一种镁铝尖晶石屏幕保护层及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料制备领域，具体而言，涉及一种镁铝尖晶石屏幕保护层及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着现代科技的发展，越来越多的智能电子产品走进人们的生活，成为人们生活中必不可少的一部分。例如智能手机、平板电脑、智能手表等，这些智能电子产品的显示屏外均覆盖有保护层。
[0003]现有的保护层在使用过程中常常会产生划痕，影响屏幕的显示效果。同时，现有的保护层厚度较厚，使得只能电子产品无法达到薄、轻的要求，影响其使用感。
[0004]有鉴于此，特提出此发明。
【发明内容】
[0005]本发明的第一目的在于提供一种镁铝尖晶石屏幕保护层，所述的屏幕保护层具有优良的光透过性能，并且在苛刻的使用条件下不会产生划痕，同等防护要求下可减少60%以上的厚度，有效的减轻重量；在同样厚度的情况下，可提高防护能力。
[0006]本发明的第二目的在于提供一种所述的屏幕保护层的制备方法，通过该方法制备得到的屏幕保护层具有均匀、致密的晶体结构，从而保证屏幕保护层具有有机的光学性能和机械性能。
[0007]为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]—种镁铝尖晶石屏幕保护层，主要由以下组分制备而成：
[0009]镁铝尖晶石复合材料、有机溶剂和粘结剂；
[0010]所述镁铝尖晶石复合材料包括镁铝尖晶石和添加剂，且所述添加剂的质量为所述镁铝尖晶石复合材料的质量的O. 8% -11% ;
[0011]所述有机溶剂与所述镁铝尖晶石复合材料的质量比为I : (1-6);所述粘结剂与所述镁铝尖晶石复合材料的质量比为（0.3-3) :100。
[0012]镁铝尖晶石晶体结构均匀致密，具有较强的热震稳定性能、耐化学侵蚀性能和耐磨性能，与添加剂复配成镁铝尖晶石复合材料后同有机溶剂和粘结剂制备得到的镁铝尖晶石屏幕保护层在苛刻的使用条件下不会产生划痕，具有优异的耐磨性能；同等防护要求下可减少60%以上的厚度，有效的减轻屏幕保护层的重量；在同样厚度的情况下，屏幕保护层的防护能力显著提高。
[0013]同时，由于镁铝尖晶石的晶体结构排列均匀，从而使得制备的屏幕保护层具有优异的光学性能，表现为所述屏幕保护层的光透过率高，同等厚度下，本发明所提供的镁铝尖晶石屏幕保护层可将透光率提高到75%以上。
[0014]本发明中，镁铝尖晶石复合材料中的添加剂可提高屏幕保护层的机械性能和可加工性能，其适宜的质量为所述镁铝尖晶石复合材料的质量的O. 8% -11 %。有机溶剂和粘结剂组成了有机载体，有利于减少屏幕保护层缺陷和提高其机械性能，使得本发明所提供的镁铝尖晶石复合材料具有较强的加工优势。在本发明中，有机溶剂和粘结剂适宜的用量分别为所述有机溶剂与所述镁铝尖晶石复合材料的质量比为1:(1-6)，所述粘结剂与所述镁铝尖晶石复合材料的质量比为(0.3-3):100。
[0015]优选地，本发明中的添加剂包括第一类添加剂和第二类添加剂；
[0016]所述第一类添加剂包括氧化镧、氧化钇、氧化锆或氧化镥中的一种或多种；所述第二类添加剂包括氧化钍、氧化镉、氧化铪或氟化锂中的一种或多种。所述第一类添加剂与镁铝尖晶石复配后能显著增强屏幕保护层的强度，并且保证在制备过程中保证镁铝尖晶石能够形成排列均匀，致密的晶体结构，从而使制得的屏幕保护层具有优异的光学性能和机械性能；所述第二类添加剂能够降低制备过程中的烧结温度，并且能够减少晶体组织结构缺陷，稳定产品晶体结构，从而提高屏幕保护层的可加工性能。
[0017]本发明中，第一类添加剂和第二类添加剂的添加比例最优为所述第一类添加剂和所述第二类添加剂的质量比为(0.3-8):(0.5-3)。
[0018]在本发明中，添加的有机溶剂可以将镁铝尖晶石复合材料充分混合在一起，保证组织成分的均匀性。优选有机溶剂的类型为无水乙醇、丙酮、汽油或航空煤油中的一种或多种，这些有机溶剂易挥发，容易除去，从而不会影响屏幕保护层的晶体结构。
[0019]在本发明中，优选所述粘结剂包括石蜡和硬脂酸。粘结剂可增强镁铝结晶复合材料之间的连接力，便于制备过程中的操作，增强屏幕保护层的可加工性能。在本发明中，所述石蜡的质量为所述硬脂酸的质量的5-7倍。
[0020]优选地，所述镁铝尖晶石的粒度不超过3微米。
[0021]—种本发明提供的屏幕保护层的制备方法，包括如下步骤:
[0022](I)将镁铝尖晶石和添加剂充分混合并研磨，得到镁铝尖晶石复合材料；
[0023](2)将步骤⑴中制得的镁铝尖晶石复合材料加入有机溶剂和粘结剂进行制粒，得到颗粒状混合料；
[0024](3)将所述颗粒状混合料压制成毛坯；
[0025](4)将所述毛坯依次进行脱脂和预烧结；
[0026](5)将所述预烧结后的毛坯进行烧结，后进行切割，得到屏幕保护层。
[0027]本发明所提供的制备方法中，通过混料研磨使得镁铝尖晶石和添加剂充分、均匀混合在一起，得到混合均匀的镁铝尖晶石复合材料。然后，将制得的镁铝尖晶石复合材料与有机溶剂和粘结剂混合在一起制粒，便于后续压制成毛坯。在得到毛坯后，脱脂可以将毛坯中的粘结剂和有机溶剂除去，脱脂后提高的保温温度可以使毛坯具有一定的强度；预烧结为后续高温烧结步骤提供缓冲作用，避免直接高温烧结造成屏幕保护层晶体结构排列不均匀。最后，通过高温烧结步骤获得晶体结构均匀、致密的烧结体，经后续加工步骤得到本发明所提供的屏幕保护层。
[0028]本发明中，在步骤(I)中，所述镁铝尖晶石复合材料的制备过程中，所述研磨包括干磨或湿磨中的任意一种。
[0029]当研磨的方法为干磨时，选用振动研磨机进行。此时，将镁铝尖晶石和添加剂放入振动研磨机中，混料2-24小时，即得镁铝尖晶石复合材料。
[0030]当研磨的方法为湿磨时，选用无水乙醇或丙酮为溶剂，溶剂适宜的添加量为镁铝尖晶石复合材料质量的10% -50%。并且，研磨结束后进行干燥。
[0031]湿磨可选用振动研磨机或滚动式湿磨机。当使用振动研磨机湿磨的情况下，将镁铝尖晶石、添加剂和溶剂放入振动研磨机中，混料6-24小时。当使用滚动式湿磨机湿磨的情况下，将镁铝尖晶石、添加剂和溶剂放入滚动式湿磨机中，湿磨12-48小时。
[0032]如果后续干燥工序使用喷雾制粒设备，在采用湿磨的研磨方式时，可以将石蜡和硬脂酸直接加入研磨设备中。
[0033]优选地，在步骤(3)中，所述将所述颗粒状混合料压制成毛坯具体包括如下步骤:
[0034]将所述颗粒状混合料在1-1000吨/cm2的压力下保压0.1-20分钟，得到长2-200毫米、宽2-200毫米、厚0.2-100毫米的毛坯。
[0035]颗粒状混合料已经是镁铝尖晶石和添加剂充分混合后制得的，将其制成毛坯后，在后续烧结过程中可保证烧结体晶体结构的均匀和致密。
[0036]优选地，在步骤(4)中，所述将所述毛坯依次进行脱脂和预烧结具体包括如下步骤:
[0037]将所述毛坯在100-500°C下保温0.2_3小时进行脱脂，后升温至1100-1600°C并保温0.2-5小时进行预烧结。
[0038]优选地，在步骤(5)中，所述烧结具体包括如下步骤:
[0039]在温度为1100-1800°C的氧化性气氛下烧制0.2-10小时；
[0040]或，
[0041]先在真空状态且温度为1100-1800°C的环境中保温1_6小时，然后充入惰性保护气体，在压力为lMPa-500MPa的压力环境下保压1_6小时。
[0042]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0043](I)提供了一种由镁铝尖晶石等材料制备而成的屏幕保护层。该屏幕保护层具有较高的光透过率，并且在苛刻的使用条件下不会产生划痕，同等防护要求下可减少60%以上的厚度，有效的减轻重量，在同样厚度的情况下，可提高防护能力。
[0044](2)本发明提供了一种屏幕保护层的制备方法，通过该方法制备得到的屏幕保护层具有均匀、致密的晶体结构，从而保证屏幕保护层具有有机的光学性能和机械性能。
【具体实施方式】
[0045]下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0046]实施例1
[0047]本实施例提供了一种屏幕保护层，主要由以下组分制备而成:
[0048]镁铝尖晶石复合材料10kg、有机溶剂:无水乙醇1kg和粘结剂:石蜡30g。
[0049]其中，镁铝尖晶石复合材料包括镁铝尖晶石9.92kg、氧化镧40g和氧化钍40g。
[0050]在本实施例所提供的屏幕保护层中，氧化镧的质量为镁铝尖晶石复合材料的质量的0.4%，氧化钍的质量为镁铝尖晶石复合材料的质量的0.4%。无水乙醇的质量与镁铝尖晶石复合材料的质量相同，石蜡的质量与镁铝尖晶石复合材料的质量之比为0.3:100ο
[0051]采用常规方法烧制得到屏幕保护层。具体包括如下步骤:
[0052]将镁铝尖晶石、氧化镧、氧化钍研磨后混合，得到镁铝尖晶石复合材料，后将镁铝尖晶石复合材料和有机溶剂、粘结剂充分混合放入模具中，在常温、20MPa压力下压制成素坯。
[0053]将素坯在2GPa的压力下，500°C的温度下烧结20分钟，得到屏幕保护层。
[0054]实施例2
[0055]本实施例提供了一种屏幕保护层，主要由以下组分制备而成:
[0056]镁铝尖晶石复合材料12kg、有机溶剂:丙酮2kg和粘结剂:石蜡300g。
[0057]其中，镁铝尖晶石复合材料包括镁铝尖晶石11.92kg、氧化钇40g和氧化镉40g。
[0058]在本实施例所提供的屏幕保护层中，氧化钇的质量为镁铝尖晶石复合材料的质量的0.4%，氧化镉的质量为镁铝尖晶石复合材料的质量的0.4%。丙酮的质量与镁铝尖晶石复合材料的质量之比为1:6，石蜡的质量与镁铝尖晶石复合材料的质量之比为3:100。
[0059]采用如下制备方法制备而成:
[0060]S21:将镁铝尖晶石和添加剂:氧化钇、氧化镉充分混合并研磨，得到镁铝尖晶石复合材料；
[0061]在这