一种碳纤维模压手机中框及其制备方法与流程

本发明涉及手机领域，具体是一种碳纤维模压手机中框及其制备方法。

背景技术：

1、随着通信技术的高速发展，智能手机是人们生活中的必需品，人们对手机外观造型的要求也日益提高，现有手机中框多用金属作为原材料，虽然有着成本较低、强度较高的优点，但是同样存在容易变形、染色性差、易产生划痕等问题，特别是电磁屏蔽较为严重，因此现在更多地研究放在了塑料型手机中框上。

2、现有市场中流行的塑料型手机中框多用聚碳酸酯等材质制备成品，虽然具有较高轻便性及不遮盖信号等优点，但是不能兼具较优的散热性、耐磨性及抗冲击性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种碳纤维模压手机中框及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种碳纤维模压手机中框的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：用环氧树脂、含镧有机物框架改性聚醚醚酮、自修复聚亚胺共混制备浸胶液；

5、s2：将碳纤维布进行酸化，然后用多酰胺预聚体处理，得到改性碳纤维；

6、s3：将改性碳纤维在浸胶液中浸渍处理，将浸渍处理后的碳纤维层叠放入模具，采用平板硫化机模压固化，得到复合碳纤维板；

7、s4：将复合碳纤维板裁剪成具有铆合结构的碳纤维边框或碳纤维中板，将边框和中板结构铆合，得到一种碳纤维模压手机中框。

8、进一步的，以质量份数计，浸渍处理后的碳纤维的组成为：改性碳纤维60-80份，浸胶液20-40份。

9、进一步的，将复合碳纤维板裁剪成具有铆合结构的碳纤维中板时，边框为碳纤维边框、金属边框、玻璃纤维边框中一种，将边框和碳纤维中板结构铆合，得到一种碳纤维模压手机中框。

10、进一步的，将复合碳纤维板裁剪成具有铆合结构的碳纤维边框时，中板为碳纤维中板、玻璃纤维中板中一种，将碳纤维边框和中板结构铆合，得到一种碳纤维模压手机中框。

11、进一步的，边框的厚度为5-7mm，中板的厚度为0.25-0.41mm。

12、本发明中采用模压成型工艺制备碳纤维模压手机中框，具有原料损失小、生产效率高、制品收缩率及内应力小、重复性高、翘曲变形度低等优点，得到碳纤维模压手机中框具有稳定的机械性能；先将碳纤维依次进行酸化，然后用多酰胺预聚体处理，来改善碳纤维本身易断裂且惰性较强，与其他物质作用时存在易分界的情况；然后利用浸胶液处理，从而进一步改善改性碳纤维的力学性能，在赋予改性碳纤维表面较优的耐磨性、散热性及抗冲击性，同时使改性碳纤维具有较好的自修复性，从而提高碳纤维模压手机中框的使用寿命。

13、进一步的，改性碳纤维的制备包括以下步骤：

14、1)将碳纤维布浸泡入米氏酸的乙醇溶液中，在25-30℃下浸泡2-3h，用水冲洗3-5次，干燥，得到酸洗后碳纤维；

15、2)在氮气保护下，将无水哌嗪、衣康酸二甲酯混合搅拌，然后用质量比为1：l的乙醇与石油醚进行重结晶3-5次，得到哌嗪四酯；

16、3)在氮气保护下，将哌嗪四酯、1,6-己二胺混合，在155-160℃保温40-50min，得到多酰胺预聚体，然后将酸洗后碳纤维浸入，在155-160℃下减压10-20min，然后保温12-14h，得到改性碳纤维。

17、进一步的，无水哌嗪、衣康酸二甲酯的摩尔比为1：2；哌嗪四酯、1,6-己二胺的摩尔比为1：2。

18、本发明中先用米氏酸对碳纤维进行酸化，因为米氏酸是腐蚀性较小的弱酸，对碳纤维表面刻蚀作用较小，在不损坏碳纤维本身性能的同时使碳纤维表面羧基化，然后用生物基衣康酸二甲酯与无水哌嗪合成交联剂生物基哌嗪四酯，在代替羧酸形成酰胺基团时，大幅降低反应温度，然后与1,6-己二胺进行缩聚，在羧基化碳纤维表面原位生成交联支化型聚酰胺，起到了促进界面粘合的作用；且本发明中交联支化型聚酰胺的原料来源于生物基可再生，符合可持续发展理念。

19、进一步的，模压固化的工作条件为：压力为2-6mpa，以3-6℃/min的速率升温至110℃保温30-60min，然后升温至130℃保温10-30min。

20、进一步的，以质量份数计，浸胶液的组成为：环氧树脂25-35份、自修复聚亚胺5-10份、含镧有机物框架改性聚醚醚酮1-3份。

21、本发明中对浸渍处理后的碳纤维层叠后放入模具中模压，层合板中因含有大量的环氧基团，脆性较大，在较强外力作用下易产生裂纹，会发生复合板分层的情况，因此本发明在浸胶液中引入低模量、高韧性的聚醚醚酮增韧，有效缓解应力集中情况，提高手机中框的断裂韧性；但是单独添加聚醚醚酮与环氧树脂存在相容性问题，因此本发明用含镧有机物框架对聚醚醚酮进行改性处理，根据稀土元素独特的化学活性，使用2,5-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二羧酸与镧合成了双配体得到含镧有机物框架，在解决聚醚醚酮在环氧树脂分散性问题同时，来增强浸胶液的耐摩擦性与散热性。

22、进一步的，含镧有机物框架的制备包括以下步骤：将硝酸镧六水合物、2,5-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二羧酸、二甲基甲酰胺混合，超声搅拌10-20min，转移聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加入聚醚醚酮在115-120℃保温20-22h，冷却、过滤，依次用二甲基甲酰胺、无水乙醇洗涤3-5次，干燥，得到含稀土元素有机物框架。

23、进一步的，硝酸镧六水合物、2,5-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二羧酸的摩尔比为1：1：1。

24、本发明以对苯二甲醛、双-(3-二甲基丙氨基)胺和1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷为原料，合成具有柔性链段的具有自修复性的聚亚胺，在浸胶液中引入自修复聚亚胺，在受热时会起层间软化效果，增强各层之间的黏结强度，提高手机中框的力学性能；且合成的自修复聚亚胺内部含有动态亚胺键，能够利用手机散热产生的热量等外界刺激下发生亚胺键的断裂和重组，重排网络结构，使手机中框中各层合板之间的粘结力具有自修复性，从而大幅延长手机中框的使用寿命，保证制备的手机中框具有较好的抗冲击性与抗形变性。

25、进一步的，自修复聚亚胺的制备包括以下步骤：将对苯二甲醛、乙醇混合，升温到70-75℃，以转速400rpm搅拌15-20min，加入1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷、双-(3-二甲基丙氨基)胺、乙醇的混合液，超声分散5-10min，蒸发溶剂，然后升温至80℃保温3h，升温95℃保温1h，升温105℃保温1h，得到自修复聚亚胺。

26、进一步的，对苯二甲醛、1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷、双-(3-二甲基丙氨基)胺的质量比为1：0.39：0.4。

27、进一步的，含镧有机物框架改性聚醚醚酮与自修复聚亚胺的质量比为0.2-0.3；通过控制含镧有机物框架改性聚醚醚酮与自修复聚亚胺的质量比，使浸胶液形成的浸胶层中软硬使用，从而改善手机中框的综合力学性能。

28、本发明的有益效果：

29、本发明提供一种碳纤维模压手机中框及其制备方法，制备得到的手机中框具有较优的耐磨性、散热性及抗冲击性，同时具有较好的自修复性。

30、本发明中先用米氏酸对碳纤维进行酸化，然后在羧基化碳纤维表面原位生成交联支化型生物基聚酰胺，起到了促进界面粘合的作用，且生物基聚酰胺与浸胶液中的自修复聚亚胺存在动态共价交联，大幅提高浸胶液对碳纤维的粘结力度。

31、本发明在浸胶液中引入低模量、高韧性的聚醚醚酮增韧，有效缓解应力集中情况，提高手机中框的断裂韧性；用含镧有机物框架对聚醚醚酮进行改性处理，使用2,5-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二羧酸与镧合成了双配体得到含镧有机物框架，在解决聚醚醚酮在环氧树脂分散均匀性问题同时，来增强浸胶液的耐摩擦性与散热性。

32、本发明以对苯二甲醛、双-(3-二甲基丙氨基)胺和1,2-双(2-氨基乙氧基)乙烷为原料，合成具有柔性链段的具有自修复性的聚亚胺，在浸胶液中引入自修复聚亚胺，在受热时会起层间软化效果，增强各层之间的黏结强度，提高手机中框的力学性能；且合成的自修复聚亚胺内部含有动态亚胺键，能够利用手机散热产生的热量等外界刺激下发生亚胺键的断裂和重组，重排网络结构，使手机中框中各层合板之间的粘结力具有自修复性，从而大幅延长手机中框的使用寿命，保证制备的手机中框的抗冲击性与抗形变性。