1.本发明属于光电开关材料领域，涉及一种用于光电开关的外壳及其制备方法。
背景技术：
2.光电开关是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无。一般情况下光电开关的外壳需要对可见光及红外光不透明，也有为了避免灰尘对发射器与接收器透镜的磨损，选用可见光或红外光可投射的材料。
3.常见的光电开关壳体有塑料、橡胶或金属外壳，塑料是良好的绝缘体，在一些使用场合，需要光电开关壳体具有一定的防静电功能，使得壳体材料需要有一定的导电性。而且一般槽型光电开关装配时采用热压工艺，选用的材料也需要满足热压工艺的要求，但是常见的光电开关壳体依然存在强度低、阻燃防爆能力差、防静电能力弱等缺点。
技术实现要素：
4.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种用于光电开关的外壳及其制备方法，通过该方法得到具有质轻、耐磨，良好抗静电能力、阻燃能力和优秀防爆强度的外壳。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
6.一种用于光电开关的外壳，所述外壳由金属骨架和复合材料组成，复合材料原料按重量份计，包括：20
‑
30份丁腈橡胶、60
‑
80份pvc、2
‑
5份纳米炭黑、1
‑
2份偶联剂、3
‑
5份抗静电剂、1
‑
3份纳米zno、5
‑
8份纳米caco3、10
‑
15份丁二酯、2
‑
5份氯化石蜡、3
‑
6份三氧化二锑、2
‑
4份氢氧化铝、1
‑
3份硼化锌。
7.本发明中利用金属骨架对壳体起到支撑防爆作用，通过对复合材料成分优化，添加炭黑使得壳体就有一定的导电能力，加强抗静电作用，添加微量的纳米caco3可以增加pvc和丁腈橡胶的接触面积，当外力作用时pvc和丁腈橡胶在纳米caco3表面形成吸附层，阻止团聚的发生，并且在外力作用下产生银纹，吸收能量，从而防止银纹进一步发展成裂纹。
8.添加三氧化二锑因为是沸点较高的挥发性物质，可以较长时间停留在燃烧区，氢氧化铝在橡胶中受热就会失去结晶水，失去的水分立即变成水蒸气，可以一手大量的热量，生成的水蒸气可以稀释可燃气体的浓度，从而减少燃烧时的烟雾。而且三氧化二锑和氢氧化铝、硼化锌具有良好的协同作用，硼化锌可以取代部分三氧化二锑再与氢氧化铝并用，从而降低成本，提高阻燃性能的同时有效的降低生烟量。
9.在上述的一种用于光电开关的外壳，金属骨架为网状多孔结构的铝合金。以铝合金作为壳体骨架，因为铝合金轻质特点使得壳体总体质量不会明显提升，不仅起到很好的支撑作用，而且可以使壳体达到很好的强度和防爆效果。
10.在上述的一种用于光电开关的外壳，所述纳米zno的粒径为450
‑
550nm。
11.在上述的一种用于光电开关的外壳，所述纳米caco3的粒径为50
‑
75nm。
12.在上述的一种用于光电开关的外壳，所述偶联剂为三异硬脂酰基钛酸异丙酯。本
发明中纳米粒子的粒径随着偶联剂三异硬脂酰基钛酸异丙酯用量的提高增大，由于高速混合机提供的分散力不足以使团聚的纳米粒子完全分散，因而偶联剂三异硬脂酰基钛酸异丙酯包裹的一般不是单颗的纳米粒子，而是纳米粒子的团聚体，同时偶联剂渗入纳米团聚体之间，使聚集体变得更加难以分散，因此纳米颗粒表面处理不当，会使得纳米粒子的分散效果变差。
13.在上述的一种用于光电开关的外壳，所述抗静电剂为经氯乙酸两性化的1
‑
β
‑
羟乙基
‑2‑
十七烷基
‑2‑
咪唑啉。经过两性化后的1
‑
β
‑
羟乙基
‑2‑
十七烷基
‑2‑
咪唑啉，在树脂处于熔融状态时在界面稠密排列，树脂固化后，亲水基向着空气一侧排列，形成一个单分子导电层，经过一段时间后，树脂内部的抗静电剂分子不断向表面迁移，使缺损部位得以补充，从而提高抗电性能。
14.一种用于光电开关外壳的制备方法，所述方法包括如下步骤：
15.s1：准备金属骨架，并配制复合材料原料；
16.s2：将纳米zno、纳米caco3、偶联剂、丁二酯中通过乳化机高速剪切得乳胶混合物；
17.s3：将乳胶混合物与剩余原料搅拌后开炼，倒入装有铝合金骨架的模具中；
18.s4：脱模后在170
‑
185℃硫化得成品外壳。
19.在上述的一种用于光电开关的外壳制备方法，开炼温度为165
‑
180℃，时间为30
‑
60min。控制开炼的温度和时间有利于纳米炭黑粒子分散形成导电通道，使得材料的导电性提高，如果时间过长，会导致导电网络遭到破坏，是材料整体导电性能降低。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.1.本发明通过利用网状多孔结构铝合金作为壳体骨架，再通过利用树脂和丁腈橡胶为主要原料制备的用于光电开关的外壳具有质轻、耐磨和优秀防爆强度；
22.2.本发明将经过两性化后的1
‑
β
‑
羟乙基
‑2‑
十七烷基
‑2‑
咪唑啉作为抗静电剂，提高壳体一定的抗电性能；
23.3.本发明利用三氧化二锑和氢氧化铝、硼化锌具有良好的协同阻燃作用，提高壳体阻燃性能的同时有效地降低了生烟量；
24.4.本发明原料简单易得，整体制备效率高，方法简单，适用于大规模的工业生产。
具体实施方式
25.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
26.实施例1：
27.s1：按照如下质量份数配制原料：25份丁腈橡胶、65份pvc、3份纳米炭黑、2份偶联剂、4份抗静电剂、2份纳米zno、6份纳米caco3、12份丁二酯、3份氯化石蜡、4份三氧化二锑、3份氢氧化铝、2份硼化锌；所述纳米zno的粒径为500nm；所述纳米caco3的粒径为60nm；所述偶联剂为三异硬脂酰基钛酸异丙酯；所述抗静电剂为经氯乙酸两性化的1
‑
β
‑
羟乙基
‑2‑
十七烷基
‑2‑
咪唑啉；
28.s2：先将纳米zno、纳米caco3、偶联剂、丁二酯中通过乳化机高速剪切得乳胶混合物；
29.s3：将乳胶混合物与剩余原料搅拌后开炼，开炼温度为170℃，时间为50min，然后
倒入装有网状多孔结构的铝合金骨架的模具中；
30.s4：脱模后在180℃硫化得成品外壳。
31.实施例2：
32.s1：按照如下质量份数配制原料：20份丁腈橡胶、60份pvc、2份纳米炭黑、1份偶联剂、3份抗静电剂、1份纳米zno、5份纳米caco3、10份丁二酯、2份氯化石蜡、3份三氧化二锑、2份氢氧化铝、1份硼化锌；所述纳米zno的粒径为450nm；所述纳米caco3的粒径为50nm；所述偶联剂为三异硬脂酰基钛酸异丙酯；所述抗静电剂为经氯乙酸两性化的1
‑
β
‑
羟乙基
‑2‑
十七烷基
‑2‑
咪唑啉；
33.s2：先将纳米zno、纳米caco3、偶联剂、丁二酯中通过乳化机高速剪切得乳胶混合物；
34.s3：将乳胶混合物与剩余原料搅拌后开炼，开炼温度为165℃，时间为30min，然后倒入装有网状多孔结构的铝合金骨架的模具中；
35.s4：脱模后在170℃硫化得成品外壳。
36.实施例3：
37.s1：按照如下质量份数配制原料：30份丁腈橡胶、80份pvc、5份纳米炭黑、2份偶联剂、5份抗静电剂、3份纳米zno、8份纳米caco3、15份丁二酯、5份氯化石蜡、6份三氧化二锑、4份氢氧化铝、3份硼化锌；所述纳米zno的粒径为450nm；所述纳米caco3的粒径为50nm；所述偶联剂为三异硬脂酰基钛酸异丙酯；所述抗静电剂为经氯乙酸两性化的1
‑
β
‑
羟乙基
‑2‑
十七烷基
‑2‑
咪唑啉；
38.s2：先将纳米zno、纳米caco3、偶联剂、丁二酯中通过乳化机高速剪切得乳胶混合物；
39.s3：将乳胶混合物与剩余原料搅拌后开炼，开炼温度为185℃，时间为30min，然后倒入装有网状多孔结构的铝合金骨架的模具中；
40.s4：脱模后在145℃硫化得成品外壳。
41.对比例1：
42.与实施例1的区别，仅在于，对比例1没有铝合金金属骨架。
43.对比例2：
44.与实施例1的区别，仅在于，对比例2原料中没有抗静电剂。
45.表1：对实施例1
‑
3、对比例1
‑
4的成品防爆外壳性能检测
46.实施例平均体电阻(ω
·
cm)热形变温度(℃)实施例12.8
×
10
10
165实施例22.1
×
10
10
160实施例33.2
×
10
10
163对比例12.7
×
10
10
161对比例26.0
×
108158
47.从上述结果可以看出，本发明以铝合金作为壳体骨架，再通过利用树脂和丁腈橡胶等多种原料制备的用于光电开关的外壳具有质轻、耐磨，良好抗静电能力、阻燃能力和优秀防爆强度。
48.本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术
方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
49.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
50.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。