本申请涉及高分子材料改性技术领域，具体涉及一种抗划伤亚克力材料及其制备方法。
背景技术：
亚克力材料又称有机玻璃，学名是聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)，是一种较为常见的高分子材料，作为一种透明材料，亚克力材料的透光率一般可以在90％以上，因此可以作为玻璃的替代品使用。亚克力材料由甲基丙烯酸甲酯聚合制得，同其他塑料一样，亚克力材料的整体质量较轻，大约只有玻璃的一半重量。得益于亚克力材料的长分子链结构，其抗拉伸和抗冲击性能等力学性能明显强于普通玻璃，可以有效地经受较大冲击而不产生整体破坏，另外，亚克力材料作为一种常规的高分子材料，生产成本较低，并且其在更低温度下即可熔融成型，根据模具不同可以被加工成各种形状，这种优势也是普通玻璃无法比拟的。
一般情况下，纯聚甲基丙烯酸甲酯组份的亚克力材料的冲击性能稍差，为解决该问题，通常采用abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)进行一定程度的掺混以提高亚克力材料的冲击性能和低温性能。现有常规的亚克力材料通常是由聚甲基丙烯酸甲酯和abs掺混的合金材料，该种材料的综合性能较为优异，可以满足日常生活的绝大部分应用场景，但是在实际应用时，现有亚克力材料仍然存在表面硬度较差，容易划伤的问题，从而影响到亚克力材料构件的外观，因此，开发一种改善抗划伤性能并同样具备较高力学性能的亚克力材料是非常有必要并且可以产生较高经济效益的。
技术实现要素：
根据亚克力材料在可控成本的前提下提升其抗划伤性能同时基本不影响其主要的力学性能和外观的需求，本发明提供了第一方面的技术内容，具体设计一种抗划伤亚克力材料，按照重量份数计，所述抗划伤亚克力材料包括270-330份聚甲基丙烯酸甲酯、550-650份abs、20-120份辅料、10-50份润滑剂以及16-24份抗划伤剂，所述抗划伤剂为硅酮母粒，所述润滑剂为二硫化钼。
可选的，所述辅料包括抗氧剂，所述抗氧剂为抗氧剂163、抗氧剂1010中的一种或组合。
可选的，所述硅酮母粒按重量份数计包括6-10份聚硅氧烷、0.8-1.2份ptfe、8-10份聚烯烃树脂载体以及1.2-2.4份相容剂，所述聚硅氧烷的分子量不小于100万。
可选的，所述相容剂按质量份数计为0.3-0.6份乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物(pwt)、0.3-0.6份苯乙烯-丙烯腈共聚物(san)、0.2-0.4份苯乙烯-马来酸酐(sma)和0.4-0.8份聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷的组合物。
可选的，所述聚烯烃树脂载体为乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物的一种或多种。
可选的，所述硅酮母粒的制备方法是：
1)称取聚硅氧烷和聚烯烃树脂载体加入到密炼机中密炼3-5分钟，密炼温度为150℃-180℃；
2)称取ptef和相容剂加入到密炼机中，继续密炼3-5分钟得到硅酮母粒半成品；
3)将硅酮母粒半成品经喂料装置加入到双螺杆挤出机中挤出，并通过造粒装置造粒得到所述硅酮母粒，所述双螺杆挤出机的挤出温度为160℃-180℃。
本发明还提供了第二方面的技术内容，具体设计第一方面技术内容任意所述的抗划伤亚克力材料的制备方法，其特征在于，采用第一方面技术内容任一所述抗划伤亚克力材料的配方，包括如下步骤：
1)称取聚甲基丙烯酸甲酯、abs、辅料、润滑剂以及抗划伤剂加入到混料装置中混合均匀得到混合料；
2)经喂料装置将混合料喂入到双螺杆挤出机中挤出得到挤出料；
3)经过后处理工艺将挤出料造粒均化得到所述抗划伤亚克力材料。
可选的，首先加入聚甲基丙烯酸甲酯和abs，设置第一段混料工艺为400-600r/min的转速混合3-5分钟；然后加入剩余物料，设置第二段混料工艺为400-600r/min的转速混合3-5分钟，第二段混料后得到所述混合料。
可选的，步骤2)中，设定双螺杆挤出机的螺杆转速为115-125r/min，按挤出方向的各段温度分别为：第一段175-185℃、第二段205-215℃、第三段225-235℃、第四段225-235℃、第五段225-235℃、第六段225-235℃，另外，机头温度比第六段温度低5℃。
可选的，所述后处理工艺依次为水冷、吹水、造粒、筛选和均化。
本发明提供了一种抗划伤亚克力材料，所述亚克力材料以聚甲基丙烯酸甲酯和abs树脂共混作为基体树脂，并添加有特制的硅酮母粒和其他组份，所述硅酮母粒将聚硅氧烷和ptfe搭载到聚烯烃树脂载体上，从而形成稳定的组织结构，有效地防止聚硅氧烷的析出，另外，在相容剂作用下，硅酮母粒和抗划伤亚克力材料形成稳定分散的结构。本发明所述抗划伤亚克力材料的耐磨性在不影响其主要力学性能和外观性能的前提下大幅提升其抗划伤性能，可以有效改善亚克力材料在长期使用中的外观磨损或划伤问题，从而提升其附加价值，即提升了该亚克力材料的产品竞争力。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本方案进行阐述。
本发明提供一种抗划伤亚克力材料，首先需要说明的是，亚克力材料通常意义指的是有机玻璃，即聚甲基丙烯酸甲酯，实际上，现实意义中的亚克力材料不仅限于纯的聚甲基丙烯酸甲酯及其改性物，其还包括了包含聚甲基丙烯酸甲酯和其他聚合物的合金材料，该合金材料同样具有良好的透光度，上述聚甲基丙烯酸甲酯及其改性物以及合金材料构成本发明所述的亚克力材料的实际指代范围，即本申请中所述亚克力材料在为特殊说明的情况下指的是亚克力合金材料。
本发明所述抗划伤亚克力材料的组份按重量份数计，包括270-330份聚甲基丙烯酸甲酯、550-650份abs、20-120份辅料、10-50份润滑剂以及16-24份抗划伤剂，所述抗划伤剂为硅酮母粒，所述润滑剂为二硫化钼。硅酮母粒为特制母粒材料，区别于常规的硅油，通过载体搭载聚硅氧烷的方式可以有效地解决硅油易析出的问题，另外所述润滑剂为二硫化钼，二硫化钼为六方晶系，各层之间的硫原子结合力很低，可以显著降低层间的剪切强度，因此其摩擦因数很小，可以显著地降低材料的表面以及内部的摩擦因素，从而起到耐磨的效果。
经实验证明，亚克力合金中，聚甲基丙烯酸甲酯与abs按照质量比为30：50-70的比例掺混得到的合金材料的光泽度、硬度以及力学性能等主要性能为综合最佳水平，考虑到与其他组份的适配效果，本发明采用的合金材料中，聚甲基丙烯酸甲酯与abs的质量比采用270-330∶550-650的配比。
所述辅料为常规塑料改性技术中常用的其他物料，根据需要，可以是填料、分散剂、相容剂或其他具有各种功能的改性剂，通过不同改性剂的使用可以使该亚克力合金材料具备不同的特性，该实施方法应当按照需求进行相应的设置，对于本领域普通技术人员来说，该种手段属于行业内的常规实施方式，因此，此处虽未展开说明，但是对于本领域普通技术人员来说仍然是一个清楚完整的技术手段。考虑到亚克力材料的通常使用场景与设计寿命，所述辅料应当至少包括抗氧剂，所述抗氧剂选用抗氧剂163、抗氧剂1010的一种或多种，抗氧剂可以明显降低亚克力材料的老化速度，从而延长使用时间，增强实用性。
特殊的，所述硅酮母粒按照重量份数计包括6-10份聚硅氧烷、0.8-1.2份ptfe(聚四氟乙烯)、8-10份聚烯烃树脂载体以及1.2-2.4份相容剂，所述聚硅氧烷的分子量不小于100万，超高分子量聚硅氧烷可以进一步降低合金材料的摩擦因素，并且可以提升合金材料的加工性和光泽度，特别适合本发明所述亚克力合金材料使用。所述硅酮母粒在聚硅氧烷的基础上添加了一定量的ptfe，ptfe是一种综合性能优异的树脂，尤其具有很强的自润滑性，可以辅助降低材料的摩擦因数。为提升上述组份的相容性，本发明提供了一种复配相容剂，具体的，出于硅酮母粒组份以及硅酮母粒应用到亚克力合金材料的应用方式的考虑，所述复配相容剂为0.3-0.6份乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物(pwt)、0.3-0.6份苯乙烯-丙烯腈共聚物(san)、0.2-0.4份苯乙烯-马来酸酐(sma)和0.4-0.8份聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷的组合物。所述聚烯烃树脂载体选用乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物中的一种或多种，上述聚烯烃树脂载体可按任意比例设置。
所述硅酮母粒可以采用多种混炼方式，其中一种较优的方式是采用密炼机密炼来共混。具体的，密炼过程主要包括如下步骤：
1)称取适量的聚硅氧烷和聚烯烃树脂加入到密炼机中密炼3-5分钟，设定密炼温度为150℃-180℃；
2)称取ptef和相容剂加入到密炼机中，继续密炼3-5分钟得到硅酮母粒半成品；
3)将硅酮母粒半成品经喂料装置加入到双螺杆挤出机中挤出，并通过造粒装置造粒得到所述硅酮母粒，所述双螺杆挤出机的挤出温度为160℃-180℃。
通过上述密炼工艺即可制得匹配本发明所述亚克力合金材料的硅酮母粒，本领域普通技术人员参考上述密炼工艺后，可以容易地想到所述硅酮母粒的其他生产制备方法，比如直接通过混料-基础工艺或采用其他类似的共混方式，上述共混方式易于想到且并未脱离本发明的宗旨，因此上述共混方式也属于本申请保护的范围。
制备上述硅酮母粒后即可开始制备本申请所述的抗划伤亚克力材料。通常，我们采用基础共混的方式直接制备该亚克力材料。所采用的装置至少具备混料装置、喂料装置、挤出机以及后处理装置，共混步骤如下：
1)称取适量的聚甲基丙烯酸甲酯、abs、辅料、润滑剂以及抗划伤剂即硅酮母粒，加入到混料装置中混合均匀得到混合料；
2)经喂料装置将混合料喂入到双螺杆挤出机中挤出得到挤出料；
3)经过后处理工艺将挤出料造粒均化得到所述抗划伤亚克力材料。
所述后处理工艺依次为水冷、吹水、造粒、筛选和均化，其后处理装置按照生产顺序主要包括水冷槽、打水器、切粒机、震动筛和均化罐，通过上述装置依次完成料条的冷却，吹水、切粒、筛选以及均化，充分均化后即得到所述抗划伤亚克力合金料粒。
下面通过具体实施例说明本发明所述亚克力材料的几种实施方式以及它们的性能效果。
实施例1
本实施例提供了一种抗划伤亚克力材料，其制备方法如下：
1)称取0.3-0.6份乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、0.3-0.6份苯乙烯-丙烯腈共聚物、0.2-0.4份苯乙烯-马来酸酐和0.4-0.8份聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷并混合得到硅酮母粒的复配相容剂；
2)称取6-10份聚硅氧烷和8-10份聚烯烃树脂载体加入到高速密炼机中，在150℃-180℃的温度下密炼3-5分钟，所述聚烯烃树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；
3)再加入0.8-1.2份ptfe和1.2-2.4份复配相容剂，保持相同温度继续密炼3-5分钟得到硅酮半成品；
4)将硅酮母粒半成品经喂料装置加入到双螺杆挤出机中挤出，并通过造粒装置造粒得到所述硅酮母粒，所述双螺杆挤出机的挤出温度为160℃-180℃；
5)称取300份聚甲基丙烯酸甲酯和600份abs置于混料机中，设置第一段混料工艺为400-600r/min的转速混合3-5分钟；然后加入40份抗氧剂1010、30份二氧化钼润滑剂以及20份步骤3)得到的硅酮母粒，设置第二段混料工艺为400-600r/min的转速混合3-5分钟，第二段混料后得到所述混合料；
6)混合料经喂料装置喂入到双螺杆挤出机中挤出得到挤出料，设定双螺杆挤出机的螺杆转速为115-125r/min，按挤出方向的各段温度分别为：第一段175-185℃、第二段205-215℃、第三段225-235℃、第四段225-235℃、第五段225-235℃、第六段225-235℃，另外，机头温度比第六段温度低5℃；
7)挤出料为料条形态，依次通过水冷槽、打水器、切粒机、震动筛和均化罐得到充分均化的抗划伤亚克力合金料粒。
采用上述实施方法，本实施例制得如下组别的亚克力合金材料：
本实施例中，除特殊说明外，各实施组与对比组采用的复配相容剂为相同的。
对比组1采用与实施组5基本相同的生产步骤，其区别仅在于对比组1在硅酮母粒的生产中没有添加相容剂，除此之外，对比组1其他生产步骤皆与实施组5相同。另外，我们还设置了对比组2与对比组3，其中，对比组2采用与实施组5基本相同的生产步骤，其区别在于未采用硅酮母粒抗划伤剂，其余生产步骤的皆与实施组5相同；对比组3采用与对比组2基本相同的生产步骤，其区别在于对比组3未采用二硫化钼，其余生产步骤皆与对比组2相同，即对比组3在实施组5的基础上既没有使用硅酮母粒抗划伤剂也没有采用二硫化钼润滑剂，其余的生产步骤与实施组5相同。
在固定聚甲基丙烯酸甲酯、abs以及硅酮母粒等用量的情况下，我们根据上述实施组与对比组说明硅酮母粒的组成对亚克力合金材料的影响。
通过上述不同组别实施组与对比组的组成设计制得相关亚克力合金材料，并针对各组所得亚克力合金材料测试其主要性能，主要包括：
冲击强度的测试方式为：先用注塑机制备标准测试样条，然后根据gb1843-80标准在zbc-25b塑料摆锤冲击试验机上测缺口冲击强度。
拉伸强度的测试方式为：先用注塑机制备标准测试样条，然后根据gb/t1040-92标准在cmt6104型万能电子试验机上测拉伸性能。
透光度的测试方式为：用注塑机制备标准测试样板，根据astmd1003标准使用colorquestxe光学测试仪测试样板的透光率。
光泽度的测试方法为：先用注塑机制备标准测试样板，再根据astmd2457-08标准测试样板光泽度，测试条件为60°几何条件
耐磨性的测试方法为：用注塑机制备标准测试样板，再采用高分子材料中较为常见的网格刮擦法，根据通用gmw14688标准，采用erichsen耐刮擦试验仪对标准样板进行刮擦，然后采用byk色差仪测试刮擦位置的前后色差变化，根据前后颜色深度变化率(δl*)定性判断耐磨性，δl*值越大说明刮擦后颜色发白越明显，材料的耐刮擦效果越差，即抗划伤性能越差。
根据上述测试办法，测得结果如下表所示：
根据对比组2、3与实施组5可以得到，本发明所述抗划伤亚克力材料在使用硅酮母粒改性以及二硫化钼润滑剂的情况下可以显著提升其耐磨性，即其抗划伤下得到显著提升，并且其力学性能和透光度等性能基本不受影响。根据对比组1与实施组5可以得到，本发明所述硅酮母粒体系中，复配相容剂的使用可以起到促进增容的效果，从而提升亚克力合金材料的力学性能、外观和耐磨性。
实施例2
本实施例提供了一种抗划伤亚克力材料，其制备方法如下：
1)称取0.45份乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、0.45份苯乙烯-丙烯腈共聚物、0.45份苯乙烯-马来酸酐和0.6份聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷并混合得到硅酮母粒的复配相容剂；
2)称取8份聚硅氧烷和9份聚烯烃树脂载体加入到高速密炼机中，在150℃-180℃的温度下密炼3-5分钟，所述聚烯烃树脂为高密度聚乙烯；
3)再加入1份ptfe和上述复配相容剂，保持相同温度继续密炼3-5分钟得到硅酮半成品；
4)将硅酮母粒半成品经喂料装置加入到双螺杆挤出机中挤出，并通过造粒装置造粒得到所述硅酮母粒，所述双螺杆挤出机的挤出温度为160℃-180℃；
5)称取270-330份聚甲基丙烯酸甲酯和550-650份abs置于混料机中，设置第一段混料工艺为400-600r/min的转速混合3-5分钟；然后加入20份抗氧剂163和80份滑石粉、10-50份二氧化钼润滑剂以及16-24份步骤3)得到的硅酮母粒，设置第二段混料工艺为400-600r/min的转速混合3-5分钟，第二段混料后得到所述混合料；
6)混合料经喂料装置喂入到双螺杆挤出机中挤出得到挤出料，设定双螺杆挤出机的螺杆转速为115-125r/min，按挤出方向的各段温度分别为：第一段175-185℃、第二段205-215℃、第三段225-235℃、第四段225-235℃、第五段225-235℃、第六段225-235℃，另外，机头温度比第六段温度低5℃；
7)挤出料为料条形态，依次通过水冷槽、打水器、切粒机、震动筛和均化罐得到充分均化的抗划伤亚克力合金料粒。
本实施例采用与实施例1相同的原料。
需要说明的是，本申请中采用同一批次的硅酮母粒作为抗划伤剂，即各实施组或对比组所用的硅酮母粒为相同的，也就是说，上述硅酮母粒的1单位重量份数与亚克力材料所用组份的1单位重量份数并不相等，此处是为了便于描述而采用该种说法，本领域普通技术人员应当理解。
采用上述实施方法，本实施例制得如下组别的亚克力合金材料
按照与实施例1相同的测试方法，对本实施例各实施组进行性能测试，测得数据如下表所示：
从以上数据可以得到，随着亚克力合金材料中聚甲基丙烯酸甲酯含量的提高，亚克力合金材料的冲击性能略微下降而外观更好，另外，抗划伤剂硅酮母粒含量与亚克力合金的耐磨性呈高度正相关，并且对亚克力合金的力学性能和外观影响较小。以上可以说明，本发明中应用该硅酮母粒的亚克力合金材料在力学性能和外观基本不受影响的情况下可以显著提升其耐划伤性能。
本申请说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统实施例而言，由于其中的方法基本相似于方法的实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
需要说明的是，本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。