治具支撑，中部悬空)，使用重量为32g的不锈钢球从一定高度自由落下至待测壳体组件表面，分别测量壳体组件的四角及中心共五个点，每个点测量5次，直至壳体组件破碎，壳体组件破碎时的高度即为落球高度。落球高度越高，则说明该壳体组件的韧性越好，越不容易碎裂。
4)扫描电镜(SEM)：采用扫描电镜检测实施例1及对比例3的表面形貌，结果如图8(左图实施例1，右图对比例3)所示。
实施例1至实施例4、对比例1、对比例2的具体测试结果如下表1、图7及图8所示。
图7是实施例3(图7左图)及对比例2(图7右图)制得的壳体组件的照片，从图7可知，采用本申请的壳体组件的制备方法制得的壳体组件在改性氧化铝的重量含量为90％时，可以很好的成型，而采用常规注塑成型方法制得的壳体组件，在改性氧化铝的重量含量为90％时，已无法制得完整形状的壳体组件。说明采用本申请实施例的方法制备的壳体组件100，更适用于改性无机填料的含量高于80％、甚至高于90％的壳体组件100，可以制得具有更好的陶瓷手感及光泽度、具有更高硬度及更好韧性的壳体组件100。
由下表1可知，随着改性氧化铝含量的增加，本申请的制备方法制得的壳体组件的铅笔硬度逐渐增加，落球高度逐渐降低。此外，实施例1至实施例4采用本申请的方法制得的壳体组件相较于对比例1及对比例2采用常规的注塑成型方法，可以制得改性氧化铝重量份数更高的壳体组件，从而可以制得具有更高改性无机填料的壳体组件，在满足壳体韧性要求的前提下，可以制得具有更高铅笔硬度、具有更温润的陶瓷质感及陶瓷光泽度的壳体组件。
由表1可知，采用三段式模压成型相较于采用单温度模压成型，制得的壳体组件具有更高的落球高度，因此，具有更好的韧性。图8是实施例1(图8左图)及对比例3(图8右图)制得的壳体组件的扫描电镜图，由图8所示，实施例1制得的壳体组件相较于对比例3制得的壳体组件表面形貌更为致密，这说明实施例1制得的壳体组件的聚苯硫醚与改性氧化铝的结合性能更好，进一步说明了，采用三段式模压成型相较于采用单温度模压成型制得的壳体组件具有更好的韧性及铅笔硬度。
由图9可知，对比例4采用热塑性树脂熔融状态下进行单温度模压成型，无法获得规整形状的壳体组件。将热塑性树脂与改性无机填料混合后，直接在高于熔融温度、及高压下进行模压成型，热塑性树脂与改性无机填料未先进行预成型，热塑性树脂内部也未形成三维网络结构，此时，热塑性树脂会迅速发生很大程度的变形，无法获得预期形状和尺寸的样品。
表1各实施例及对比例的壳体组件的成型情况、铅笔硬度及落球高度
示例 改性Al2O3：PPS(重量比) 铅笔硬度 落球高度(cm) 能否成型
实施例1 4:1 4H 70 是
实施例2 17:3 5H 50 是
实施例3 9:1 7H 40 是
实施例4 19:1 9H 30 是
对比例1 4:1 4H 70 是
对比例2 9:1 / / 否
对比例3 4:1 / ＜15 是
对比例4 4:1 / / 否
请参见图10，本申请实施例还提供一种电子设备600，其包括：显示组件610，用于显示；本申请实施例所述的壳体组件100，所述壳体组件100与所述显示组件610围合成容置空间601；电路板组件630，所述电路板组件630设置于所述容置空间601，且与所述显示组件610电连接，用于控制所述显示组件610进行显示。
本申请实施例的电子设备600可以为但不限于为手机、平板、笔记本电脑、台式电脑、智能手环、智能手表、电子阅读器、游戏机等便携式电子设备。
关于壳体组件100的详细描述，请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
可选地，所述显示组件610可以为但不限于为液晶显示组件、发光二极管显示组件(LED显示组件)、微发光二极管显示组件(MicroLED显示组件)、次毫米发光二极管显示组件(MiniLED显示组件)、有机发光二极管显示组件(OLED显示组件)等中的一种或多种。
请一并参见图11，可选地，电路板组件630可以包括处理器631、存储器633及供电电源635。所述处理器631分别与所述显示组件610、存储器633及供电电源635电连接。所述处理器631用于控制所述显示组件610进行显示，所述存储器633用于存储所述处理器631运行所需的程序代码，控制显示组件610所需的程序代码、显示组件610的显示内容等。所述供电电源635用于为所述处理器631运行提供电力。
可选地，处理器631包括一个或者多个通用处理器，其中，通用处理器可以是能够处理电子指令的任何类型的设备，包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、微处理器、微控制器、主处理器、控制器以及ASIC等等。处理器631用于执行各种类型的数字存储指令，例如存储在存储器633中的软件或者固件程序，它能使计算设备提供较宽的多种服务。
可选地，存储器633可以包括易失性存储器(Volatile Memory)，例如随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)；存储器633也可以包括非易失性存储器(Non-VolatileMemory，NVM)，例如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、快闪存储器(FlashMemory，FM)、硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)。存储器633还可以包括上述种类的存储器的组合。
可选地，所述供电电源635可以为但不限于为电池、供电电路等。
在本文中提及“实施例”“实施方式”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现所述短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1. 一种壳体组件的制备方法，其特征在于，所述壳体组件包括壳体本体，所述方法包括：
将改性无机填料与热塑性树脂进行混合，得到混合物，所述改性无机填料与所述热塑性树脂的重量比为4:1至20:1；以及
将所述混合物进行分段成型，得到所述壳体本体；所述分段成型包括第一段成型及第二段成型；所述第一段成型的温度高于所述热塑性树脂的玻璃化转变温度，低于所述热塑性树脂的初熔温度；所述第一段成型为模压成型，所述第二段成型为模压成型，所述第一段成型的温度的范围为Tg至Tg+40℃，其中，Tg为所述热塑性树脂的玻璃化转变温度，所述第一段成型的压力的范围为100Mpa至200Mpa。
2.根据权利要求1所述壳体组件的制备方法，其特征在于，所述第二段成型的温度的范围为Tms至Tme+20℃，其中，Tms为所述热塑性树脂的初熔温度，Tme为所述热塑性树脂的终熔温度；所述第二段成型的压力的范围为20Mpa至50Mpa。
3.根据权利要求1或2所述的壳体组件的制备方法，其特征在于，所述分段成型还包括第三段成型，所述第三段成型为模压成型，所述第三段成型包括：
于温度为Tme+30℃至Tme+70℃，压力为50Mpa至100Mpa下，置于空气或氧气氛围中进行成型。
4.根据权利要求3所述的壳体组件的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂为聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚酮中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的壳体组件的制备方法，其特征在于，当所述热塑性树脂为聚苯硫醚时，所述第一段成型的温度的范围为120℃至160℃，所述第二段成型的温度的范围为250℃至300℃；所述第三段成型的温度的范围为320℃至360℃。
6.根据权利要求1所述的壳体组件的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂为聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚碳酸酯、聚酰胺中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的壳体组件的制备方法，其特征在于，所述改性无机填料包括改性Al2O3、改性TiO2、改性ZrO2、改性Si3N4、改性SiO2中的一种或多种。
8.根据权利要求1-2、4-7任意一项所述的壳体组件的制备方法，其特征在于，所述将改性无机填料与热塑性树脂进行混合之前，所述方法还包括：采用表面改性剂对无机填料进行表面改性，得到改性无机填料，其中，所述表面改性剂为硅烷偶联剂、硼酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种，所述表面改性剂的添加量为所述无机填料重量的0.5%至3%。
9.根据权利要求1、2、4-7任意一项所述的壳体组件的制备方法，其特征在于，所述壳体组件还包括防护层，所述防护层设置于所述壳体本体的表面，所述方法还包括：
在所述壳体本体的表面形成所述防护层。
10.一种壳体组件，其特征在于，所述壳体组件由权利要求1-9任意一项所述的壳体组件的制备方法制得。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
显示组件，用于显示；
权利要求10所述的壳体组件，所述壳体组件与所述显示组件围合成容置空间；
电路板组件，所述电路板组件设置于所述容置空间，且与所述显示组件电连接，用于控制所述显示组件进行显示。
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