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高溫尼龍加纖在手機(jī)中的應(yīng)用
一、高溫尼龍介紹
高溫尼龍是以對(duì)苯二甲酸或鄰苯二甲酸為原料和脂肪族二胺通過縮聚反應(yīng)而成的半芳香族聚酰胺類高分子。由于其分子鏈含有苯環(huán)和二胺柔性長鏈，所以具有較高的結(jié)晶速率和結(jié)晶度。PPA工程塑料是以高溫尼龍為基材通過纖維增強(qiáng)的高性能工程塑料。高溫尼龍的結(jié)構(gòu)及結(jié)晶特性使其比尼龍66和尼龍6以及其他工程塑料相比，具備更多的特性和優(yōu)異的綜合性能:剛性強(qiáng)，硬度高、耐高溫、良好的耐化學(xué)性和低吸水率、尺寸精度和穩(wěn)定性和低翹曲性、優(yōu)異的耐疲勞性，在許多領(lǐng)域包括汽車零件，機(jī)械零件以及電氣、電子零件在用于電動(dòng)機(jī)部件、斷路器上等有廣泛的應(yīng)用。
二、塑膠在手機(jī)中一直應(yīng)用廣泛
塑膠材料在手機(jī)殼體中一直有較為廣泛的應(yīng)用，在3G智能手機(jī)普及之前，常用的塑膠材料為PC、PC/ABS.隨著4G智能手機(jī)的應(yīng)用及普及，玻纖增強(qiáng)聚碳酸酯(PC)由于具有較好的韌性、剛性以及與金屬具有一定的結(jié)合力，在手機(jī)中的應(yīng)用越來越成熟。但隨著納米注塑金屬機(jī)的興起，作為與納米注塑配套的中框?qū)Τ叽缇取⒊叽绶€(wěn)定性和低翹曲性要求更高;而玻纖增強(qiáng)聚碳酸酯(PC)仍然存在剛性不夠、易產(chǎn)生扭曲或拉伸變形，導(dǎo)致后序需要整形，且存在與手機(jī)金屬部分結(jié)合力偏低、表面硬度低等不足，這導(dǎo)致它存在外觀較容易刮花，浮纖難處理、尺寸難調(diào)整等問題。玻纖增強(qiáng)PC材料還存在不耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿，耐化學(xué)溶劑性能差，噴涂電鍍時(shí)容易開裂等問題。傳統(tǒng)的玻纖增強(qiáng)PC性能已經(jīng)滿足不了高精度的要求。PPA工程塑料正好彌補(bǔ)玻纖增強(qiáng)PC性能上的不足和缺陷，在高端手機(jī)中框的應(yīng)用正受到青睞。
三、手機(jī)中框需金屬與塑膠結(jié)合提升強(qiáng)度
1、結(jié)實(shí)堅(jiān)硬、剛性強(qiáng)、硬度高、低翹曲性：
手機(jī)為了減輕重量，在有限空間能容納更多的電子元件，來滿足手機(jī)功能最大化，所以中框設(shè)計(jì)上常常降低鋁合金的厚度來實(shí)現(xiàn)，最薄時(shí)達(dá)到0.2-0.4mm,這就需要與之結(jié)合提供支撐強(qiáng)度的塑料需要具有超強(qiáng)的剛性來滿足。
PPA工程塑料具有優(yōu)秀的剛性和綜合性能，玻璃纖維增強(qiáng)含量可以高達(dá)50-70%，而且隨著玻璃纖維含量的增加同時(shí)提高沖擊韌性，50%玻璃纖維增強(qiáng)的PPA工程塑料拉伸強(qiáng)度高達(dá)200MPa，彎曲強(qiáng)度300MPa，彎曲模量13000-15000MPa，表面硬度更是達(dá)到HR120;而目前用于手機(jī)中框的玻纖增強(qiáng)PC普遍玻纖含量為10-20%，20%玻璃纖維增強(qiáng)的PC拉伸強(qiáng)度只有70MPa，彎曲強(qiáng)度120 MPa，彎曲模量5000 MPa，表面硬度HR113。由于中框鋁合金太薄，容易變形，還要承載眾多電子元件的重量，如剛性不足則整形困難，發(fā)生翹曲導(dǎo)致尺寸不穩(wěn)定。20%玻璃纖維增強(qiáng)PC的剛性遠(yuǎn)達(dá)不到要求，表面洛氏硬度最高只有113，表面容易刮花;50%玻璃纖維增強(qiáng)PPA工程塑料的高表面硬度和剛性，以及尺寸精度和穩(wěn)定性都要比PC加纖優(yōu)秀，能能滿足要求。對(duì)于要求超薄尺寸的邊框，也能確保其良好的韌性、剛性和尺寸精度。
2、韌性好：
如表1：玻纖增強(qiáng)PC在玻纖含量為10-20%時(shí)，具有優(yōu)良的沖擊韌性，但剛性較低達(dá)不到應(yīng)用要求。進(jìn)一步提高玻璃纖維含量雖然提高了玻纖增強(qiáng)PC工程塑料的剛性，但是以損失沖擊韌性為代價(jià)。因?yàn)镻C是非晶態(tài)高分子，而且對(duì)應(yīng)力敏感，所以當(dāng)玻璃纖維加到30%以上時(shí)，沖擊性能下降嚴(yán)重，只有8-12KJ/㎡，剛性的增加非但沒有能使強(qiáng)度和剛性達(dá)到使用技術(shù)要求，反而導(dǎo)致沖擊韌性的嚴(yán)重?fù)p失，以致于跌落測試容易開裂。PPA是一種半結(jié)晶的半芳香族聚酰胺，其分子鏈含有苯環(huán)和二胺柔性長鏈，所以即使玻璃纖維含量高達(dá)50%，其沖擊強(qiáng)度還能保持高達(dá)20 KJ/㎡，具有優(yōu)秀的耐疲勞性及抗蠕變性能，確保手機(jī)跌落測試時(shí)不斷裂。特別是作為要求剛性和撓屈性并存的扣件中，一次性使用或重復(fù)性使用時(shí)最佳選擇。
3、良好的耐化學(xué)性良好的抗化學(xué)藥品性
PC加纖對(duì)應(yīng)力敏感，噴涂前做冰醋酸測試時(shí)容易開裂，不耐酸堿;而PPA由于結(jié)晶排列緊密，滲透性能提高，所以耐化學(xué)溶劑性能優(yōu)秀，能耐醋酸、酸堿等化學(xué)物質(zhì)的侵蝕而不開裂。
4、PPA受吸水率影響極小、具有極佳的尺寸精度、穩(wěn)定性和低翹曲性
由于PPA分子結(jié)構(gòu)中分子鏈段含有芳環(huán)，分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，鏈段不容易運(yùn)動(dòng)，所以和尼龍66及尼龍6相比吸水性低，約0.27%，其吸水量比普通尼龍低三分之二，所以吸濕引起的尺寸變化小，同時(shí)由于耐溫高，熱膨脹系數(shù)與金屬或鋁相當(dāng)，因具有超強(qiáng)的剛性，高低溫的變化對(duì)造成翹曲和尺寸變形很小，因而具有優(yōu)良的尺寸安定性和低翹曲性。特別適合于精密度高的通訊手機(jī)領(lǐng)域。
5、浮纖小，表面可噴涂和電鍍
由于PC樹脂熔體粘度大，玻纖增強(qiáng)PC材料注塑時(shí)制品表面容易產(chǎn)生浮纖，是一直困擾和難于解決的問題，而PPA工程塑料則浮纖小或無浮纖，具有良好的表面質(zhì)量、易成型。可噴涂和可電鍍而不影響表面質(zhì)量，這對(duì)于追求美感的色彩多樣化無疑是更好的選擇。
6、與金屬結(jié)合力高，防止溫度變化和尺寸整形時(shí)產(chǎn)生鐵塑分離。
PPA工程塑料與鋁合金結(jié)合力高達(dá)120kg.f,而PC只有70 kg.f，是PC的1.7倍，同時(shí)PPA工程塑料熱膨脹系數(shù)與鋁合金相近，所以具有優(yōu)秀的耐疲勞性及抗蠕變性能，故在高低溫急劇變化和成型后尺寸穩(wěn)定，基本不需要整形，而且不會(huì)產(chǎn)生鋁合金與塑料分離現(xiàn)象，而玻纖增強(qiáng)PC由于剛性差，注塑完后放置容易產(chǎn)生翹曲變形，需要重新進(jìn)行整形，同時(shí)由于與鋁合金結(jié)合力低，當(dāng)材料彎曲變形度過大時(shí)容易生產(chǎn)脆性斷裂和鋁合金與塑料分離。
7、華力興PPA適用于手機(jī)的型號(hào)：
目前市面的高溫尼龍牌號(hào)在汽車和電子配件上應(yīng)用較多，很少用于手機(jī)領(lǐng)域。華力興公司根據(jù)市場的需要并結(jié)合手機(jī)的特點(diǎn)，開發(fā)了兩種型號(hào)的PPA工程塑料，高剛性的7G050和更好韌性適于打螺母柱防止開裂的7G050A，其性能已經(jīng)接近或優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，已經(jīng)成功應(yīng)用于多個(gè)品牌手機(jī)中框中，深受廣大用戶的好評(píng)和歡迎。也可以根據(jù)客戶的需要進(jìn)行配色，與外殼色彩配套進(jìn)行色彩多樣化。為防止黑色對(duì)天線信號(hào)影響，專門開發(fā)了一種不會(huì)削弱天線信號(hào)的專用黑色7G050A K221。
