[专利说明] 可塑性塑料涂料
[0001] 本发明涉及可塑性塑料涂料。
[0002] 本发明更具体地涉及一种基于含有聚合物基质的纳米复合材料的内饰塑料涂层，其根据加工方式不同而具有不同类型的效果。
[0003] 众所周知，塑料涂层的一个典型问题是这些涂层本身的抗应力能力较差。特别是，不可能生产出既能呈现三维结构化饰面又能抵抗诸如铺路材料中常见的应力的塑料涂层。
[0004] 相比之下，陶瓷、木材等合成表面材料，其性能与这些传统表面材料相当，但成本却明显较低，接近50%，特别适合开发成本低、抗应力性能好的表面材料涂层。
众所周知，复合材料是由两种或两种以上独立的、不相容的、在宏观尺度上具有明显物理和力学性能差异的材料组合而成，它们之间可以确定一个界面。复合材料通常被设计成在给定的应用范围内达到特定的各种性能的平衡。复合材料并不容易给出简单明确的定义，因为大量的材料可以被认为是复合材料，复合材料的适用范围非常广泛。
[0017] 但是，如实践中普遍接受的定义，术语“复合材料”表示一种材料，该材料含有连续相(基体)，该连续相将填料阵列(不连续相)粘结在一起，所述填料阵列刚性和耐受性较强，且保护形状。除了可能的相互作用之外，所得到的复合材料的特性与各组成相的性质以及它们的形状、尺寸、浓度、分布、取向密切相关。特别地，只要所得性质与各组分的性质之间存在相互关系，复合材料的许多性质原则上由加权平均(体积或重量)获得，但是当存在相互作用或协同现象时，复合材料的性质可以不同于(相互作用)或甚至高于(协同)各组分的性质。
在复合材料领域，具有聚合物基质的复合材料的应用尤其令人感兴趣。事实上，为了许多不同的目的，聚合物材料（无论是热塑性还是热固性）通常与不同类型的填料混合。无论如何，所有这些目的都可以归因于获得某些特定性能的改进，同时保持聚合物的典型轻便性和柔韧性的共同目的。
通过使用复合材料可以改善的主要性能包括：
-刚度，如在本发明的情况下，如果刚度足够高，则可以用聚合物复合材料代替表面材料的结构部分，该聚合物复合材料明显更轻并且易于工业生产且价格低廉；
- 耐酸、碱、润滑剂和风化等化学物质，而聚合物的性能通常非常有限，因为这些材料对小分子表现出很高的渗透性；
- 耐磨性;
[0012]-耐冲击性。
许多类型的填料还表现出良好的导热性和导电性、比基体更低的热膨胀系数、以及良好的耐磨性。因此，复合材料的设计并不简单地是为了实现一种系统，其中不仅改善上述性能，而且可以获得具有特定功能性能的材料。
设计复合材料的一种方法与所用填料的类型和形状有关。根据这种方法，填料通常以其形状或更准确地说是“长宽比”来区分，长宽比定义为较大尺寸与较小尺寸之间的比例。长宽比范围从 1（球形填料）到大于 100 的值（某些类型的合成纤维）。
[0015] 根据该分类，复合材料分为两种类型：颗粒增强和纤维增强（进一步分为短纤维、长纤维和层压纤维）。
在颗粒复合材料中，分散颗粒的目的通常是为了提高耐磨性、表面硬度、加工性能、耐高温性能、热膨胀性能等。含有颗粒的复合材料的特点是机械强度和/或刚性明显低于纤维复合材料。事实上，即使有非常耐用的颗粒，通常也不可能给复合材料的机械性能带来明显的改善，而在纤维复合材料中，机械性能会得到显著改善，而且在纤维复合材料中，几乎所有的外部载荷都由纤维承担。同样，对于破裂时的行为，刚性颗粒通常无法像在纤维复合材料中那样帮助阻止任何裂纹和缺陷的扩展。
[0017] 仅在含有橡胶颗粒的特定化合物的情况下才观察到积极的效果，这使得材料的韧性明显改善。
[0018] 脆性基体中硬质颗粒的存在会导致不可避免的应力集中现象，这会导致复合材料的机械强度与简单基体相比降低。
[0019] 因此，对于脆性基质，必须使用延展性颗粒，以同时获得高抵抗力和保持力和/或提高变形能力，而对于延展性基质，优选使用刚性和脆性填料，以在保持韧性的同时提高抵抗力。
[0020] 复合材料的最终性质随基质和填料的百分比以及相之间的相互作用而变化。
[0021] 纤维增强复合材料是目前应用最为广泛的复合材料。这些复合材料的成功与纤维的高强度/重量比（比电阻）和高刚度/重量比（比模量）以及通过插入改变填料浓度和取向的各向异性程度的可能性有关。
[0022] 纤维复合材料的高比强度主要与纤维的高强度以及纤维和基质的低重量有关。
在纤维复合材料中，抗断裂性能的提高尤其令人感兴趣。在断裂扩展过程中，复合材料可以根据以下四种机制吸收能量：
[0024] 1)裂纹偏离其方向；
2）由于纤维填料的作用，减少了破裂时的变形；
3）裂纹扩展导致拉脱和/或纤维断裂；
[0027] 4)裂纹扩展后保持与基质连接的纤维的拉伸。
如果纤维-基质结合较弱，裂纹会通过纤维-基质界面扩展，从而绕过纤维。与无纤维材料中裂纹扩展所需的能量相比，这种偏差会导致能耗增加。此外，如果纤维与基质的连接较弱，可能会发生拉出（提取）现象。
[0029] 相反，如果纤维与基体牢固连接，裂纹只会通过纤维扩展而不会偏离其路径，但在这种情况下，路径偏差会以吸收能量的速率损失。
[0030] 一方面，由于纤维拉出，能量率会有损失，但另一方面，由于连接到基质的纤维的变形和断裂，能量吸收会增加。
[0031] 纤维复合材料可以是单片结构(单层)，也可以是不同取向的多个重叠片材，后者定义层压板(多层、角层)。
[0032] 就纤维的几何形状而言，纤维复合材料有两种类型：长纤维（或连续纤维）和短纤维（或不连续纤维）。
在含有长纤维的复合材料中，纤维方向的载荷分量几乎全部由纤维承担，可以假定载荷实际上直接作用在纤维上。基体的主要作用是将纤维保持在一起并分配载荷。因此，这些复合材料的耐受性，特别是断裂模式与纤维的特性和取向密切相关。
在短纤维复合材料（直径为 1-10 微米，长度为直径的 10-100 倍）中，纤维可以随机排列（分散），也可以沿优选方向取向。分散的短纤维复合材料（例如颗粒复合材料）是各向同性的。相反，具有定向纤维的复合材料是各向异性的，特别是通常为正交各向异性的，即具有两个相互正交的优选取向方向。
[0035] 填料的类型和分散性以各种方式影响复合材料的性能。
如上所述，不连续相（填料）的取向会影响复合材料的各向同性。如果不连续相随机分布，则复合材料具有几乎各向同性的性质，即宏观上表现出与方向无关的物理机械性质。例如，复合材料中含有由或多或少规则的球形颗粒或短纤维随机分布组成的填料的情况就是如此。
[0037] 相反，如果不连续相具有固定的取向，则复合材料表现出各向异性行为，即物理机械性能取决于所考虑的方向。
[0038] 纳米技术也被认为是一种在原子和分子水平上控制物质基本结构和行为的全新科学技术方法，从而给材料领域带来根本性的变化。
[0039] 利用纳米技术，所得到的材料和产品具有显著改进或全新的特性，因为纳米尺度上物质的非常规性质和行为可以产生与更大尺寸的物质相比以根本不同的方式运行和使用的结构和装置。
[0040] 研究此类材料的科学界和工业界对利用纳米技术生产的具有与相同传统材料完全不同特性的材料（纳米结构材料）感兴趣。
因此纳米技术给材料发展带来了前所未有的飞跃，纳米技术增值的部分在于该技术提供了通过适应不同应用领域的技术要求来改变材料性能的可能性。