本发明涉及一种改性材料
技术领域：
，具体涉及一种耐刮擦材料及其制备方法。
背景技术：
：目前塑料得到了广泛的应用，如聚丙烯就被广泛地应用于汽车内外饰件、电子产品等领域中。但塑料目前都普遍具有一个缺陷，就是本身的耐刮擦性较差，制件的表面易划伤，从而降低了产品的外观美观程度，并且在制品表面产品的划痕也会导致其应力集中，限制了其使用性能。特别是用滑石粉填充塑料的耐刮擦性更差，材料在压入力和滑动力或横（侧）向力的作用下发生屈服，产生延性/脆性破坏从而造成刮痕。在刮痕中，不平的表面产生不均匀的光散射和“刮痕发白”，从而限制了塑料在耐刮擦性能要求较高的零部件处的使用。为了解决这一问题，通常在塑料中添加耐刮擦剂来改善其耐刮擦效果，但传统耐刮擦剂主要为芥酸酰胺类物质和高聚硅氧烷类物质，这两类物质本身存在气味较重等缺点，严重影响了其应用范围。BC2N是一种类金刚石结构，其硬度仅次于金刚石，并且具有比氮化硼（BN）更高的体积和切变弹性模量。所以BC2N具有金刚石和BN这两种材料的优点，其在应用上具有很大的潜能，也引起了国际材料界的重视。而四方晶系的z-BC2N为一种新型超硬材料，其力学稳定性良好，硬度高达77GPa,远高于传统用作耐刮擦改性填料的硬度为60的c-BN，是目前发现的系金刚石之下的最硬的材料。但目前对它的应用较少，且作为塑料耐刮擦改性填料更是尚未报道。技术实现要素：本发明的目的是提供一种耐刮擦复合材料及其制备方法。本发明的技术方案如下：一种耐刮擦复合材料，由以下组分按重量份数制备而成：塑料树脂100份四方晶系z-BC2N5-30份偶联剂0.1-2份加工助剂0.1-2份。进一步方案，所述塑料树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮和聚酰亚胺中的至少一种。所述聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺610和聚酰胺1010中的至少一种。所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯中的至少一种。所述四方晶系z-BC2N的粒径为1500目-5000目。所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和稀土铝酸酯偶联剂中的至少一种。所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）；钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯（NDZ-102）；稀土铝酸酯偶联剂为铝酸三异丙酯（DL-411）。所述加工助剂为硅酮粉和N,N’-乙撑双硬脂酰胺（EBS）中的一种或两种混合物。本发明的另一个发明目的是提供上述耐刮擦复合材料的制备方法，步骤如下：（1）将100份塑料树脂和0.1-2份偶联剂一起加入速度为100-300转/min的常温高速混合机进行混合；再加入5-30份四方晶系z-BC2N继续混合；最后加入0.1-2份加工助剂继续混合，总混合时间为2-8min；（2）将混合物加入挤出机中进行熔融、挤出、冷却、干燥、切粒得耐刮擦复合材料；其中挤出机各区温度为140-355℃，挤出螺杆长径比为30-40，挤出螺杆转速为150-350转/min。所以本发明与现有技术相比具有如下优点：1、本发明使用新型超硬材料四方晶系z-BC2N作为塑料改性耐刮擦剂，由于四方晶系z-BC2N的硬度较传统耐刮擦剂高，对塑料树脂进行改性后，能提高复合材的耐刮擦性能；2、本发明开展了四方晶系z-BC2N作为塑料改性耐刮擦剂的新应用；3、本发明制备的耐刮擦复合材料，具有很好的耐刮擦性能，且可应用于汽车、电子电气、建筑、航天等对耐刮擦性能要求较高的领域。具体实施方式实施例1将100份聚丙烯和0.05份KH550、0.05份NDZ-102加入转速为100转/min高速混合机进行常温混合；再加入5份粒径为1500目的四方晶系z-BC2N继续混合；最后加入0.1份硅酮粉继续混合；总混合时间为2min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得耐刮擦复合材料；其中挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为140℃、160℃、160℃、170℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃、195℃，挤出螺杆长径比为30，挤出螺杆转速为150转/分钟。实施例2在100重量份PP中加入2份DL-411经高速混合机常温混合，再将30份粒径为2500目的z-BC2N加入其中进行常温高速混合，最后将1份硅酮粉、1份EBS加入进行常温高速混合，整个混合过程中混合速度均为300转/min，混合时间总长为8min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得耐刮擦复合材料；其中挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为140℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、200℃、210℃、210℃、215℃，挤出螺杆长径比为40，挤出螺杆转速为350转/分钟。实施例3在100重量份PET中加入1份KH550经高速混合机常温混合，再将20份粒径为5000目的z-BC2N加入其中进行常温高速混合，最后将0.5份硅酮粉、1份EBS加入进行常温高速混合，整个混合过程中混合速度均为250转/min，混合时间为4min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得耐刮擦复合材料；其中挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为240℃、260℃、270℃、280℃、290℃、290℃、290℃、290℃、290℃、295℃，挤出螺杆长径比为35，挤出螺杆转速为300转/分钟。实施例4在100重量份PA66中加入0.5份NDZ-102和0.2份DL-411经高速混合机常温混合，再将30份粒径为2500目的z-BC2N加入其中进行常温高速混合，最后将0.5份硅酮粉、1份EBS加入进行常温高速混合，整个混合过程中混合速度均为150转/min，混合时间为6min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为220℃、240℃、250℃、260℃、270℃、270℃、280℃、280℃、285℃、290℃，挤出螺杆长径比为35，挤出螺杆转速为320转/分钟。实施例5在100重量份PC中加入0.5份NDZ-102和0.2份DL-411经高速混合机常温混合，再将6份粒径为1500目的z-BC2N加入其中进行常温高速混合，最后将1.2份EBS加入进行常温高速混合，整个混合过程中混合速度均为180转/min，混合时间为6min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得耐刮擦复合材料；其中挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为240℃、260℃、260℃、270℃、270℃、280℃、280℃、290℃、295℃、300℃，挤出螺杆长径比为35，挤出螺杆转速为280转/分钟。实施例6在100重量份PPS中加入0.3份NDZ-102和0.2份DL-411经高速混合机常温混合，再将8份粒径为5000目z-BC2N加入其中进行常温高速混合，最后将0.8份硅酮粉加入进行常温高速混合，整个混合过程中混合速度均为220转/min，混合时间为7.5min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得耐刮擦复合材料；其中挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为260℃、270℃、280℃、280℃、290℃、290℃、290℃、290℃、295℃、300℃，挤出螺杆长径比为35，挤出螺杆转速为340转/分钟。实施例7在100重量份PEEK中加入0.3份NDZ-102和0.4份KH550经高速混合机常温混合，再将15份粒径为5000目z-BC2N加入其中进行常温高速混合，最后将0.7份硅酮粉、0.5份EBS加入进行常温高速混合，整个混合过程中混合速度均为220转/min，混合时间为7.5min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得耐刮擦复合材料；其中挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为280℃、290℃、300℃、320℃、340℃、340℃、350℃、350℃、355℃、355℃，挤出螺杆长径比为35，挤出螺杆转速为340转/分钟。实施例8在100重量份PA6中加入0.5份NDZ-102和0.2份DL-411经高速混合机常温混合，再将12份粒径为2500目的z-BC2N加入其中进行常温高速混合，最后将0.5份硅酮粉、1份EBS加入进行常温高速混合，整个混合过程中混合速度均为150转/min，混合时间为6min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得耐刮擦复合材料；其中挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、200℃、220℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、235℃、240℃，挤出螺杆长径比为35，挤出螺杆转速为320转/分钟。实施例9在100重量份PA6中加入0.5份NDZ-102和0.2份DL-411经高速混合机常温混合，再将12份粒径为2500目的z-BC2N加入其中进行常温高速混合，最后将0.5份硅酮粉、1份EBS加入进行常温高速混合，整个混合过程中混合速度均为150转/min，混合时间为6min；将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得耐刮擦复合材料；其中挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、200℃、220℃、220℃、220℃、230℃、230℃、230℃、235℃、240℃，挤出螺杆长径比为35，挤出螺杆转速为320转/分钟。对比例1纯均聚聚丙烯材料。对比例2按实施例1的组份与制备方法制备对比例2，其区别仅在于将实施例1中的“5份粒径为1500目的四方晶系z-BC2N”改为“4%芥酸酰胺”。对比例3按实施例1的组份与制备方法制备对比例2，其区别仅在于将实施例1中的“5份粒径为1500目的四方晶系z-BC2N”改为“4%硅酮”。将上述实施例1-9和对比例1-3制备的耐刮擦复合材料分别用单螺杆注塑注塑成样条，然后分别检测其耐刮擦性能，具体见表1所示。其中单螺杆注塑的温度从喂料到机头依次为210℃、225℃、225℃、230℃、230℃，注塑机螺杆长径比为35，螺杆转速为320转/min，注塑压力为60MPa，螺杆背压为8MPa，注塑时间为8s，冷却时间为6s。耐刮擦试验按PV3952进行检验，负荷为10N，通过测定刮擦试样表面的ΔL值(即黑白颜色的变化标志)来评判其耐刮擦性能，ΔL的数值越小，表示材料的耐刮擦性能越好。表1：耐刮擦性能 ΔL摩擦系数（干磨）磨耗/mg（干磨）对比例13.340.3311.2对比例21.460.2810.8对比例31.810.2110.5实施例10.880.126.4实施例20.680.091.9实施例30.930.073.2实施例41.070.062.8实施例50.680.124.5实施例61.170.13.1实施例71.090.042.2实施例80.670.080.03实施例90.832.72.5从表1可看出，本发明制备的耐刮擦复合材料的耐刮擦性能均显著优于对比例1-3，所以本发明的耐刮擦复合材料具有优异的耐磨、耐刮擦性能。上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3