模具、热塑性复合材料及其加工方法、电子设备与流程

本申请涉及智能电子设备，尤其涉及一种模具、热塑性复合材料及其加工方法、电子设备。

背景技术：

1、随着ar（augmented reality，增强现实）/vr（virtual reality，虚拟现实）技术的发展，元宇宙概念逐渐变得可能，在此基础上的产生的结构材料及成型工艺新需求具有巨大的想象空间。对于ar/vr的外观结构材料，未来的发展方向将趋向于轻量化，轻量化研究是现代材料设计制造的一大主流。作为ar/vr的外观结构材料，同时还需要具备高强度和高模量，以保证加工和使用过程中不易变形和损坏。碳纤维等低密度非金属材料具有轻量化的优势，是理想的轻量化材料。热塑性树脂的线性长链分子在成型过程中并不会发生交联固化，因此可以提高材料的韧性，使得将热塑性树脂与非金属材料复合形成的热塑性复合材料具有较高的韧性、较高的抗层间损伤性能和较高的产品设计自由度。此外，高性能的热塑性树脂往往有着相对较高的使用温度和熔点，热塑性树脂在熔融过程中只会发生物理状态的改变而不会发生化学反应，因此热塑性复合材料还具有较高的使用温度、绿色可回收和成型周期短等优势。

2、目前，国内外有关热塑性复合材料的成型加工经验仍然较少，由于热塑性复合材料在加工时容易出现外观不良的情况下，国内外热塑性复合材料多集中应用在较大型结构件领域，如航空航天、汽车、运动器材等，热塑性复合材料上的不良外观在较大型结构件上的比面积较小，因此不明显，但应用在小型电子设备上时，比面积大大增加，因此，鲜有应用在小型化、结构复杂、高精度结构件领域中的规模化应用技术。因此，突破热塑性复合材料在小型电子产品结构件领域的应用仍然充满着挑战。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种模具、热塑性复合材料及其加工方法、电子设备，旨在解决相关技术中热塑性复合材料的外观不良率较高的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供一种模具，所述模具包括第一模仁和第二模仁，所述第一模仁和/或所述第二模仁的模腔表面为隔热材料，其中，所述隔热材料的导热系数小于或等于1w/(m·k)。

3、可选地，所述第一模仁和/或所述第二模仁包括金属基体层和隔热材料层，其中，所述隔热材料层位于靠近模腔一侧，所述金属基体层位于远离模腔一侧。

4、可选地，所述隔热材料层包括隔热胶层和隔热涂层中的至少一种，其中，所述隔热胶层包括聚酰亚胺和聚四氟乙烯中的至少一种；所述隔热涂层包括无机隔热涂层和有机隔热涂层中的至少一种。

5、可选地，所述无机隔热涂层包括纳米氧化锆、纳米氧化铝、纳米氧化钛、纳米氧化铈和空心陶瓷珠中的至少一种；

6、和/或，所述有机隔热涂层包括聚四氟乙烯、有机硅和聚酰亚胺中的至少一种。

7、可选地，所述隔热胶层的厚度为0.05-0.5mm；

8、和/或，所述隔热涂层的厚度为0.02-0.5mm。

9、可选地，所述第一模仁和/或所述第二模仁由隔热材料制成，其中，所述隔热材料包括热固性玻璃纤维复合材料和热固性碳纤维复合材料中的至少一种。

10、进一步地，本申请还提供一种热塑性复合材料加工方法，所述热塑性复合材料加工方法包括以下步骤：

11、将热塑性非金属纤维预浸料放置于模具中，对所述热塑性非金属纤维预浸料进行红外加热塑化，其中，所述模具为如上所述的模具；

12、合模，对塑化后的所述热塑性非金属纤维预浸料进行模压成型，得到热塑性复合材料。

13、可选地，所述红外加热的温度为300-600℃，所述红外加热的时间为10-100s；

14、和/或，所述模压成型的模具温度为40-120℃，所述模压成型的压力为20-180kgf/cm2，所述模压成型的时间为0.5-5min。

15、可选地，所述热塑性非金属纤维预浸料包括热塑性树脂和非金属纤维；其中，所述非金属纤维包括碳纤维和玻璃纤维中的至少一种；所述热塑性树脂包括聚丙烯、聚酰亚胺、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯、聚醚醚酮和聚苯硫醚中的至少一种。

16、可选地，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维呈编织状，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维的编织方式包括单向带、平纹、斜纹和缎纹中的至少一种。

17、可选地，所述热塑性复合材料的厚度为0.2-2mm。

18、本申请还提供一种热塑性复合材料，所述热塑性复合材料采用如上所述的热塑性复合材料加工方法加工得到。

19、本申请还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的热塑性复合材料。

20、本申请提供了一种模具、热塑性复合材料及其加工方法、电子设备，所述模具包括第一模仁和第二模仁，所述第一模仁和/或所述第二模仁的模腔表面为隔热材料，其中，所述隔热材料的导热系数小于或等于1w/(m·k)。通过将模仁上与模腔内待加工的原材料相接触的模腔表面设置为隔热材料，可以实现减缓模腔内待加工的原材料的散热速度的目的，这样，在采用所述模具加工热塑性复合材料或其他容易随温度变化而发生形变的材料时，可以通过减缓散热速度，减小快速散热导致的形变，从而减少外观不良。因此克服了热塑性复合材料在加工时容易出现外观不良的情况，若应用于消费电子产品等小型电子设备，如ar/vr设备、耳机、手机等，热塑性复合材料的外观不良会对产品的外观有较大影响的技术缺陷，采用本申请提供的模具加工的热塑性复合材料的外观更加光滑平整，更适合应用于小型电子设备的外观结构件，且由于减缓了散热速度，可以无需在一次制备过程中不断地对模具的温度进行升温和降温调节，因此还可以简化加工工艺，节约能耗，减少加工成本。

技术特征：

1.一种模具，其特征在于，所述模具包括第一模仁和第二模仁，所述第一模仁和/或所述第二模仁的模腔表面为隔热材料，其中，所述隔热材料的导热系数小于或等于1w/(m·k)。

2.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述第一模仁和/或所述第二模仁包括金属基体层和隔热材料层，其中，所述隔热材料层位于靠近模腔一侧，所述金属基体层位于远离模腔一侧。

3.如权利要求2所述的模具，其特征在于，所述隔热材料层包括隔热胶层和隔热涂层中的至少一种，其中，所述隔热胶层包括聚酰亚胺和聚四氟乙烯中的至少一种；所述隔热涂层包括无机隔热涂层和有机隔热涂层中的至少一种。

4.如权利要求3所述的模具，其特征在于，所述无机隔热涂层包括纳米氧化锆、纳米氧化铝、纳米氧化钛、纳米氧化铈和空心陶瓷珠中的至少一种；

5.如权利要求3所述的模具，其特征在于，所述隔热胶层的厚度为0.05-0.5mm；

6.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述第一模仁和/或所述第二模仁由隔热材料制成，其中，所述隔热材料包括热固性玻璃纤维复合材料和热固性碳纤维复合材料中的至少一种。

7.一种热塑性复合材料加工方法，其特征在于，所述热塑性复合材料加工方法包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的热塑性复合材料加工方法，其特征在于，所述红外加热的温度为300-600℃，所述红外加热的时间为10-100s；

9.如权利要求7所述的热塑性复合材料加工方法，其特征在于，所述热塑性非金属纤维预浸料包括热塑性树脂和非金属纤维；其中，所述非金属纤维包括碳纤维和玻璃纤维中的至少一种；所述热塑性树脂包括聚丙烯、聚酰亚胺、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯、聚醚醚酮和聚苯硫醚中的至少一种。

10.如权利要求7所述的热塑性复合材料加工方法，其特征在于，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维呈编织状，所述热塑性非金属纤维预浸料中的纤维的编织方式包括单向带、平纹、斜纹和缎纹中的至少一种。

11.如权利要求7所述的热塑性复合材料加工方法，其特征在于，所述热塑性复合材料的厚度为0.2-2mm。

12.一种热塑性复合材料，其特征在于，所述热塑性复合材料采用如权利要求7-11中任一项所述的热塑性复合材料加工方法加工得到。

13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求12所述的热塑性复合材料。

技术总结
本申请公开了一种模具、热塑性复合材料及其加工方法、电子设备，涉及智能电子设备技术领域，所述模具包括第一模仁和第二模仁，所述第一模仁和/或所述第二模仁的模腔表面为隔热材料，其中，所述隔热材料的导热系数小于或等于1W/(m·K)。本申请解决了相关技术中热塑性复合材料的外观不良率较高的技术问题。

技术研发人员：汤伟,高红荣,张羽,王淑敏
受保护的技术使用者：歌尔股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16