一种电子设备的外壳材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种外壳材料，具体涉及一种电子设备的外壳材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 电子设备的外壳材料通常为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)、ABS工程塑料 (PC+ABS)、高抗冲聚苯乙烯（HIPS)等，ABS、PC+ABS等材料的尺寸稳定性、耐冲击性、加工流 动性优良，然而密度在1.15g/cm 3以上，质量重，并且成本高。HIPS是通过在聚苯乙烯（PS) 中添加丁苯或顺丁橡胶改性而成，其成本低，易成型加工，然而该材料的阻燃性差、并且收 缩率高，利用其制备的电子设备外壳在可靠性试验、环境试验中变形量加大，不仅影响电子 设备的外观，甚至还可能会引起外壳开裂，因此使用和应用范围受到限制。
[0003] 聚苯醚（PPO)是一种性能优异的热塑性工程塑料，其密度小、热稳定性高，然而由 于分子链刚性较大，因此熔体粘度高、流动性差，成型温度通常达280-330°C，成型加工困 难；此外，该材料还存在耐溶剂性差、易发生应力开裂、缺口冲击强度低等缺陷。为了克服 PPO材料所存在的上述缺陷，通常将其与HIPS材料进行合金化，所形成的合金材料不仅能 保留PPO材料原有的特性，并且加工性能大大提高。
[0004] 尽管PP0/HIPS合金材料的成型温度较PPO材料有所降低，然而成型温度依然高达 260-285°C，如进一步改善其加工性能以适应大尺寸、薄壁或结构复杂的产品需求，则需增 加合金材料中HIPS的含量，然而这会导致合金材料阻燃性能、机械性能等的下降，因此如 何获得成型温度低、加工性能以及综合性能良好，特别是同时具有良好的耐温性和阻燃性、 低收缩率且质轻的外壳材料成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种电子设备的外壳材料及其制备方法，用于解决现有技术中的外壳 材料质量重、收缩率高、耐温性和阻燃性差等技术缺陷。
[0006] 本发明提供一种电子设备的外壳材料，由如下重量份的原料组分制成：聚苯醚 30-70份，高抗冲聚苯乙烯40-70份，阻燃剂10-15份，抗氧剂3-5份，润滑剂1-3份，炭黑色 粉1-2份；其中，所述阻燃剂选自磷酸三苯酯（TPP)、双酚A-双（二苯基磷酸酯）（BDP)、十 溴二苯乙烷（DBDPE)、三氧化二锑和溴代三嗪中的一种或多种。
[0007] 本发明通过向特定重量配比的聚苯醚和高抗冲聚苯乙烯中添加特定重量份的阻 燃剂、抗氧剂和润滑剂，不仅使该外壳材料在加工时的熔融流动指数高、成型温度低，从而 易于成型加工；并且，所形成的外壳材料的质量轻，收缩率低，耐温性、阻燃性、机械性能 (例如拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量、弯曲模量、缺口冲击强度等）良好，特别适合大尺寸、 薄壁或结构复杂以及发热量较高的电子设备外壳材料。
[0008] 此外，炭黑色粉颗粒近似球形，其耐光、耐候、耐化学品的性能极佳，并且具有极高 的遮盖力和着色力，因此添加炭黑色粉能够显著提高外壳材料的黑亮光泽度，从而提升产 品的外观质量。
[0009] 进一步地，本发明的外壳材料由如下重量份的原料组分制成：聚苯醚50-60份，高 抗冲聚苯乙烯40-50份，阻燃剂12-15份，抗氧剂3. 5-5份，润滑剂2-3份，炭黑色粉1-2份。 [0010] 上述外壳材料的密度按照ASTM D792标准检测为I. lg/cm3以下；维卡软化点温 度按照IS0306标准检测为96°C以上；线性膨胀系数按照ISO 11359-2-1999标准检测为 65 μ m/°C以下；阻燃等级按照UL94标准检测为VO级，综合性能优异。
[0011] 在本发明中，TPP的熔点为49-51°C，沸点为245°C (1.47kPa)，闪点（开口）为 235°C，折射率为1. 552,粘度（50°C )为IlmPa · s，能与乙醚、氯仿、丙酮、苯等混溶，具有良 好的透明性、柔软性以及抗菌性，具有耐水、耐油、电绝缘性好和相容性好等优点，阻燃效果 优异。
[0012] BDP的相对密度为1.26(20°C )，磷含量为8. 9%，毒性LD50为5000mg/Kg，粘度 (25°C )为17000mPa. s，是一种无卤、低烟、低毒的环保型磷系阻燃剂，其与HIPS和PPO具有 良好的相容性，在对HIPS和PPO材料进行阻燃改性的过程中既能够有效地提高改性材料的 阻燃性能，又不会对改性材料的物理、机械性能造成较大影响，因此能够获得具有良好抗拉 伸强度、抗弯曲强度、抗冲击强度、抗热变形温度等性能的无卤阻燃改性材料，利用该改性 材料制备的电子设备外壳抗冲击性能较强、并且使用寿命长。
[0013] DBDPE的含水量低于0· 1%，总溴含量彡82. 3%，游离溴彡20ppm，熔点在345°C 以上，其热稳定性和抗紫外线性能较佳，并且渗出性低，特别适用于电子设备外壳材料的阻 燃。
[0014] 三氧化二锑可作为协效阻燃剂，特别是其在与卤素阻燃剂共同使用时能够在气体 状态下熄灭火焰，阻燃性能稳定，适用性强，无毒，抑烟效果好，成本低。
[0015] 溴代三嗪分子量大，结构复杂，其起始分解温度高，阻燃机理为吸热分解热降型， 不含游离溴，并且具有良好的热稳定性、耐光性和电气性能。
[0016] 上述特定的阻燃剂不仅能够使外壳材料具备良好的阻燃性，特别是还有利于使外 壳材料具有较高的维卡软化点温度，利用该外壳材料制得的外壳耐温性能优异，从而能够 较好地适用于高发热量的电子设备外壳。
[0017] 在一实施方式中，所述阻燃剂由磷酸三苯酯、双酚A-双（二苯基磷酸酯）和十溴 二苯乙烷组成，并且所述磷酸三苯酯、双酚A-双（二苯基磷酸酯）和十溴二苯乙烷之间的 重量配比为（4-5) :6 :(2-4)。
[0018] 向外壳材料中添加由上述三种阻燃剂组成的复合阻燃剂时，外壳材料的阻燃性能 优异，并且成型加工性好，不会显著降低材料的机械性能，且外壳外观质量优异。
[0019] 在本发明中，所述抗氧剂可以选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯] 季戊四醇酯（抗氧剂1010)、β _(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧 剂1076)和三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168)中的一种或多种。
[0020] 其中，抗氧剂1010无毒、热稳定性好、持效性长，能够防止外壳材料在长期老化过 程中的热氧化降解，有利于延长产品的使用期限；抗氧剂1076耐热性好，可有效抑制聚合 物的热降解和氧化降解；抗氧剂168为低挥发性亚磷酸酯类抗氧剂，其与主抗氧剂（例如抗 氧剂1010、抗氧剂1076等）并用时具有良好的协同效应。
[0021] 在一实施方式中，所述抗氧剂由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯] 季戊四醇酯、β _(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯和三[2. 4-二叔丁基苯 基]亚磷酸酯组成，并且所述四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯、 β - (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯和三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 之间的重量配比为（3-4) : (0. 5-2) : (0. 5-1. 5)，例如3 :1 :1。
[0022] 本发明人经大量研宄发现，在外壳材料中添加由上述三种特定抗氧剂组成的复合 抗氧剂时，能够显著增加外壳材料的维卡软化点温度，此时维卡软化点温度按照IS0306标 准检测可达107°C以上，外壳材料的耐温性能显著提高。
[0023] 在本发明中，所述润滑剂可以选自硬脂酸钙、硅酮、石蜡、聚乙烯蜡和硬脂酸锌中 的一种或多种。这些润滑剂与PPO和HIPS材料的相容性好，有利于外壳材料的成型加工。
[0024] 在一实施方式中，所述润滑剂由硬脂酸钙和聚乙烯蜡组成，并且硬脂酸钙与聚乙 烯蜡的重量配比为3 :(1-2)。在外壳材料中添加由上述两种特定润滑剂组成的复合润滑剂 时，不仅有利于外壳材料的成型加工，此外还有利于保证外壳材料的各项机械性能，且注塑 工艺性参数范围宽，外壳产品外观凹坑、流痕等不良率低。
[0025] 本发明还提供上述任一所述外壳材料的制备方法，包括如下步骤：
[0026] 1)将30-70重量份的聚苯醚、40-70重量份的高抗冲聚苯乙烯、10-15重量份的阻 燃剂、3-5重量份的抗氧剂、1-3重量份的润滑剂和1-2重量份的炭黑色粉搅拌混匀，制得混 合料；
[0027] 2)将所述混合料置于挤出机中进行挤出，挤出后冷却、切粒、干燥，制得所述外壳 材料。
[0028] 上述制备方法操作简单，易于控制，特别是各特定重量份的组成有利于外壳材料 的成型加工，材料在加工过程中的熔