CN105968805A - 一种可代替金属的改性材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可代替金属的改性材料，由包括填料、树脂载体、相容剂、增韧剂、导电助剂、抗氧剂以及加工助剂的原料制备得到。本发明还公开了所述可代替金属的改性材料的制备方法。本发明得到的改性材料具有高比重、可电镀、刚性好、不发脆、耐久性好、成本低以及加工容易等优点，且具备良好的金属质感，可代替金属。
Description
技术领域
本发明属于高分子技术领域，更具体地，本发明涉及一种可代替金属的改性材料及其制备方法。
背景技术
金属材料由于其强度高而应用于许多领域，但加工时工序繁杂，占用设备多，对工人技能要求高，效率低。且有些材料如黄铜中的铅元素的控制，不锈钢的铬元素的重金属控制技术难度大。
塑料材料的成型通过注塑机及模具即可完成，加工效率高，成本低，环保安全，经久耐用。所以以塑代钢的研究探索非常活跃，但通常塑料的质量轻，部分替代金属产品应用时用户会觉得手感不够分量，且塑料与金属比显得刚性不够，金属质感差。
与高分子材料相比，无机材料具有更高的比重以及更好的金属质感差。无机材料粉末广泛存在，成本较低，但无机粉末直接成型困难，很脆，难以得到性能良好的制品，若能利用塑料材料与无机粉末复合，有望改善各自的性能不足，得到综合性能良好的材料。
因此，非常需要通过配方以及生产工艺的改进，以获得一种高比重，可电镀，刚性好，金属质感的可替代金属的塑料改性材料。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种可代替金属的改性材料，由包括以下重量份的原料制备得到：
优选地，所述可代替金属的改性材料，由包括以下重量份的原料制备得到：
在一种实施方式中，所述填料选自硫酸钡粉、锶铁氧体、钡铁氧体、氧化铁、钢粉、铝粉以及钨粉中的至少一种。
在一种实施方式中，所述树脂载体选自聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯硫醚、热塑性弹性体、聚醚砜、聚醚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯以及改性聚吡咙中的至少一种；
所述改性聚吡咙由以下方法制备而成：
在完全干燥的三口烧瓶中加入1摩尔的1，3，5-三(4-萘氧基-1，8-二酸)苯三酐和2000ml间甲酚，在氮气保护下搅拌，当三酐完全溶解后，加入1摩尔的3，3’，4，4’-四氨基二苯醚，在室温下搅拌30min后，加热至85℃，反应3.5h，再在185℃下，反应4.5h；反应结束后，降至室温，即得萘酐封端超支化聚吡咙溶液；
往步骤(2)得到的萘酐封端超支化聚吡咙溶液中，加入1摩尔的平均聚合度为226的双氨基聚乙二醇，在氮气保护下室温搅拌30min后，加热至85℃，反应4.5h，再在185℃下，反应4.5h，反应结束后，降至室温，然后加入1摩尔的环氧硅烷偶联剂KH-560，加热至85℃，反应2h，反应结束后，降至室温，把溶液倒入甲醇中，有沉淀析出；用甲醇反复洗涤去除溶剂后过滤后，于真空烘箱中50℃下烘干24h，即得改性聚吡咙。
在一种实施方式中，所述相容剂选自罗门哈斯EXL-2330，杜邦的1125AC，三菱丽阳S2030、钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂以及硅烷偶联剂中的至少一种。
在一种实施方式中，所述增韧剂选自氯化聚乙烯,乙烯-丙烯共聚物以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的至少一种；所述导电助剂选自导电炭黑，石墨，碳纤维，碳纳米管，不锈钢纤维，铜纤维、铁纤维、钢纤维，铝片以及镍纤维中的至少一种。
在一种实施方式中，所述抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N＇-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]-1,6-己二胺，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯,双(3,5-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以及氨基封端磺化聚苯并咪唑中的至少一种；
所述氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.1mol的3，3’-二氨基联苯胺以及0.02mol的5-磺酸基间苯二甲酸溶解在300g多聚磷酸中，通氮气保护0.5小时后，升温至180℃反应24h后，将反应液倒入冰水中，然后用氢氧化钠中和该水溶液至PH为5，然后抽滤并用去离子水反复洗涤得到的沉淀，最后将该沉淀于真空烘箱中80℃干燥l0h，即得。
在一种实施方式中，所述加工助剂选自ACR-201、ACR-301、ACR-401以及蜡类中的至少一种。
本发明的另一个方面提供所述可代替金属的改性材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述的原料加入高混锅，在110℃-130℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至40℃-50℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195-205℃、185-195℃、175-185℃、170-180℃；
本发明的又另一个方面提供所述可代替金属的改性材料在厨柜卫浴、汽车领域、运动器材、日常用品以及仪器仪表中的应用。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
具体实施方式
参考以下本发明的优选实施方式的详述以及包括的实施例可更容易地理解本公开内容。在以下说明书和权利要求书中将提及大量的术语，这些术语被定义为具有下列含义。
“任选的”或“任选地”是指其后描述的事件或事项可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于检测数值的设备的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
当量、浓度或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限走的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“l至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1-2”、“1-2和4-5”、“1-3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
本发明的一个方面提供一种可代替金属的改性材料，由包括以下重量份的原料制备得到：
优选地，所述可代替金属的改性材料，由包括以下重量份的原料制备得到：
填料
本申请中的填料并无特别限定，可以为市售的任意商业化产品。例如可选自硫酸钡粉、锶铁氧体、钡铁氧体、氧化铁、钢粉、铝粉以及钨粉中的至少一种。
优选地，所述填料的平均粒径为0.1μm～100μm；例如可以为0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、5μm、10μm、15μm、15.5μm、16μm、16.3μm、18μm、20μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm；更优选地，所述填料的平均粒径为15.5μm。
树脂载体
本申请中的树脂载体选自聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯硫醚、热塑性弹性体、聚醚砜、聚醚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯以及改性聚吡咙中的至少一种；
所述改性聚吡咙由以下方法制备而成：
在完全干燥的三口烧瓶中加入1摩尔的1，3，5-三(4-萘氧基-1，8-二酸)苯三酐和2000ml间甲酚，在氮气保护下搅拌，当三酐完全溶解后，加入1摩尔的3，3’，4，4’-四氨基二苯醚，在室温下搅拌30min后，加热至85℃，反应3.5h，再在185℃下，反应4.5h；反应结束后，降至室温，即得萘酐封端超支化聚吡咙溶液；
往步骤(2)得到的萘酐封端超支化聚吡咙溶液中，加入1摩尔的平均聚合度为226的双氨基聚乙二醇，在氮气保护下室温搅拌30min后，加热至85℃，反应4.5h，再在185℃下，反应4.5h，反应结束后，降至室温，然后加入1摩尔的环氧硅烷偶联剂KH-560，加热至85℃，反应2h，反应结束后，降至室温，把溶液倒入甲醇中，有沉淀析出；用甲醇反复洗涤去除溶剂后过滤后，于真空烘箱中50℃下烘干24h，即得改性聚吡咙；
优选地，本申请中的树脂载体为所述改性聚吡咙与所述聚乙烯按质量比50:1～20:1的混合物；具体地，所述改性聚吡咙与所述聚乙烯的质量比可为：50:1、49:1、48:1、47:1、46:1、45:1、44:1、43:1、42:1、41:1、40:1、35:1、33:1、32:1、30:1、28:1、26:1、23:1、20:1、18:1、17:1、16:1、14:1、13:1、12:1、11:1、10:1；优选地，所述改性聚吡咙与所述聚乙烯的质量比为23:1。
申请人发现改性聚吡咙作为树脂载体，具有最好的效果，这可能是因为一方面由于聚吡咙具有很强的刚性和耐候性，另一方面，通过改性处理，既提高其与无机材料的相容性，又提高了体系的交联密度，从而提高材料的力学强度。
相容剂
本申请中的相容剂并无特别限定，可以为市售的任意商业化产品。例如可选自选自罗门哈斯EXL-2330，杜邦的1125AC，三菱丽阳S2030，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂以及硅烷偶联剂中的至少一种；优选地，本申请中的相容剂为罗门哈斯EXL-2330与杜邦的1125AC按质量比1:1的混合物。
增韧剂
本申请中的增韧剂并无特别限定，可以为市售的任意商业化产品。例如可选自氯化聚乙烯,乙烯-丙烯共聚物以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的至少一种。
导电助剂
本申请中的导电助剂并无特别限定，可以为市售的任意商业化产品。例如可选自导电炭黑，石墨，碳纤维，碳纳米管，不锈钢纤维，铜纤维、铁纤维、钢纤维，铝片以及镍纤维中的至少一种。
抗氧剂
本申请中的抗氧剂选自在一种实施方式中，所述抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N＇-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]-1,6-己二胺，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯,双(3,5-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以及氨基封端磺化聚苯并咪唑中的至少一种；
所述氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.1mol的3，3’-二氨基联苯胺以及0.02mol的5-磺酸基间苯二甲酸溶解在300g多聚磷酸中，通氮气保护0.5小时后，升温至180℃反应24h后，将反应液倒入冰水中，然后用氢氧化钠中和该水溶液至PH为5，然后抽滤并用去离子水反复洗涤得到的沉淀，最后将该沉淀于真空烘箱中80℃干燥l0h，即得；
优选地，本申请中的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与所述氨基封端磺化聚苯并咪唑按质量比1：5的混合物。
申请人意外地发现，通过使用氨基封端磺化聚苯并咪唑引入苯并咪唑基团能有效提高体系耐久性，于此同时，磺酸基团可以与咪唑基团发生离子交联，而氨基可以与环氧基团发生反应，从而进一步提高材料的交联密度，从而提供有益效果。
加工助剂
本申请中的加工助剂并无特别限定，可以为市售的任意商业化产品。例如可选自ACR-201、ACR-301、ACR-401以及蜡类中的至少一种。
本发明的另一个方面提供所述可代替金属的改性材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述的原料加入高混锅，在110℃-130℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至40℃-50℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195-205℃、185-195℃、175-185℃、170-180℃；
优选地，所述可代替金属的改性材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
本发明的又另一个方面提供所述可代替金属的改性材料在厨柜卫浴、汽车领域、运动器材、日常用品以及仪器仪表中的应用。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的，且以下物料所用份数均为重量份。
原料：
聚乙烯购自大庆石化，牌号为HDPE-5200B。碳纤维购自三菱，牌号为K1352U。其它原料均购自CTI，SigmaAldrich，AlfaAesar，SCRC或阿拉丁试剂，并且直接使用，无需进一步纯化。
A1：硫酸钡粉(平均粒径为10μm)
A2：铝粉(平均粒径为15.5μm)
B1：聚乙烯
B2：改性聚吡咙由以下方法制备而成：
在完全干燥的三口烧瓶中加入1摩尔的1，3，5-三(4-萘氧基-1，8-二酸)苯三酐和2000ml间甲酚，在氮气保护下搅拌，当三酐完全溶解后，加入1摩尔的3，3’，4，4’-四氨基二苯醚，在室温下搅拌30min后，加热至85℃，反应3.5h，再在185℃下，反应4.5h；反应结束后，降至室温，即得萘酐封端超支化聚吡咙溶液；
往步骤(2)得到的萘酐封端超支化聚吡咙溶液中，加入1摩尔的平均聚合度为226的双氨基聚乙二醇，在氮气保护下室温搅拌30min后，加热至85℃，反应4.5h，再在185℃下，反应4.5h，反应结束后，降至室温，然后加入1摩尔的环氧硅烷偶联剂KH-560，加热至85℃，反应2h，反应结束后，降至室温，把溶液倒入甲醇中，有沉淀析出；用甲醇反复洗涤去除溶剂后过滤后，于真空烘箱中50℃下烘干24h，即得改性聚吡咙。
B3:B2与B1按质量比10:1的混合物
B4:B2与B1按质量比50:1的混合物
B5:B2与B1按质量比23:1的混合物
C1：罗门哈斯EXL-2330，
C2：杜邦的1125AC
C3：C2与C1按质量比1:1的混合物
D1：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物
E1：碳纤维
F1：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯
F2：氨基封端磺化聚苯并咪唑，由以下方法制备而成：
将0.1mol的3，3’-二氨基联苯胺以及0.02mol的5-磺酸基间苯二甲酸溶解在300g多聚磷酸中，通氮气保护0.5小时后，升温至180℃反应24h后，将反应液倒入冰水中，然后用氢氧化钠中和该水溶液至PH为5，然后抽滤并用去离子水反复洗涤得到的沉淀，最后将该沉淀于真空烘箱中80℃干燥l0h，即得。
F3：E2与E1按质量比5:1的混合物
G1：ACR-201
实施例1：
(1)将100重量份的A1、20重量份的B1、10重量份的C1、10重量份的D1、10重量份的E1、5重量份的F1以及5重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
实施例2：
(1)将100重量份的A2、20重量份的B1、10重量份的C1、10重量份的D1、10重量份的E1、5重量份的F1以及5重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料。
实施例3：
(1)将100重量份的A2、20重量份的B2、10重量份的C1、10重量份的D1、10重量份的E1、5重量份的F1以及5重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
实施例4：
(1)将100重量份的A2、20重量份的B3、10重量份的C1、10重量份的D1、10重量份的E1、5重量份的F1以及5重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
实施例5：
(1)将100重量份的A2、20重量份的B4、10重量份的C1、10重量份的D1、10重量份的E1、5重量份的F1以及5重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
实施例6：
(1)将100重量份的A2、20重量份的B5、10重量份的C1、10重量份的D1、10重量份的E1、5重量份的F1以及5重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
实施例7：
(1)将100重量份的A2、20重量份的B5、10重量份的C2、10重量份的D1、10重量份的E1、5重量份的F1以及5重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
实施例8：
(1)将100重量份的A2、20重量份的B5、10重量份的C3、10重量份的D1、10重量份的E1、5重量份的F1以及5重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
实施例9：
(1)将100重量份的A2、20重量份的B5、10重量份的C3、10重量份的D1、10重量份的E1、5重量份的F2以及5重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
实施例10：
(1)将100重量份的A2、20重量份的B5、10重量份的C3、10重量份的D1、10重量份的E1、5重量份的F3以及5重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
实施例11：
(1)将100重量份的A2、5重量份的B5、0.01重量份的C3、0.01重量份的D1、0.01重量份的E1、0.01重量份的F3以及0.01重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
实施例12：
(1)将100重量份的A2、5重量份的B5、0.8重量份的C3、1.2重量份的D1、1.5重量份的E1、0.3重量份的F3以及0.7重量份的G1所述的原料加入高混锅，在120℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至45℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195℃、195℃、185℃、180℃。
测试方法
对上述实施例1～12得到的改性材料进行测试，测试方法如下：
拉伸强度按ASTM-638标准进行检验。
弯曲强度和弯曲模量按ASTM-790标准进行检验。
耐碱性能：将所得改性材料浸泡在50℃的1mol/L的氢氧化钠水溶液中，24小时后测试其拉伸强度损失率。
耐酸性能：将所得改性材料浸泡在50℃的1mol/L的硫酸水溶液中，24小时后测试其拉伸强度损失率。
测试结果见表1。
表1
以上数据可以看出，本发明制备的改性材料具有高比重、可电镀、刚性好、不发脆、耐久性好、成本低以及加工容易等优点，且具备良好的金属质感，因此提供了本发明的有益技术效果。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (10)
1.一种可代替金属的改性材料，由包括以下重量份的原料制备得到：
2.如权利要求1所述的可代替金属的改性材料，由包括以下重量份的原料制备得到：
3.如权利要求1所述的可代替金属的改性材料，其中，所述填料选自硫酸钡粉、锶铁氧体、钡铁氧体、氧化铁、钢粉、铝粉以及钨粉中的至少一种。
4.如权利要求1所述的可代替金属的改性材料，其中，所述树脂载体选自聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯硫醚、热塑性弹性体、聚醚砜、聚醚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯以及改性聚吡咙中的至少一种；
所述改性聚吡咙由以下方法制备而成：
在完全干燥的三口烧瓶中加入1摩尔的1，3，5-三(4-萘氧基-1，8-二酸)苯三酐和2000ml间甲酚，在氮气保护下搅拌，当三酐完全溶解后，加入1摩尔的3，3’，4，4’-四氨基二苯醚，在室温下搅拌30min后，加热至85℃，反应3.5h，再在185℃下，反应4.5h；反应结束后，降至室温，即得萘酐封端超支化聚吡咙溶液；
往步骤(2)得到的萘酐封端超支化聚吡咙溶液中，加入1摩尔的平均聚合度为226的双氨基聚乙二醇，在氮气保护下室温搅拌30min后，加热至85℃，反应4.5h，再在185℃下，反应4.5h，反应结束后，降至室温，然后加入1摩尔的环氧硅烷偶联剂KH-560，加热至85℃，反应2h，反应结束后，降至室温，把溶液倒入甲醇中，有沉淀析出；用甲醇反复洗涤去除溶剂后过滤后，于真空烘箱中50℃下烘干24h，即得改性聚吡咙。
5.如权利要求1所述的可代替金属的改性材料，其中，所述相容剂选自罗门哈斯EXL-2330，杜邦的1125AC，三菱丽阳S2030，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂以及硅烷偶联剂中的至少一种。
6.如权利要求1所述的可代替金属的改性材料，其中，所述增韧剂选自氯化聚乙烯，乙烯-丙烯共聚物以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的至少一种；所述导电助剂选自导电炭黑，石墨，碳纤维，碳纳米管，不锈钢纤维，铜纤维、铁纤维、钢纤维，铝片以及镍纤维中的至少一种。
7.如权利要求1所述的可代替金属的改性材料，其中，所述抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N＇-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]-1,6-己二胺，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯,双(3,5-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以及氨基封端磺化聚苯并咪唑中的至少一种；
所述氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.1mol的3，3’-二氨基联苯胺以及0.02mol的5-磺酸基间苯二甲酸溶解在300g多聚磷酸中，通氮气保护0.5小时后，升温至180℃反应24h后，将反应液倒入冰水中，然后用氢氧化钠中和该水溶液至PH为5，然后抽滤并用去离子水反复洗涤得到的沉淀，最后将该沉淀于真空烘箱中80℃干燥l0h，即得。
8.如权利要求1所述的可代替金属的改性材料，其中，所述加工助剂选自ACR-201、ACR-301、ACR-401以及蜡类中的至少一种。
9.如权利要求1-8任一项所述的可代替金属的改性材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将权利要求1～8任一项所述的原料加入高混锅，在110℃-130℃温度条件下进行预混、干燥；
(2)将干燥后的物料冷却至40℃-50℃后送入挤出机进行挤出，造粒得到改性材料；
所述挤出机的料筒温度，沿所述物料的推进方向依次为195-205℃、185-195℃、175-185℃、170-180℃。
10.如权利要求1-8任一项所述的可代替金属的改性材料在厨柜卫浴、汽车领域、运动器材、日常用品以及仪器仪表中的应用。
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