本發(fā)明涉及一種改性材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種耐刮擦材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：目前塑料得到了廣泛的應(yīng)用，如聚丙烯就被廣泛地應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾件、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中。但塑料目前都普遍具有一個缺陷，就是本身的耐刮擦性較差，制件的表面易劃傷，從而降低了產(chǎn)品的外觀美觀程度，并且在制品表面產(chǎn)品的劃痕也會導(dǎo)致其應(yīng)力集中，限制了其使用性能。特別是用滑石粉填充塑料的耐刮擦性更差，材料在壓入力和滑動力或橫（側(cè)）向力的作用下發(fā)生屈服，產(chǎn)生延性/脆性破壞從而造成刮痕。在刮痕中，不平的表面產(chǎn)生不均勻的光散射和“刮痕發(fā)白”，從而限制了塑料在耐刮擦性能要求較高的零部件處的使用。為了解決這一問題，通常在塑料中添加耐刮擦劑來改善其耐刮擦效果，但傳統(tǒng)耐刮擦劑主要為芥酸酰胺類物質(zhì)和高聚硅氧烷類物質(zhì)，這兩類物質(zhì)本身存在氣味較重等缺點，嚴(yán)重影響了其應(yīng)用范圍。BC2N是一種類金剛石結(jié)構(gòu)，其硬度僅次于金剛石，并且具有比氮化硼（BN）更高的體積和切變彈性模量。所以BC2N具有金剛石和BN這兩種材料的優(yōu)點，其在應(yīng)用上具有很大的潛能，也引起了國際材料界的重視。而四方晶系的z-BC2N為一種新型超硬材料，其力學(xué)穩(wěn)定性良好，硬度高達77GPa,遠高于傳統(tǒng)用作耐刮擦改性填料的硬度為60的c-BN，是目前發(fā)現(xiàn)的系金剛石之下的最硬的材料。但目前對它的應(yīng)用較少，且作為塑料耐刮擦改性填料更是尚未報道。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種耐刮擦復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種耐刮擦復(fù)合材料，由以下組分按重量份數(shù)制備而成：塑料樹脂100份四方晶系z-BC2N5-30份偶聯(lián)劑0.1-2份加工助劑0.1-2份。進一步方案，所述塑料樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮和聚酰亞胺中的至少一種。所述聚酰胺為聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺610和聚酰胺1010中的至少一種。所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯（PET）、聚對苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯中的至少一種。所述四方晶系z-BC2N的粒徑為1500目-5000目。所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和稀土鋁酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。所述硅烷偶聯(lián)劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）；鈦酸酯偶聯(lián)劑為異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯（NDZ-102）；稀土鋁酸酯偶聯(lián)劑為鋁酸三異丙酯（DL-411）。所述加工助劑為硅酮粉和N,N’-乙撐雙硬脂酰胺（EBS）中的一種或兩種混合物。本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供上述耐刮擦復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：（1）將100份塑料樹脂和0.1-2份偶聯(lián)劑一起加入速度為100-300轉(zhuǎn)/min的常溫高速混合機進行混合；再加入5-30份四方晶系z-BC2N繼續(xù)混合；最后加入0.1-2份加工助劑繼續(xù)混合，總混合時間為2-8min；（2）將混合物加入擠出機中進行熔融、擠出、冷卻、干燥、切粒得耐刮擦復(fù)合材料；其中擠出機各區(qū)溫度為140-355℃，擠出螺桿長徑比為30-40，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為150-350轉(zhuǎn)/min。所以本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：1、本發(fā)明使用新型超硬材料四方晶系z-BC2N作為塑料改性耐刮擦劑，由于四方晶系z-BC2N的硬度較傳統(tǒng)耐刮擦劑高，對塑料樹脂進行改性后，能提高復(fù)合材的耐刮擦性能；2、本發(fā)明開展了四方晶系z-BC2N作為塑料改性耐刮擦劑的新應(yīng)用；3、本發(fā)明制備的耐刮擦復(fù)合材料，具有很好的耐刮擦性能，且可應(yīng)用于汽車、電子電氣、建筑、航天等對耐刮擦性能要求較高的領(lǐng)域。具體實施方式實施例1將100份聚丙烯和0.05份KH550、0.05份NDZ-102加入轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min高速混合機進行常溫混合；再加入5份粒徑為1500目的四方晶系z-BC2N繼續(xù)混合；最后加入0.1份硅酮粉繼續(xù)混合；總混合時間為2min；將混合后的共混物通過雙螺桿擠出機擠出造粒得耐刮擦復(fù)合材料；其中擠出機的各區(qū)溫度從喂料段到機頭溫度依次為140℃、160℃、160℃、170℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃、195℃，擠出螺桿長徑比為30，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分鐘。實施例2在100重量份PP中加入2份DL-411經(jīng)高速混合機常溫混合，再將30份粒徑為2500目的z-BC2N加入其中進行常溫高速混合，最后將1份硅酮粉、1份EBS加入進行常溫高速混合，整個混合過程中混合速度均為300轉(zhuǎn)/min，混合時間總長為8min；將混合后的共混物通過雙螺桿擠出機擠出造粒得耐刮擦復(fù)合材料；其中擠出機的各區(qū)溫度從喂料段到機頭溫度依次為140℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、200℃、210℃、210℃、215℃，擠出螺桿長徑比為40，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為350轉(zhuǎn)/分鐘。實施例3在100重量份PET中加入1份KH550經(jīng)高速混合機常溫混合，再將20份粒徑為5000目的z-BC2N加入其中進行常溫高速混合，最后將0.5份硅酮粉、1份EBS加入進行常溫高速混合，整個混合過程中混合速度均為250轉(zhuǎn)/min，混合時間為4min；將混合后的共混物通過雙螺桿擠出機擠出造粒得耐刮擦復(fù)合材料；其中擠出機的各區(qū)溫度從喂料段到機頭溫度依次為240℃、260℃、270℃、280℃、290℃、290℃、290℃、290℃、290℃、295℃，擠出螺桿長徑比為35，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘。實施例4在100重量份PA66中加入0.5份NDZ-102和0.2份DL-411經(jīng)高速混合機常溫混合，再將30份粒徑為2500目的z-BC2N加入其中進行常溫高速混合，最后將0.5份硅酮粉、1份EBS加入進行常溫高速混合，整個混合過程中混合速度均為150轉(zhuǎn)/min，混合時間為6min；將混合后的共混物通過雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出機的各區(qū)溫度從喂料段到機頭溫度依次為220℃、240℃、250℃、260℃、270℃、270℃、280℃、280℃、285℃、290℃，擠出螺桿長徑比為35，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為320轉(zhuǎn)/分鐘。實施例5在100重量份PC中加入0.5份NDZ-102和0.2份DL-411經(jīng)高速混合機常溫混合，再將6份粒徑為1500目的z-BC2N加入其中進行常溫高速混合，最后將1.2份EBS加入進行常溫高速混合，整個混合過程中混合速度均為180轉(zhuǎn)/min，混合時間為6min；將混合后的共混物通過雙螺桿擠出機擠出造粒得耐刮擦復(fù)合材料；其中擠出機的各區(qū)溫度從喂料段到機頭溫度依次為240℃、260℃、260℃、270℃、270℃、280℃、280℃、290℃、295℃、300℃，擠出螺桿長徑比為35，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為280轉(zhuǎn)/分鐘。實施例6在100重量份PPS中加入0.3份NDZ-102和0.2份DL-411經(jīng)高速混合機常溫混合，再將8份粒徑為5000目z-BC2N加入其中進行常溫高速混合，最后將0.8份硅酮粉加入進行常溫高速混合，整個混合過程中混合速度均為220轉(zhuǎn)/min，混合時間為7.5min；將混合后的共混物通過雙螺桿擠出機擠出造粒得耐刮擦復(fù)合材料；其中擠出機的各區(qū)溫度從喂料段到機頭溫度依次為260℃、270℃、280℃、280℃、290℃、290℃、290℃、290℃、295℃、300℃，擠出螺桿長徑比為35，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為340轉(zhuǎn)/分鐘。實施例7在100重量份PEEK中加入0.3份NDZ-102和0.4份KH550經(jīng)高速混合機常溫混合，再將15份粒徑為5000目z-BC2N加入其中進行常溫高速混合，最后將0.7份硅酮粉、0.5份EBS加入進行常溫高速混合，整個混合過程中混合速度均為220轉(zhuǎn)/min，混合時間為7.5min；將混合后的共混物通過雙螺桿擠出機擠出造粒得耐刮擦復(fù)合材料；其中擠出機的各區(qū)溫度從喂料段到機頭溫度依次為280℃、290℃、300℃、320℃、340℃、340℃、350℃、350℃、355℃、355℃，擠出螺桿長徑比為35，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為340轉(zhuǎn)/分鐘。實施例8在100重量份PA6中加入0.5份NDZ-102和0.2份DL-411經(jīng)高速混合機常溫混合，再將12份粒徑為2500目的z-BC2N加入其中進行常溫高速混合，最后將0.5份硅酮粉、1份EBS加入進行常溫高速混合，整個混合過程中混合速度均為150轉(zhuǎn)/min，混合時間為6min；將混合后的共混物通過雙螺桿擠出機擠出造粒得耐刮擦復(fù)合材料；其中擠出機的各區(qū)溫度從喂料段到機頭溫度依次為160℃、200℃、220℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、235℃、240℃，擠出螺桿長徑比為35，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為320轉(zhuǎn)/分鐘。實施例9在100重量份PA6中加入0.5份NDZ-102和0.2份DL-411經(jīng)高速混合機常溫混合，再將12份粒徑為2500目的z-BC2N加入其中進行常溫高速混合，最后將0.5份硅酮粉、1份EBS加入進行常溫高速混合，整個混合過程中混合速度均為150轉(zhuǎn)/min，混合時間為6min；將混合后的共混物通過雙螺桿擠出機擠出造粒得耐刮擦復(fù)合材料；其中擠出機的各區(qū)溫度從喂料段到機頭溫度依次為160℃、200℃、220℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、235℃、240℃，擠出螺桿長徑比為35，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為320轉(zhuǎn)/分鐘。對比例1純均聚聚丙烯材料。對比例2按實施例1的組份與制備方法制備對比例2，其區(qū)別僅在于將實施例1中的“5份粒徑為1500目的四方晶系z-BC2N”改為“4%芥酸酰胺”。對比例3按實施例1的組份與制備方法制備對比例2，其區(qū)別僅在于將實施例1中的“5份粒徑為1500目的四方晶系z-BC2N”改為“4%硅酮”。將上述實施例1-9和對比例1-3制備的耐刮擦復(fù)合材料分別用單螺桿注塑注塑成樣條，然后分別檢測其耐刮擦性能，具體見表1所示。其中單螺桿注塑的溫度從喂料到機頭依次為210℃、225℃、225℃、230℃、230℃，注塑機螺桿長徑比為35，螺桿轉(zhuǎn)速為320轉(zhuǎn)/min，注塑壓力為60MPa，螺桿背壓為8MPa，注塑時間為8s，冷卻時間為6s。耐刮擦試驗按PV3952進行檢驗，負荷為10N，通過測定刮擦試樣表面的ΔL值(即黑白顏色的變化標(biāo)志)來評判其耐刮擦性能，ΔL的數(shù)值越小，表示材料的耐刮擦性能越好。表1：耐刮擦性能　ΔL摩擦系數(shù)（干磨）磨耗/mg（干磨）對比例13.340.3311.2對比例21.460.2810.8對比例31.810.2110.5實施例10.880.126.4實施例20.680.091.9實施例30.930.073.2實施例41.070.062.8實施例50.680.124.5實施例61.170.13.1實施例71.090.042.2實施例80.670.080.03實施例90.832.72.5從表1可看出，本發(fā)明制備的耐刮擦復(fù)合材料的耐刮擦性能均顯著優(yōu)于對比例1-3，所以本發(fā)明的耐刮擦復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐磨、耐刮擦性能。上述的對實施例的描述是為便于該
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3