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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?、尺寸穩(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)實堅硬、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)計上常常降低鋁合金的厚度來實現(xiàn)，最薄時達(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，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。因為PC是非晶態(tài)高分子，而且對應(yīng)力敏感，所以當(dāng)玻璃纖維加到30%以上時，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加纖對應(yīng)力敏感，噴涂前做冰醋酸測試時容易開裂，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，鏈段不容易運動，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，同時由于與鋁合金結(jié)合力低，當(dāng)材料彎曲變形度過大時容易生產(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：
目前市面的高溫尼龍牌號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，開發(fā)了兩種型號的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)用于多個品牌手機(jī)中框中，深受廣大用戶的好評和歡迎。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。為防止黑色對天線信號影響，專門開發(fā)了一種不會削弱天線信號的專用黑色7G050A K221。
