一种手机背板用透光表皮材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，涉及一种手机背板用透光表皮材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着通信和数字技术的飞速发展，手机等电子产品发展迅速，成为科技进步的时代缩影。手机外壳不仅是手机强有力的保护伞，保证电磁信号的接收和发送，降低意外摔落的损害，延长手机的使用寿命，更重要的是能够提升使用者的产品体验感。而人们越来越高的体验追求，也要求制作手机外壳的材料在各方面具有良好的性能，例如有无电磁屏蔽，高韧性，耐磨，导热性好，尺寸稳定，外观优美，质感好等。

2、cn108675812a公开了一种增韧氧化铝陶瓷手机背板，该手机背板材料组成包括掺杂增韧成分、掺杂改色成分、石墨烯和高纯度氧化铝，其中各组分占材料总重量百分比分别为：掺杂增韧成分12-25％、掺杂改色成分1.25-4.25％、石墨烯0.25-1％，余量为高纯度氧化铝；其中掺杂增韧成分zro2；掺杂改色成分为高纯fe2o3、高纯coo、高纯mno2、高纯nio中的一种、两种或三种。本发明所得材料氧化铝陶瓷材料的断裂韧性可达4.75mpa·m1/2，比常规al2o3基陶瓷的断裂韧性提高了35％，并且透波率为80～87％。该发明是利用无机材料作为手机背板，而寻找一种有机高分子材料作为手机背板材料来发挥高分子材料的优势具有重要意义。

3、cn203739360u公开一种tpu防水复合布，包括有自上而下布置的涂胶层、尼龙布层和tpu膜层，涂胶层与尼龙布层的上表面熔接固定，tpu膜层与尼龙布层的下表面熔接固定，所述的尼龙布层上设有若干透孔，所述尼龙布层上透孔内填充有涂胶层灌入的熔接柱，所述熔接柱穿过所述尼龙布层的透孔并与所述tpu膜层熔接固定连接。然而该材料仅仅解决的是各层之间牢固结合的问题，并不能满足人们对于手机背板材料的性能需求。

4、因此，在本领域，期望开发一种适合用作手机背板材料的有机高分子材料。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种手机背板用透光表皮材料及其制备方法。本发明的手机背板用透光表皮材料基于有机高分子材料，具有高韧性、耐磨、抗污、表面电阻率低具有抗静电效果，透光率高，尺寸稳定，质感好。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、一方面，本发明提供一种手机背板用透光表皮材料，所述手机背板用透光表皮材料自下至上包括依次层叠的基材层、胶层和tpu材料层，所述tpu材料层的制备原料中包括聚碳酸酯、石墨烯-分子筛复合材料以及碳纳米纤维。

4、在本发明中，所述手机背板用透光表皮材料通过基材层、胶层和tpu材料层的复合，得到的材料具有高韧性、耐磨、抗污、表面电阻率低具有抗静电效果，透光率高，尺寸稳定，质感好。其中tpu材料层中聚碳酸酯能够提高材料的透光率，石墨烯-分子筛复合材料中石墨烯以纳米尺度均匀分散于分子筛中，避免了石墨烯的团聚，具有丰富的微观孔隙结构和高的比表面积，赋予材料良好的透气导湿功能，具有高的热导率，并具有良好的抗静电防污效果。并且其能够与碳纳米纤维结合共同提高材料的抗菌性能，此外碳纳米纤维的使用进一步增强材料的耐磨性，机械性能得到提高。

5、优选地，所述tpu材料层的制备原料包括以下重量份的组分：

6、

7、在本发明中，所述多元醇的用量为50～80份，例如可以为51份、53份、55份、57份、59份、60份、65份、68份、70份、75份、78份或79份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

8、在本发明中，所述二异氰酸酯的用量为10～40份，例如可以为11份、13份、15份、17份、19份、20份、21份、23份、25份、27份、29份、30份、32份、34份、36份、38份或39份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

9、在本发明中，所述聚碳酸酯的用量为10-30份，例如可以为11份、13份、15份、17份、19份、20份、21份、23份、25份、27份或29份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

10、在本发明中，所述石墨烯-壳聚糖复合材料的用量为1～5份，例如可以为1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或4.8份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

11、在本发明中，所述碳纳米纤维的用量为10～20份，例如可以为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

12、在本发明中，所述硅烷偶联剂的用量为1～3份，例如可以为1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.2份、2.5份或2.8份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

13、在本发明中，所述扩链剂的用量为2～5份，例如可以为2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或4.8份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

14、在本发明中，所述催化剂的用量为1～5份，例如可以为1份、2份、3份、4份或5份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

15、在本发明中，所述抗氧剂的用量为0.5～2份，例如可以为0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.8份或1.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

16、优选地，所述多元醇为聚醚多元醇。

17、优选地，所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、三羟甲基丙烷聚醚或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的任意一种或至少两种的组合。

18、优选地，所述多元醇的数均分子量为2000～8000g/mol，例如2200g/mol、2500g/mol、2800g/mol、3000g/mol、3200g/mol、3500g/mol、3800g/mol、4000g/mol、4500g/mol、5000g/mol、5500g/mol、6000g/mol、6500g/mol、7000g/mol、7500g/mol或7800g/mol，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

19、优选地，所述二异氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

20、优选地，所述石墨烯-分子筛复合材料通过如下方法制备得到：(1)活化3a分子筛；(2)活化氧化石墨烯，并通过超声分散得到石墨烯悬浮液；(3)将已活化的3a分子筛与石墨烯悬浮液投加到水热反应釜中进行水热反应，将反应产物过滤干燥，得到石墨烯-分子筛复合材料。

21、优选地，步骤(1)所述活化3a分子筛为将3a分子筛在机械搅拌下在稀盐酸和稀氢氧化钠溶液中分别浸泡12～24h后，经蒸馏水反复冲洗至中性，即得到已活化的3a分子筛。

22、优选地，所述稀盐酸和稀氢氧化钠溶液的浓度均为1-1.5mol/l，例如1mol/l、1.1mol/l、1.2mol/l、1.3mol/l、1.4mol/l或1.5mol/l；以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

23、优选地，步骤(2)所述活化氧化石墨烯为：将少层氧化石墨烯粉末与naoh按10:1～2:1的质量比混合，经鼓风干燥箱中干燥后，置于管式炉内，在he气氛下，采用5～10℃/min的升温速率升温至550～750℃后保持1～2h，再用蒸馏水洗涤至中性。

24、优选地，步骤(2)所述石墨烯悬浮液的浓度为0.1～10g/l，例如0.1g/l、0.5g/l、0.8g/l、1g/l、2g/l、3g/l、4g/l、5g/l、6g/l、7g/l、8g/l、9g/l或10g/l，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

25、优选地，所述已活化的3a分子筛与石墨烯悬浮液投加质量比为1:5～1:20，例如1:5、1:6、1:7、1:8、1:10、1:12、1:15、1:18或1:20；以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

26、优选地，所述水热反应的温度为180～220℃(例如180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃或220℃)，反应时间为8～12h(例如8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h或12h等)。

27、优选地，所述碳纳米纤维的直径为10-300nm，例如15nm、20nm、25nm、50nm、60nm、70nm、80nm、100nm、120nm、150nm、180nm、200nm、230nm、250nm或280nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

28、优选地，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂和/或环氧基硅烷偶联剂。

29、优选地，所述扩链剂为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己二醇中的任意一种或至少两种的组合。

30、优选地，所述催化剂包括辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或二醋酸二丁锡中的任意一种或至少两种的组合。

31、优选地，所述基材层为尼龙布层。

32、优选地，所述尼龙布层采用210d尼龙布，其具有较好的耐黄性能。

33、优选地，所述尼龙布层的厚度为100-200μm，例如可以为100μm、120μm、140μm、150μm、170μm、180μm、190μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

34、优选地，所述胶层为聚醚类或聚酯类tpu热熔胶。

35、优选地，所述胶层的厚度为20-60μm，例如23μm、25μm、28μm、30μm、35μm、38μm、40μm、45μm、48μm、50μm、55μm或58μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

36、优选地，所述tpu材料层的厚度为200-500μm，例如220μm、250μm、280μm、300μm、350μm、380μm、400μm、450μm或480μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

37、另一方面，本发明提供了如上所述的手机背板用透光表皮材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

38、(1)将多元醇与二异氰酸酯在搅拌条件下混合，真空脱水；向混合物料中加入扩链剂、催化剂和抗氧剂混合反应；向反应后的产物中加入聚碳酸酯混合均匀，而后加入石墨烯-分子筛复合材料、碳纳米纤维以及硅烷偶联剂混合均匀，而后加入至双螺杆挤出机中挤出成型得到tpu材料膜；

39、(2)在基材层的上表面通过刮胶的方式形成胶层；

40、(3)将步骤(1)得到的tpu材料膜覆盖在步骤(2)得到的胶层表面，通过热帖合，得到所述手机背板用透光表皮材料。

41、优选地，步骤(1)所述真空脱水时的温度为60-80℃，例如60℃、63℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃或80℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

42、优选地，步骤(1)所述真空脱水时的压力为-0.4～-0.2kpa；例如-0.4kpa、-0.38kpa、-0.35kpa、-0.33kpa、-0.3kpa、-0.28kpa、-0.25kpa、-0.23kpa或-0.2kpa，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

43、优选地，步骤(1)所述混合反应的温度为80-100℃，例如80℃、85℃、88℃、90℃、93℃、95℃、98℃或100℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

44、优选地，步骤(1)所述混合反应的时间为1-3小时，例如1小时、1.5小时、1.8小时、2小时、2.5小时、2.8小时或3小时，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

45、优选地，步骤(1)所述双螺杆挤出机的喂料段温度为120-130℃(，例如120℃、125℃、128℃或130℃)，混合段温度为140-160℃(例如132℃、135℃、138℃、140℃、143℃、145℃或148℃)，挤出段温度为165-175℃(例如165℃、168℃、170℃或173℃)，机头温度为150-160℃(例如153℃、155℃、158℃或160℃)。

46、优选地，步骤(2)所述刮胶至少进行一次。

47、优选地，步骤(3)所述热帖合的温度为150-180℃，例如150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。相对于传统的冷贴方式，具有更好的结合强度。

48、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

49、本发明的手机背板用透光表皮材料基于有机高分子材料，具有高韧性、耐磨、抗污、表面电阻率低具有抗静电效果，透光率高，尺寸稳定，质感好。