[发明专利]一种耐刮擦防护层及由其制成的耐刮擦材料

说明书

本发明公开了一种耐刮擦防护层及由其制成的耐刮擦材料，所述耐刮擦防护层包括聚甲基丙烯酸甲酯层和叠合在聚甲基丙烯酸甲酯层上的聚偏氟乙烯层。耐刮擦防护层为单层或多层结构，单层结构的耐刮擦防护层由一层聚甲基丙烯酸甲酯层和一层聚偏氟乙烯层叠合制成；多层结构的耐刮擦防护层由聚甲基丙烯酸甲酯层和聚偏氟乙烯层交替叠合制成。所述耐刮擦材料包括基材，基材外表面覆盖有单层或多层结构的耐刮擦防护层；所述基材为与聚甲基丙烯酸甲酯具有相容性的可热塑加工的高分子材料。

技术领域

本发明涉及材料学领域，尤其涉及一种耐刮擦防护层及由其制成的耐刮擦材料。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)树脂是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，为半结晶高分子。PVDF树脂兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐磨性和耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是目前含氟塑料中产量名列第二位的大产品。PVDF的应用十分广泛。在化工行业中，PVDF经常作为防护内衬，用于输送腐蚀性流体泵体，以抵抗腐蚀性化学物质；在化工和生活用水管道中，化学废弃物管道是PVDF的另一项重要应用；PVDF也被广泛用于各类建筑(住宅、商业、工业，以及公共建筑)中金属构件所需的长效建筑涂料系统的配制。但PVDF玻璃化温度较低(-35℃)，模量和屈服强度不高，属于一种软而韧的材料。当PVDF受到刮擦作用时容易发生表面的刮擦移除破坏，对材料的美观性、完整性和持久性带来负面影响，甚至造成产品的功能失效。在一些特定的应用领域，对PVDF表面有更高的耐刮擦以及物理性能的要求，普通PVDF材料则无法满足要求。

通过与高强度高模量的材料共混，是提升材料耐刮擦性的重要方法。聚甲基丙烯甲酯(PMMA)是一种具有高强度和高模量的通用高分子材料，力学性能和加工性能优异，且与较多的高分子材料具有良好的相容性，被最为广泛地用作其他高分子材料的高硬度耐刮擦改性剂。例如，CN105802118A(一种高光高硬度耐刮擦ABS材料)和CN106854338A(一种高硬度耐刮擦ABS材料及其制备方法)通过将ABS与PMMA共混制备了耐刮擦ABS材料；CN108690286A(一种高硬度耐刮擦改性PVC材料及其制备方法)通过将PVC与PMMA共混制备了耐刮擦PVC材料；CN109486148A(一种透明的高硬度耐刮擦PC/PMMA合金)通过将PC与PMMA共混制备了耐刮擦PC材料。上述专利均是将需要进行耐刮擦改性的高分子材料基材，与具有优异耐刮擦性能的高分子材料(以PMMA为代表)共混，来实现提升基材高分子的耐刮擦性。但该方法对PVDF并不适用，原因如下：

(1)、PVDF是一种具有低玻璃化温度的半结晶高分子。将PVDF和与其他更耐刮擦的高分子(如PMMA)共混后，由于PVDF和PMMA完全相容，两者混合后形成均相非晶共混物，得到的反而是比纯PVDF材料更软、更不耐刮擦的类橡胶的均相共混物；

(2)、PVDF是一种具有优异耐腐蚀性和表面具有低摩擦系数的氟塑料，在PVDF基材中引入其他的高分子后，会对PVDF表面的耐腐蚀和耐磨、润滑性能产生不利影响。

因此通过常规的共混改性手段，不仅无法实现PVDF耐刮擦性能的提升，反而还会造成PVDF其他理、化性能的下降。