[发明专利]耐磨材料

说明书

技术领域

本发明涉及适合于外部和内部汽车部件的材料，尤其是热塑性纳米结构材 料，或者纳米复合树脂，该材料具有增强的耐磨性(针对磨损或刮擦的抵抗性)。 此外，本发明涉及制备所述材料的方法。

背景技术

用在汽车工业中的用于豪华汽车中的自支撑外部和内部部件的塑料主要包 括高光黑色的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)。在清洗期间或在 与如钥匙或指甲的耐磨物体接触时，表面会发生刮擦，降低光泽且负面地影响 汽车的整体外观或内部。这种塑料部件的持久耐磨性，同时保持重量、审美外 观以及加工技术，是汽车制造商的需求。

已研制出改善塑料的某些性能的聚合物纳米复合物；然而通常地，这以其 它特征的退化为代价。材料为何易受刮擦的影响或为何不易受刮擦的影响，对 此存在许多观点，并且大多数测试不能够揭示它们全部。刻痕和划痕如何出现 在塑料中是一个复杂的问题，取决于材料的耐磨性以及潜在的瑕疵有多明显。

用在各种工程和建筑应用中的树脂同样缺乏耐磨性，导致基础的表面暴露， 从而导致非均匀磨损和潜在的局部性的腐蚀。在其它工业分支中，持久耐磨性， 同时保持审美外观以及加工技术，是地板制造商和用于木材和金属的油漆和树 脂的生产商的需求。

发明内容

本发明提供一种包括聚合物基体(polymericmatrix)复合物的耐磨材料，该 聚合物基体复合物优选地选自包括无定形热塑性塑料和以化学方法、以热的方 法或通过辐射可交联的树脂的组，含有均匀分散的尺寸范围为1nm至50nm、更 优选地2nm至50nm、优选地1nm至20nm、更优选地2nm至20nm的纳米颗粒 和纳米颗粒的团簇的组合、或含有上述范围内的不同尺寸的纳米颗粒的组合。 纳米颗粒可以具有各种形状，并且可以具有各种表面改性。团簇还包括聚集体 和团聚体。

当聚合物基体为无定形热塑性塑料时，则相对于无定形热塑性塑料的体积， 尺寸范围为1nm至50nm的纳米颗粒优选地以0.1体积％至15体积％的量分散。

当聚合物基体为树脂时，相对于树脂的体积，尺寸范围为2nm至50nm的 纳米颗粒优选地以多达6体积％的量分散。

优选地，无定形热塑性塑料选自包括如下物质的组：聚酯(例如聚甲基丙 烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇 酯(PET)和聚碳酸酯(PC))或无定形聚合物(例如，聚苯乙烯(PS))。

在另一个优选的实施方式中，树脂可以包括二甲基丙烯酸酯、环氧树脂、 聚氨酯、或聚氨酯/丙烯酸树脂，所述二甲基丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、或 聚氨酯/丙烯酸树脂在施加后通过化学交联、热交联或辐射交联而硬化、通过蒸 发溶剂硬化聚合物分散体而硬化，或者通过可熔树脂粉末被铺展在表面上、然 后暴露于高温以引起熔化并烧结成紧密层的过程而硬化。

因此，耐磨材料取决于优选地选自包括热塑性材料和纳米复合树脂的组的 起始聚合物基体。

优选地，纳米颗粒选自热解二氧化硅、胶态二氧化硅、POSS颗粒(多面体 倍半硅氧烷)、硅酸镁锂(laponite)、蒙脱石、氧化铝、Al₂O₃晶须、纤维素晶须 和纳米晶、ZrO₂颗粒、石墨烯、C60、碳纳米管或所述颗粒的组合。优选地，纳 米颗粒的表面被与纳米颗粒分散在其中的聚合物基体(例如无定形热塑性塑料 或树脂)兼容的低聚物所改性。在此，低聚物的兼容性指低聚物和聚合物基体 之间的物理化学相似性。例如，可以指出具有与基体的单体单元相同的单体单 元的低聚物、或者具有基体的功能化单体的低聚物。

优选地，纳米颗粒的不同尺寸是这样的：一组纳米颗粒比另一组纳米颗粒 大至少2倍，优选大5倍。该两组纳米颗粒可以具有相同的材料或不同的材料。