一种陶瓷基球顶材料及其制备方法与流程

1.本技术涉及球顶材料，更具体地说，它涉及一种陶瓷基球顶材料及其制备方法。


背景技术：

2.扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，广泛应用于手机、电脑等产品中。振膜是扬声器中的发声部件，其结构和材料能够显著影响扬声器的音质。为了防止振膜在高频段发生分割振动、拓展频率范围；通常采用质量轻、刚度好的材料或结构做成球顶，作为振膜中辅助高频发声的补强单元。
3.目前振膜球顶使用的材料和结构主要有金属材料、表面陶瓷化基材、泡沫复合结构。其中金属多以铝合金、钛合金、铍合金、镁合金及其复合结构为主，现有的金属材料虽具备良好的刚性，但由于内损低，容易出现金属声，振膜频率响应不够宽，音质不够好等问题。其次泡沫复合结构由于采用轻质发泡材料等为芯材，通过胶黏剂上下复合高强度蒙皮，也会在长期高功率使用环境下引起球顶的温升严重，泡沫芯材在高温下的力学性能衰减严重等现象。而表面陶瓷化基材多以氧化铝、氧化硅、碳化硅等材料为基础在金属、纤维、塑料膜基体的表面形成致密陶瓷或多孔陶瓷层，具有硬度高、刚性强、耐温性好的优点被广泛使用。
4.针对上述相关技术，发明人认为，现有的表面陶瓷化材质的球顶材料在实际使用过程中由于结构不佳，导致球顶材料韧性差，同时需要烧结制备、工艺过程复杂。


技术实现要素：

5.为了克服现有陶瓷基球顶材料韧性不足且制备工艺复杂的缺陷，本技术提供一种陶瓷基球顶材料及其制备方法，采用如下的技术方案：第一方面，本技术提供一种陶瓷基球顶材料，采用如下的技术方案：一种陶瓷基球顶材料，包括：陶瓷基材，所述陶瓷基材包括一层或多层陶瓷层，多层所述陶瓷层之间设有胶黏复合层以使相邻陶瓷层固定相连，所述胶黏复合层由胶黏剂涂覆而成。
6.通过采用上述技术方案，本技术技术方案优化了陶瓷基球顶材料的结构和材料，通过选用单层的陶瓷基材作为球顶材料的主要材料，能显著改善球顶材料制备工艺复杂的缺陷，同时本技术通过优化球顶材料结构，选用多层陶瓷层复合的技术方案，改善了传统陶瓷基球顶材料韧性不足的缺陷，从而在实际使用过程中，可以根据球顶材料的需求选择合适的层数和陶瓷基材的结构，提高陶瓷基球顶材料韧性。
7.进一步地，每层所述陶瓷层包括基纸层和吸附至所述基纸层中的陶瓷包覆层，所述陶瓷包覆层由水性陶瓷基体树脂浸渍固化而成。
8.通过采用上述技术方案，本技术技术方案采用水性陶瓷基体树脂浸渍固化成型的技术方案制备球顶材料，一方面，该方案制备的球顶材料具有硬度高、抗变形能力强、耐高温、散热性好的特点，可避免音膜发生高温变形，导致扬声器声学失真的问题发生，适用于
高频率、大功率的扬声器应用工况。同时，本技术制备的球顶材料较传统烧结工艺相比，过程环保、工艺高效、能耗小。
9.进一步地，所述水性陶瓷基体树脂包括下列重量份物质：20～50份硅溶胶；10～40份烷氧基硅烷；3～5份填料；5～10份溶剂；0.1～0.2份催化剂；5～10份水。
10.进一步地，所述硅溶胶包括中性硅溶胶、碱性硅溶胶中的一种或两种。
11.进一步地，所述烷氧基硅烷包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
12.进一步地，所述填料包括晶须粉、滑石粉、高岭土、云母粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种。
13.进一步地，所述基纸层包括植物纤维纸、芳纶、聚丙烯、聚苯醚等合成纤维纸中的一种或多种。
14.通过采用上述技术方案，本技术通过优化基纸层材料，能根据实际生产需求，选用不同材质的基纸，从而有效改善球顶材料的厚度和刚度，使制备的球顶材料的适用性更广，产品可设计性更强。
15.第二方面，本技术提供一种陶瓷基球顶材料的制备方法，包括以下制备步骤：s1、单层制备：对基纸层表面涂覆水性陶瓷基体树脂，热压固化后，收集得单层陶瓷基球顶材料；s2、多层复合：对单层陶瓷基球顶材料两侧表面涂覆丙烯酸胶粘剂后，选取两层单层单层陶瓷基球顶材料覆盖至丙烯酸胶粘剂两侧表面，热压复合，即可制备得所述多层陶瓷基球顶材料。
16.通过采用上述技术方案，本技术技术方案进一步优化了球顶材料的制备工艺，本技术通过选用热压固化和热压复合的方式制备球顶材料，一方面，有效提高了生产效率，较传统烧结工艺相比，过程环保、工艺高效、能耗小。另一方面，热压复合的工艺方案能有效改善球顶材料韧性不佳的缺陷，从而使制备的球顶材料性能更为优异，避免音膜发生高温变形，导致扬声器声学失真的问题发生，适用于高频率、大功率的扬声器应用工况。
17.进一步地，步骤s1所述的热压固化包括以下步骤：s11、先将涂覆有水性陶瓷基体树脂的基纸层置于4～6mpa、热压温度为75～85℃下热压5min，再升温至115～125℃下保压10min，完成所述热压固化步骤。
18.进一步地，步骤s2所述的热压复合包括以下步骤：s21、将需要复合的陶瓷层置于55～65℃下热压复合160～190s，即可完成所述热压复合步骤。
19.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：第一、本技术技术方案优化了陶瓷基球顶材料的结构和材料，通过选用单层的陶瓷基材作为球顶材料的主要材料，能显著改善球顶材料制备工艺复杂的缺陷，同时本技术
通过优化球顶材料结构，选用多层陶瓷层复合的技术方案，改善了传统陶瓷基球顶材料韧性不足的缺陷，从而在实际使用过程中，可以根据球顶材料的需求选择合适的层数和陶瓷基材的结构，提高陶瓷基球顶材料韧性。
20.第二、本技术通过优化基纸层材料，能根据实际生产需求，选用不同材质的基纸，从而有效改善球顶材料的厚度和刚度，使制备的球顶材料的适用性更广，产品可设计性更强。
21.第三、本技术技术方案进一步优化了球顶材料的制备工艺，本技术通过选用热压固化和热压复合的方式制备球顶材料，一方面，有效提高了生产效率，较传统烧结工艺相比，过程环保、工艺高效、能耗小。另一方面，热压复合的工艺方案能有效改善球顶材料韧性不佳的缺陷，从而使制备的球顶材料性能更为优异，避免音膜发生高温变形，导致扬声器声学失真的问题发生，适用于高频率、大功率的扬声器应用工况。
具体实施方式
22.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
23.制备例1水性陶瓷基体树脂1取2kg固含量20%～45%硅溶胶、0.3kg晶须粉、0.5kg正丁醇、0.01kg催化剂乙酸和0.55kg水，在搅拌转速100r/min、搅拌温度为30℃下搅拌5h，收集得预混合液；取1.5kg四甲氧基硅烷添加至预混合液中，在搅拌速度40r/min、温度55℃下搅拌2h，制备得水性陶瓷基体树脂1。
24.制备例2水性陶瓷基体树脂2取4kg固含量20%～45%硅溶胶、0.3kg滑石粉、0.6kg正丁醇、0.015kg催化剂乙酸和0.75kg水，在搅拌转速50r/min、搅拌温度为50℃下搅拌3h，收集得预混合液；取4kg四乙氧基硅烷添加至预混合液中，在搅拌速度80r/min、温度50℃下搅拌2h，制备得水性陶瓷基体树脂2。
25.制备例3水性陶瓷基体树脂3取3.5kg固含量20%～45%硅溶胶、0.5kg晶须粉、1.0kg正丁醇、0.02kg催化剂乙酸和1kg水，在搅拌转速300r/min、搅拌温度为60℃下搅拌2h，收集得预混合液；取3.5kg四甲氧基硅烷添加至预混合液中，在搅拌速度100r/min、60℃下搅拌1h，制备得水性陶瓷基体树脂3。
实施例1
26.一种陶瓷基球顶材料的制备方法，包括以下制备步骤：在0.04mm的芳纶纸上涂刷30g/m2的水性陶瓷基体树脂1，用四氟乙烯布隔离后，放置在热压机上热压固化；在压力为5mpa，温度80℃下热压5min，然后升温至120℃保温10min后卸压，即可制备得陶瓷基球顶材料。
实施例2
27.一种陶瓷基球顶材料的制备方法，包括以下制备步骤：在0.04mm的芳纶纸上涂刷30g/m2的水性陶瓷基体树脂2，用四氟乙烯布隔离后，放置在热压机上热压固化；在压力为5mpa，温度80℃下热压5min，然后升温至120℃保温10min后卸压，即可制备得陶瓷基球顶材料。
实施例3
28.一种陶瓷基球顶材料的制备方法，包括以下制备步骤：在0.04mm的芳纶纸上涂刷30g/m2的水性陶瓷基体树脂3，用四氟乙烯布隔离后，放置在热压机上热压固化；在压力为5mpa，温度80℃下热压5min，然后升温至120℃保温10min后卸压，即可制备得陶瓷基球顶材料。
实施例4
29.一种陶瓷基球顶材料的制备方法，包括以下制备步骤：s1、单层制备：在0.04mm的芳纶纸上涂刷30g/m2的水性陶瓷基体树脂3，用四氟乙烯布隔离后，放置在热压机上热压固化；在压力为4mpa，温度75℃下热压5min，然后升温至115℃保温10min后卸压，即可制备得单陶瓷层。
30.s2、多层复合：对单层陶瓷层两侧表面涂覆丙烯酸胶粘剂，控制每层涂覆厚度为25μm，涂覆完成后，将两层步骤s1制备的单层陶瓷层覆盖至丙烯酸胶粘剂两侧表面，在55℃下热压复合160s，即可制备得所述陶瓷基球顶材料。
实施例5
31.一种陶瓷基球顶材料的制备方法，包括以下制备步骤：s1、单层制备：在0.08mm的芳纶纸上涂刷30g/m2的水性陶瓷基体树脂3，用四氟乙烯布隔离后，放置在热压机上热压固化；在压力为5mpa，温度80℃下热压5min，然后升温至120℃保温10min后卸压，即可制备得单陶瓷层。
32.s2、多层复合：对单层陶瓷层两侧表面涂覆丙烯酸胶粘剂，控制每层涂覆厚度为25μm，涂覆完成后，将两层步骤s1制备的单层陶瓷层覆盖至丙烯酸胶粘剂两侧表面，在60℃下热压复合180s，即可制备得所述陶瓷基球顶材料。
实施例6
33.一种陶瓷基球顶材料的制备方法，包括以下制备步骤：s1、单层制备：在0.03mm的植物纤维纸上涂刷30g/m2的水性陶瓷基体树脂3，用四氟乙烯布隔离后，放置在热压机上热压固化；在压力为6mpa，温度85℃下热压5min，然后升温至125℃保温10min后卸压，即可制备得单陶瓷层。
34.s2、多层复合：对单层陶瓷层两侧表面涂覆丙烯酸胶粘剂，控制每层涂覆厚度为25μm，涂覆完成后，将两层步骤s1制备的单层陶瓷层覆盖至丙烯酸胶粘剂两侧表面，在65℃下热压复合190s，即可制备得所述陶瓷基球顶材料。
性能检测
35.对实施例1～6制备的陶瓷基球顶材料进行性能检测，具体检测其基础性能、硬度、耐温性和最大工作频率。
36.其中，最大工作频率测试采用下列方案：取实施例1～6制备的陶瓷基球顶材料将其裁剪制备成直径25mm，高度2.6mm的凹型球顶结构，并制作口径为40mm的扬声器，对其最大工作频率进行检测；具体检测结果如下表所示：表1 性能检测
[0037][0038]
结合实施例1～6技术方案和性能检测表可以看出，本实施例中制备的陶瓷基球顶材料具有良好的基础性能和使用性能，说明本技术技术方案通过优化了陶瓷基球顶材料的结构和材料，在显著改善球顶材料制备工艺复杂的缺陷的同时，提高了本技术制备的陶瓷基球顶材料在微型扬声器音膜中的应用性能，有效避免音膜发生高温变形，导致扬声器声学失真的问题发生，适用于高频率、大功率的扬声器应用工况。
[0039]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种陶瓷基球顶材料，其特征在于，包括：陶瓷基材，所述陶瓷基材包括一层或多层陶瓷层，多层所述陶瓷层之间设有胶黏复合层以使相邻陶瓷层固定相连，所述胶黏复合层由胶黏剂涂覆而成。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷基球顶材料，其特征在于，每层所述陶瓷层包括基纸层和吸附至所述基纸层中的陶瓷包覆层，所述陶瓷包覆层由水性陶瓷基体树脂浸渍固化而成。3.根据权利要求1所述的一种陶瓷基球顶材料，其特征在于，所述水性陶瓷基体树脂包括下列重量份物质：20～50份硅溶胶；10～40份烷氧基硅烷；3～5份填料；5～10份溶剂；0.1～0.2份催化剂；5～10份水。4.根据权利要求3所述的一种陶瓷基球顶材料，其特征在于，所述硅溶胶包括中性硅溶胶、碱性硅溶胶中的一种或两种。5.根据权利要求3所述的一种陶瓷基球顶材料，其特征在于，所述烷氧基硅烷包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。6.根据权利要求3所述的一种陶瓷基球顶材料，其特征在于，所述填料包括晶须粉、滑石粉、高岭土、云母粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种。7.根据权利要求3所述的一种陶瓷基球顶材料，其特征在于，所述基纸层包括植物纤维纸、芳纶、聚丙烯、聚苯醚等合成纤维纸中的一种或多种。8.根据权利要求1～7任一项所述的陶瓷基球顶材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：s1、单层制备：对基纸层表面涂覆水性陶瓷基体树脂，热压固化后，收集得单层陶瓷基球顶材料；s2、多层复合：对单层陶瓷基球顶材料两侧表面涂覆丙烯酸胶粘剂后，选取两层单层单层陶瓷基球顶材料覆盖至丙烯酸胶粘剂两侧表面，热压复合，即可制备得所述多层陶瓷基球顶材料。9.根据权利要求8所述的陶瓷基球顶材料的制备方法，其特征在于，步骤s1所述的热压固化包括以下步骤：s11、先将涂覆有水性陶瓷基体树脂的基纸层置于4～6mpa、温度为75～85℃下热压5min，再升温至115～125℃下保压10min，完成所述热压固化步骤。10.根据权利要求8所述的陶瓷基球顶材料的制备方法，其特征在于，步骤s2所述的热压复合包括以下步骤：s21、将需要复合的陶瓷层置于55～65℃下热压复合160～190s，即可完成所述热压复合步骤。

技术总结
本申请涉及球顶材料，更具体地说，它涉及一种陶瓷基球顶材料及其制备方法。一种陶瓷基球顶材料，包括：陶瓷基材，所述陶瓷基材包括一层或多层陶瓷层，多层陶瓷层之间设有胶黏复合层以使相邻陶瓷层固定相连，所述胶黏复合层由胶黏剂涂覆而成。本申请技术方案优化了陶瓷基球顶材料的结构和材料，通过选用单层的陶瓷基材作为球顶材料的主要材料，能显著改善球顶材料制备工艺复杂的缺陷的同时，改善传统陶瓷基球顶材料韧性不足的缺陷，从而在实际使用过程中，可以根据球顶材料的需求选择合适的层数和陶瓷基材的结构，保证刚性的同时实现陶瓷基球顶材料的轻量化和薄形化。顶材料的轻量化和薄形化。


技术研发人员：王宏标 周文强
受保护的技术使用者：江苏中科聚合新材料产业技术研究院有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/13