高温尼龙加纤在手机中的应用

一、高温尼龙介绍

高温尼龙是以对苯二甲酸或邻苯二甲酸为原料和脂肪族二胺通过缩聚反应而成的半芳香族聚酰胺类高分子。由于其分子链含有苯环和二胺柔性长链，所以具有较高的结晶速率和结晶度。PPA工程塑料是以高温尼龙为基材通过纤维增强的高性能工程塑料。高温尼龙的结构及结晶特性使其比尼龙66和尼龙6以及其他工程塑料相比，具备更多的特性和优异的综合性能:刚性强，硬度高、耐高温、良好的耐化学性和低吸水率、尺寸精度和稳定性和低翘曲性、优异的耐疲劳性，在许多领域包括汽车零件，机械零件以及电气、电子零件在用于电动机部件、断路器上等有广泛的应用。

二、塑胶在手机中一直应用广泛

塑胶材料在手机壳体中一直有较为广泛的应用，在3G智能手机普及之前，常用的塑胶材料为PC、PC/ABS.随着4G智能手机的应用及普及，玻纤增强聚碳酸酯（PC）由于具有较好的韧性、刚性以及与金属具有一定的结合力，在手机中的应用越来越成熟。但随着纳米注塑金属机的兴起，作为与纳米注塑配套的中框对尺寸精度、尺寸稳定性和低翘曲性要求更高；而玻纤增强聚碳酸酯（PC）仍然存在刚性不够、易产生扭曲或拉伸变形，导致后序需要整形，且存在与手机金属部分结合力偏低、表面硬度低等不足，这导致它存在外观较容易刮花，浮纤难处理、尺寸难调整等问题。玻纤增强PC材料还存在不耐强酸强碱，耐化学溶剂性能差，喷涂电镀时容易开裂等问题。传统的玻纤增强PC性能已经满足不了高精度的要求。PPA工程塑料正好弥补玻纤增强PC性能上的不足和缺陷，在高端手机中框的应用正受到青睐。

三、手机中框需金属与塑胶结合提升强度

1、结实坚硬、刚性强、硬度高、低翘曲性：

手机为了减轻重量，在有限空间能容纳更多的电子元件，来满足手机功能最大化，所以中框设计上常常降低铝合金的厚度来实现，最薄时达到0.2-0.4mm,这就需要与之结合提供支撑强度的塑料需要具有超强的刚性来满足。

PPA工程塑料具有优秀的刚性和综合性能，玻璃纤维增强含量可以高达50-70%，而且随着玻璃纤维含量的增加同时提高冲击韧性，50%玻璃纤维增强的PPA工程塑料拉伸强度高达200MPa，弯曲强度300MPa，弯曲模量13000-15000MPa，表面硬度更是达到HR120；而目前用于手机中框的玻纤增强PC普遍玻纤含量为10-20%，20%玻璃纤维增强的PC拉伸强度只有70MPa，弯曲强度120 MPa，弯曲模量5000 MPa，表面硬度HR113。由于中框铝合金太薄，容易变形，还要承载众多电子元件的重量，如刚性不足则整形困难，发生翘曲导致尺寸不稳定。20%玻璃纤维增强PC的刚性远达不到要求，表面洛氏硬度最高只有113，表面容易刮花；50%玻璃纤维增强PPA工程塑料的高表面硬度和刚性，以及尺寸精度和稳定性都要比PC加纤优秀，能能满足要求。对于要求超薄尺寸的边框，也能确保其良好的韧性、刚性和尺寸精度。

表1 不同玻纤含量的玻纤增强PC与PPA G50的性能比较（ISO标准）

2、韧性好：

如表1：玻纤增强PC在玻纤含量为10-20%时，具有优良的冲击韧性，但刚性较低达不到应用要求。进一步提高玻璃纤维含量虽然提高了玻纤增强PC工程塑料的刚性，但是以损失冲击韧性为代价。因为PC是非晶态高分子，而且对应力敏感，所以当玻璃纤维加到30%以上时，冲击性能下降严重，只有8-12KJ/㎡，刚性的增加非但没有能使强度和刚性达到使用技术要求，反而导致冲击韧性的严重损失，以致于跌落测试容易开裂。PPA是一种半结晶的半芳香族聚酰胺，其分子链含有苯环和二胺柔性长链，所以即使玻璃纤维含量高达50%，其冲击强度还能保持高达20 KJ/㎡，具有优秀的耐疲劳性及抗蠕变性能，确保手机跌落测试时不断裂。特别是作为要求刚性和挠屈性并存的扣件中，一次性使用或重复性使用时最佳选择。

3、良好的耐化学性良好的抗化学药品性

PC加纤对应力敏感，喷涂前做冰醋酸测试时容易开裂，不耐酸碱；而PPA由于结晶排列紧密，渗透性能提高，所以耐化学溶剂性能优秀，能耐醋酸、酸碱等化学物质的侵蚀而不开裂。

4、PPA受吸水率影响极小、具有极佳的尺寸精度、稳定性和低翘曲性

由于PPA分子结构中分子链段含有芳环，分子结构规整，链段不容易运动，所以和尼龙66及尼龙6相比吸水性低，约0.27%，其吸水量比普通尼龙低三分之二，所以吸湿引起的尺寸变化小，同时由于耐温高，热膨胀系数与金属或铝相当，因具有超强的刚性，高低温的变化对造成翘曲和尺寸变形很小，因而具有优良的尺寸安定性和低翘曲性。特别适合于精密度高的通讯手机领域。

5、浮纤小，表面可喷涂和电镀

由于PC树脂熔体粘度大，玻纤增强PC材料注塑时制品表面容易产生浮纤，是一直困扰和难于解决的问题，而PPA工程塑料则浮纤小或无浮纤，具有良好的表面质量、易成型。可喷涂和可电镀而不影响表面质量，这对于追求美感的色彩多样化无疑是更好的选择。

6、与金属结合力高，防止温度变化和尺寸整形时产生铁塑分离。

PPA工程塑料与铝合金结合力高达120kg.f,而PC只有70 kg.f，是PC的1.7倍，同时PPA工程塑料热膨胀系数与铝合金相近，所以具有优秀的耐疲劳性及抗蠕变性能，故在高低温急剧变化和成型后尺寸稳定，基本不需要整形，而且不会产生铝合金与塑料分离现象，而玻纤增强PC由于刚性差，注塑完后放置容易产生翘曲变形，需要重新进行整形，同时由于与铝合金结合力低，当材料弯曲变形度过大时容易生产脆性断裂和铝合金与塑料分离。

7、华力兴PPA适用于手机的型号：

目前市面的高温尼龙牌号在汽车和电子配件上应用较多，很少用于手机领域。华力兴公司根据市场的需要并结合手机的特点，开发了两种型号的PPA工程塑料，高刚性的7G050和更好韧性适于打螺母柱防止开裂的7G050A，其性能已经接近或优于国外同类产品，已经成功应用于多个品牌手机中框中，深受广大用户的好评和欢迎。也可以根据客户的需要进行配色，与外壳色彩配套进行色彩多样化。为防止黑色对天线信号影响，专门开发了一种不会削弱天线信号的专用黑色7G050A  K221。

表2华力兴公司PPA与国际品牌同类产品性能对比(ISO)

华力兴PPA在手机中的应用示例：