CN1878827B

CN1878827B - 耐磨聚合物

Info

Publication number: CN1878827B
Application number: CN2003801106785A
Authority: CN
Inventors: D·贝尔; P·卡塞; Y·戈祖卡拉; A·希尔; J·玛戴尔; T·马科雷; P·米金; C·H·欧; T·特内
Original assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Current assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: CN1878827A; IL174899A; AU2003269585A1; IL174899A0; EP1675896A1; JP2007533765A; BR0318538A; CA2545735A1; EP1675896A4; US8093315B2; US20070155885A1; AU2003269585B2; WO2005035642A1

Abstract

披露了一种提高聚合物的耐磨性的方法，其包括以下步骤：在颗粒状聚合物复合材料的总重量的0.01-20wt％的填充率下将超细无机颗粒状材料均匀分散在聚合物中。该混合或分散优选在低于1个大气压的条件下进行以确保在固化之前在混合物中几乎没有或者没有形成气泡。

Description

耐磨聚合物

发明领域

本发明涉及提高聚合物材料，特别是聚氨酯的耐磨性和一种制备无机材料与聚合物的复合材料的方法。

发明背景和现有技术

尽管聚合物材料已经代替或者减少了传统基于金属的材料的使用，但通常缺乏强度和耐磨性削弱了聚合物材料更广泛的应用。即使在使用聚合物材料例如聚氨酯而提供了成本优势的工程应用中，提高的耐磨性也将极大地改善目前由聚合物材料制成的装置的耐用性。另外，提高的耐磨性将会把它们的使用扩展到其它应用中。

将理解的是，以下对现有技术的参考内容不应该被看作是这些参考内容形成了公知常识一部分的证据。

在现有技术中，有许多将无机材料例如研磨剂加入聚合物中的例子。专利No.JP 05250666披露了将研磨剂单独地分散以形成淤浆并且将该淤浆加入涂料组合物中以获得磁性涂料。用于分散研磨剂的溶剂优选包括醚、酯、芳族烃、脂族烃和氯代烃。用于分散的粘合剂树脂优选是改性的氯乙烯、聚氨酯和聚酯树脂。研磨剂优选包括氧化铝、硅酸铝、碳化硅、氧化铬、氮化物、氧化钛和氧化硼。分散时的研磨剂：树脂比例优选为4∶8。该方法提高了磁性粉末的可分散性，而且研磨剂实现了高的填充密度和介质表面高的光滑度。

专利No.WO 98/51736涉及一种通过将多元醇与聚异氰脲酸酯反应并且加入以0.01-9wt％的量精细地分散于液相中的无机固体而制备硬质聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯泡沫塑料的方法。优选的无机添加剂包括：SiO₂、TiO₂、Fe₂O₃、CdS、CdSe、碳化钨、硅、碳化硅和硫化铁。

美国专利No.6,190,770B1描述了包括屏蔽涂层的耐脉冲电压电涌(surge)漆包线，该涂层含有合成树脂、有机溶剂以及α-形式的Al₂O₃颗粒和γ-形式的Al₂O₃颗粒。该合成树脂可以是聚缩醛、聚氨酯、聚酯、聚酯酰亚胺、聚酯亚胺、聚亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺树脂或其混合物。所使用的有机溶剂取决于所选的树脂，并且可以是甲酚、烃、二甲基苯酚、甲苯、二甲苯、乙基苯、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基-吡咯烷酮(NMP)、酯、酮或其混合物。Al₂O₃颗粒以3-20wt％范围内的量加入和其粒度范围为0.001-10μm，并且其通过高剪切混合而均匀分散。可以任选地使用分散剂以促进分散。优选的树脂是聚酰胺酰亚胺或聚酯酰亚胺，溶剂是二甲苯、NMP和DMF的混合物或者二甲苯、烃、甲酚和苯酚的混合物，并且在5-10％的填充量下Al₂O₃颗粒的优选粒度为0.3-0.5μm。

然而，热固性聚合物前体在较低温度下固化之前它们的性质是相对粘性的，并且通常不能承受较高的温度。因此，将颗粒状无机材料混合到聚合物树脂中必然导致包含了气泡，这些气泡严重地影响了由聚合物复合材料混合物制得的任何制品的机械性能。另外，较重的无机颗粒沉积在较轻的聚合物流体中导致了差的分散性和不均匀的性质。

本发明的一个目的是提供一种在没有降低聚合物的强度性能的情况下制备具有提高的耐磨性的聚合物-无机颗粒复合材料的方法。

发明概述

已经发现：在小于基于聚合物无机复合材料的总重量的20wt％的填充率下将少量的颗粒状无机超细材料，优选是亚微米粒度的材料加入聚合物极大地提高了聚合物的耐磨性。

因此根据一个方面，本发明提供了一种包括聚合物基质和无机超细颗粒状材料的聚合物制品，其特征在于：在基于聚合物-无机组分的总重量的0.01-20wt％的颗粒填充量下，所述无机颗粒状材料的粒度高至为10μm，但优选为1纳米-1000纳米，并且所述颗粒遍及聚合物基质均匀分布。

本申请人已经发现：通过使用处于以上范围内并且在小于颗粒填充量上限的填充量下的颗粒，可以混合的状态(regime)将颗粒状材料混合到聚合物中，这确保了颗粒在聚合物基质中没有聚集并且颗粒遍及聚合物基质均匀分散，而且制品中基本上没有空气或气体的气泡。

作为颗粒基本上均匀地分布在聚合物中的一个指标，优选的是粒子间距小于20μm，更优选小于10μm，和平均粒子间距为2μm-10μm，并且更优选为2μm-6μm。

在本发明的一个优选形式中，粒度的上限优选小于800纳米，并且更优选为100-800纳米。本申请人已经发现：颗粒填充量的上限基于聚合物材料和无机材料的总重量为20wt％，优选小于10wt％，更优选小于8wt％，和最优选小于6.5wt％。

本申请人已经令人惊奇地发现：与高于上述颗粒加入上限的较高含量相比，较低含量的亚微米颗粒状材料的加入在聚合物无机复合材料中提供了更高的耐磨性。这表明提高的耐磨性并不依赖于将更加耐磨的无机材料加入到较软质的聚合物基质中，而是依赖于在所述的粒度和填充程度下颗粒与聚合物之间的相互作用。

该无机颗粒状材料可以是能够以亚微米粉末形式获得的任何无机材料，其包括金属氧化物、金属硅酸盐和金属醇盐。这些包括铝、钛和硅的氧化物、硅酸盐和醇盐。优选的材料包括氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、氧化锆(ZrO₂)、二氧化硅(SiO₂)、碳化硅、氧化铝的氢氧化物、水合硅酸铝例如云母和滑石、和三水铝石。该有机-无机混杂物(hybrid)中的无机颗粒状材料也可以通过使用醇盐溶胶前体的溶胶-凝胶反应而原位形成，以使得无机区域(颗粒)在聚合物基质中无规分散并且共价键接。

聚合物材料优选是热固性聚合物。可用的热固性树脂包括：例如聚酯和聚氨酯及其混杂物和共聚物，包括例如酰化的聚氨酯和酰化的聚酯；氨基树脂(例如，氨基塑料树脂)，包括例如烷基化的脲-甲醛树脂、蜜胺-甲醛树脂；丙烯酸酯类树脂，包括例如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙烯基酯、丙烯酸酯化的环氧树脂、丙烯酸酯化的聚氨酯、丙烯酸酯化的聚酯、丙烯酸酯化的丙烯酸类树脂、丙烯酸酯化的聚醚、乙烯基醚、丙烯酸酯化的油和丙烯酸酯化的聚硅氧烷；醇酸树脂，例如聚氨酯醇酸树脂、聚酯树脂、反应性聚氨酯树脂；酚醛树脂，包括例如可溶酚醛树脂、酚醛清漆树脂和酚-甲醛树脂、酚醛/胶乳树脂；环氧树脂，包括例如双酚环氧树脂、脂族和脂环族环氧树脂、环氧/聚氨酯树脂、环氧/丙烯酸酯类树脂和环氧/聚硅氧烷树脂；异氰酸酯类树脂；异氰脲酸酯类树脂；聚硅氧烷树脂，包括烷基烷氧基硅烷树脂；反应性乙烯基树脂；和其混合物。

如上所述，关键的是无机颗粒状材料和聚合物的混合状态提供了颗粒在聚合物混合物中基本上均匀的分散，并且优选避免了颗粒的聚集和空气或气体的气泡形成于或者混合到混合物中。

根据本发明的另一个方面，提供了一种形成聚合物-无机复合材料制品的方法，其包括以下步骤：

在聚合物和无机材料的总重量的0.01-20wt％的填充率下将粒度高至为10μm，优选为1纳米-1000纳米的无机亚微米颗粒状材料分散在聚合物中，该分散步骤防止了在混合物中形成气泡，提供了颗粒状材料基本上均匀地分布于聚合物中的分散体；和

将该淤浆浇铸在模具中以使混合物固化。

进行混合以将聚集的数量减至最少并使颗粒在聚合物中基本上均匀地分布。

颗粒状材料优选是遍及聚合物基质分散的未聚集的颗粒，并且优选的是单个的颗粒不会彼此相互作用。出于可与所使用的聚合物相容的目的来选择颗粒状材料，并且可以用合适的表面改性剂处理颗粒状材料以使得无机颗粒与聚合物相容。可以出于使得颗粒具有相对更强的极性、相对更弱的极性或者相对没有极性的目的来选择表面改性剂。合适的表面改性剂包括非醇或非胺的芳族溶剂，优选PGMA。

混合步骤优选包括在真空条件下将颗粒状材料与聚合物一起研磨。可以在通常Re≤1000的低剪切状态下或者在通常雷诺数比1000高得多的高剪切状态下进行混合。

在低剪切混合中，颗粒状材料可以用试剂涂覆或者处理以使得颗粒与聚合物的憎水性相匹配。因此，用分散剂对颗粒的表面进行处理以使得颗粒表面的化学性质与形成淤浆的聚合物基质相容。

为了确保在分散体中没有形成气泡，混合优选在真空条件下并且优选在真空烘箱中进行。将真空烘箱加热至高于聚合物的熔融温度并且低于聚合物的分解温度的温度下。在高剪切和低剪切两种混合中，在其下进行混合的真空可以高至为760mmHg，该真空程度取决于分散体的粘度。因此，当确定除去所有气泡所需的真空程度时，需要考虑一些因素例如分散体的温度、聚合物的性质和颗粒填充量。在将颗粒状材料与聚合物混合之后，通过蒸发(通过例如蒸馏或烘箱干燥)将溶剂从分散体中除去并且将分散体固化以形成基本上没有气泡的复合材料。

在高剪切混合中，优选将无机材料和聚合物装载入研磨机中并且将研磨机抽真空至低于1个大气压的条件。

在装载入研磨机中之前，可以如上所述对无机颗粒进行增容。

然后在高于聚合物树脂的熔融温度但低于聚合物树脂的分解温度的研磨温度下将混合物研磨。

然后可以通过加入引发剂来引发聚合，和分散体固化。引发剂可以是适用于所使用的聚合物的任何引发剂，并且其以有效量使用以促进存在于组合物中的单体的聚合，该数量将依赖于引发剂的种类和引发剂的分子量而变化。

在不偏离本发明的情况下，可以加入其它的添加剂，例如抗静电剂、填料、颜料、荧光增白剂和UV增白剂。本领域技术人员将易于理解这些添加剂的确切性质和范围。

优选地，聚合物是热固性聚合物，并且固化步骤包括加入引发剂和使聚合物固化。

根据另一个方面，本发明提供了一种将无机颗粒状材料基本上均匀地分散在聚合物中的方法，该颗粒状材料基本上由在基于颗粒状材料和聚合物材料的总重量的0.01-20wt％的填充率下粒度高至为10μm，但优选为1纳米-1000纳米的颗粒组成，所述方法包括以下步骤：在低于1个大气压的条件下将颗粒状材料与聚合物的粉末结合，在高于聚合物的熔融温度但低于聚合物的分解温度的温度下将该结合物研磨以形成分散体，和将分散体固化。

在本发明的该方面的一种形式中，在加入到聚合物中之前将颗粒状材料加入到溶剂载体中以形成淤浆，将溶剂载体从分散体中蒸发并且在通常小于900毫巴(表压)的压力下进行研磨。溶剂的加入特别适合于低剪切的混合状态，即，Re小于1000。

由于由本发明获得了提高的耐磨性，因此本发明还提供了一种提高聚合物的耐磨性的方法，其包括以下步骤：在聚合物和无机材料的总重量的0.01-20wt％的填充率下将粒度高至为10μm，但优选为1纳米-1000纳米的无机超细颗粒状材料分散在聚合物中，该分散步骤防止了在混合物中形成气泡，从而提供了颗粒状材料基本上均匀地分布于聚合物中的分散体；和将该分散体浇铸在模具中以使聚合物固化。

本发明的另一些特征、目的和优点从下面描述的优选实施方案和附图中将变得更加显而易见，其中：

图1是含有6.1wt％氧化铝的聚氨酯聚合物的显微照片；

图2是含有6.1wt％SiC的聚氨酯聚合物的显微照片；

图3是含有20.5wt％SiC的聚氨酯聚合物的显微照片；和

图4是含有1.3wt％氧化铝的聚氨酯聚合物的显微照片；

图5是显示一个颗粒分散差的例子的聚氨酯聚合物的显微照片；和

图6是显示一个颗粒分散差的例子的聚氨酯聚合物的显微照片。

优选的聚合物优选是在扩链剂、引发剂或催化剂的存在下由一种或多种二异氰酸酯与至少一种选自聚酯、聚醚和聚碳酸酯、聚硅氧烷的基本线型的羟基封端或胺封端的多元醇的结合物形成的聚氨酯，所述二异氰酸酯例如为二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、亚萘基二异氰酸酯、4，4′-二异戊二烯基(prenyl)甲烷二异氰酸酯和亚甲基二异氰酸酯，该扩链剂、引发剂或催化剂的至少一种选自：乙二醇、丁二醇、己二醇和1，4-二-(β-羟乙基)-氢醌或二胺(例如，MOCA[4，4′-亚甲基双-(3-氯-2，6-二乙基)-苯胺]、对-亚苯基二胺、氧联二苯胺、间-亚苯基二胺，...)，或者扩链剂进一步包含三醇扩链剂或三胺扩链剂。

大多数聚合物树脂，特别是双组分热固性树脂(例如，聚氨酯)在它们被理想地混合的温度下是粘性液体。由于这种粘度，加入固相材料很可能将气体/空气的气泡引入混合物，在较大颗粒的情况下可以通过施加真空将气泡除去。然而，在一些亚微米粉末的情况下除去气体/空气的气泡极其困难。

为了克服这个问题，本申请人在一个实施方案中开发了一种制备聚合物复合材料的方法，该方法包括将溶剂与无机粉末形成淤浆以除去细颗粒之间的气体和特别是空气的气窝(pocket)的步骤。然后将淤浆加入并且与聚合物树脂混合以使无机材料分散。然后通过蒸发将溶剂除去以使得聚合物基质的固有性质不发生改变，留下了分散在聚合物中并且基本上不含空气/气体的气泡的粉末。

本发明的另一个实施方案涉及一种在不使用溶剂的情况下将无机材料遍及聚合物均匀分散同时避免将气泡引入混合物中的方法。该方法包括提高了分散性并可被用于控制和调整粒度的磨碎(attrition milling)步骤。混合步骤不一定是磨碎，但应该是高剪切混合步骤以实现分散。

在这两种情况下，在真空条件下在通常小于900毫巴(表压)的压力下进行混合以尽可能多地限制将气泡引入分散体中。

实施例

将使用以下实施例来描述本发明。本领域技术人员将理解的是这些实施例不会对本发明设置任何限制。

实施例1

为了证明本方法的有效性，将平均直径为0.72μm的亚微米氧化铝与溶剂混合。由于将要使所得的淤浆与聚氨酯混合，因此该溶剂需要与聚氨酯相容。因此使用得自于Orica Chemnet的PGMA(丙二醇单甲基醚乙酸酯)。该聚氨酯材料是由表1中所示的材料组成的双组分树脂。

表1：用于制备聚氨酯的双组分树脂

材料	生产商	说明
			ERAPOL E93A	Era Polymer Pty.Ltd.	基于甲苯二异氰酸酯聚酯的聚氨酯
MOCA	Era Polymer Pty.Ltd.	Suncure，4，4-亚甲基双(邻-氯苯胺)

(A)下面描述了制备聚氨酯的无机复合材料的优选加工方法：

·在真空烘箱中在80℃下将E93A加热直到停止发泡(16小时)。使用10mm氧化铝研磨介质将氧化铝粉末与PGMA球磨16小时。

·在研磨后，将淤浆放置在振动台上5分钟以将气泡从淤浆中除去。

·然后将淤浆加入E93A中并且使用电磁搅拌器在电热板上充分混合，直到所加入的全部PGMA被除去(通常过夜)。

·在混合之前在110℃下将MOCA熔融。

·使用电磁搅拌器进行MOCA和淤浆(即，E93A和无机粉末的混合物)的混合，以防止在混合物中形成气泡。

·将所得的混合物倾倒在模具中(Teflon模具和在100℃下预热过夜的涂覆润滑油的玻璃容器)。

·在100℃下将样品固化1小时，然后在真空烘箱中在70℃下后固化16小时。

·将聚氨酯试样浇铸在用于不同的耐磨性和机械性能试验的不同的预热的模具中。特别地，使用两种Teflon模具：第一种用于淤浆罐(slurrypot)试验，为30×70×3mm厚；第二种用于拉伸试验，为40×80×3mm厚。另外，将内部涂覆有薄的真空润滑油的玻璃容器(100mm直径×5-7mm厚)用作侵蚀喷射和干砂橡胶轮试验用的模具。

使用扫描电子显微镜(SEM)以检测试样的结构。图1中示出了根据上述方法制备的含有6.1％氧化铝的试样的显微照片。氧化铝颗粒(较浅颜色)良好地分散在聚氨酯(深色)中。无机粉末与聚氨酯之间的键接也表现出是优良的。在该结构中没有发现明显的微孔/大孔或者其它缺陷。

实施例2

除了无机添加剂是平均粒径为0.6μm的亚微米碳化硅粉末之外，其与实施例1相同。SEM显微照片示于图2中。粒子间距为1μm-6μm，平均粒子间距约为3μm。

实施例3

除了在20.7wt％的填充程度下加入亚微米碳化硅之外，其与实施例2相同。SEM显微照片示于图3中。粒子间距为0.5μm-5μm，平均粒子间距约为2.3μm。

实施例4

除了在1.3wt％的填充程度下加入无机添加剂-亚微米氧化铝粉末之外，其与实施例1相同。粒子间距为1μm-10μm，平均粒子间距约为5μm。

实施例5

在该实施例中概述了一种在不使用溶剂的情况下制备无机/聚合物复合材料的方法。

将研磨介质(5mm直径的YTZ球)装入磨碎机，接着装入聚合物和粒度为720μm的氧化铝粉末。在研磨开始之前将研磨容器抽真空(850毫巴，0.5小时)。然后在130rpm下将混合物研磨2小时，将研磨温度保持在低于70℃。然后将聚合物/氧化铝混合物与研磨介质分离。由于在真空条件下进行混合，所有的气泡从聚合物/无机材料的混合物中被除去，在引发聚合之前将该混合物加热并且保持在80℃。在该实施例中，将其中氧化铝以全部组合物的1.3wt％的填充量存在的TDI聚氨酯/氧化铝混合物与MOCA混合3分钟，并且将所得的混合物浇铸到模具中。然后在100℃下将试样固化1小时，然后在75℃下后固化16小时。该聚氨酯/氧化铝复合材料的SEM显微结构示于图4中。

对生成的试样进行一系列的机械性试验，以确定它们与标准未改性材料相比的磨损率和机械性能。所进行的测试方法符合ASTM方法，这些包括：淤浆罐(ASTM G105)、喷射侵蚀(ASTM G76)、干砂橡胶轮(ASTM G65)、拉伸强度(ASTM D638)和硬度测量(ASTM D224000)。

这些试验的结果示于表2和3中。

表2：对于低剪切混合方法

样品ID	喷射侵蚀根据参比归一化的磨损率(参比不含无机材料)	淤浆罐根据参比归一化的磨损率(参比不含无机材料)	干砂橡胶轮根据参比归一化的磨损率(参比不含无机材料)
				0.6μmSiC，20.7wt％		1.37，1.55
0.6μmSiC，6.1wt％		1.25，0.79
				0.6μmSiC，1.3wt％	0.96，0.87	1.89，1.57	2.22，1.82
0.72μm Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，6.1wt％		0.99，0.95
				0.72μm Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，1.3wt％	0.55，0.56，0.55，0.47，0.48	0.57，0.42，0.83，0.68，0.76，0.52，0.85，0.73	0.93，0.57，0.75，0.46，0.53
0.6μm Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，1.3wt％		0.89，0.78
				0.18μm Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，1.3wt％		0.59

表3：对于高剪切混合方法

样品ID	喷射侵蚀根据参比归一化的磨损率(参比不含无机材料)
		0.72μm Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，1.3wt％	0.67，0.60

将含有无机颗粒的聚合物的磨损率除以不含任何颗粒的聚合物(被称作“参比”)的磨损率，使得：

根据参比归一化的磨损率＝(复合材料的磨损率)/(参比的磨损率)。根据参比归一化的磨损率的值为0.5表明复合材料的磨损率为参比的一半。

可以从这些结果中看出：加入聚氨酯中的少量亚微米粒度的颗粒状材料极大地提高了原始聚合物的耐磨性。如前所述，我们认为本发明可应用于多种聚合物，包括热固性和热塑性聚合物，和多种纳米颗粒尺寸的耐火材料，包括金属氧化物、金属硅酸盐和金属醇盐。还可以使用可选择的其它加工方法例如注塑和挤出。

图1-4是根据本发明的聚合物无机复合材料的显微照片。可以看出即使在6.1wt％的填充量下，颗粒仍然均匀地分布而几乎没有或者没有聚集。图5和6是显示分散差的氧化铝颗粒的显微照片，其中显示由0.72μm的颗粒构成的分别为3μm和20μm的聚集体。

采用宽填充范围的颗粒加入以给出两种可能的用于提高的耐磨性的模式。这些模式是相对于研磨环境在磨损表面上形成物理性屏障-这可以通过采用高的添加剂填充量而实现，和改变聚合物的显微结构以提高耐磨性-这通过采用非常低的添加剂填充量而实现。将少量超细的，优选为亚微米颗粒状的氧化铝加入聚氨酯中提供了显著超过原始聚合物的耐磨性。

另外已经观察到提高的耐水性，并且我们预期将超细的，优选为亚微米的颗粒加入聚合物中将极大地提高其它的机械性能，例如回弹性、弹性、疲劳性和滞后性。

这类无机材料与聚合物的复合材料具有广泛范围的潜在应用，包括大量固体的处理和其中磨损性是重要因素的任何表面。其它提高的机械性能可以使得该复合材料适用于其中滞后效应将是有效的那些应用，例如弹簧减震器。

前面描述了本发明的原理，并且只要不偏离本发明的范围，可以对其作出本领域那些技术人员显而易见的提高。所有这些提高将被认为处于以上描述的范围内。

Claims

1.一种聚合物制品，其包括热固性聚合物基质和遍及该聚合物基质均匀分布的无机超细颗粒状材料，该聚合物制品的特征在于在基于该聚合物-无机组分的总重量的0.01-20wt％的颗粒填充量下，该无机颗粒状材料的粒度从1纳米高至为1000纳米，其中该聚合物制品基本上没有气泡。

2.根据权利要求1的制品，其中该颗粒的粒度上限为小于800纳米。

3.根据权利要求1的制品，其中该颗粒状材料的粒度范围为100-800纳米。

4.根据权利要求1-3的任一项的制品，其中该颗粒填充量的上限基于聚合物材料和无机材料的总重量为10wt％。

5.根据权利要求1的制品，其中该颗粒之间的粒子间距为小于20μm，和平均粒子间距为2μm-10μm。

6.根据权利要求1的制品，其中该无机颗粒状材料是能够以亚微米粉末形式获得的无机材料或者所述无机颗粒状材料的前体，该无机颗粒状材料选自碳化硅、金属氧化物、金属硅酸盐和金属醇盐。

7.根据权利要求6的制品，其中该颗粒状材料是铝、钛或硅的氧化物、硅酸盐或醇盐，或碳化硅。

8.根据权利要求6的制品，其中该颗粒状材料选自：氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅、氧化铝的氢氧化物和硅铝酸盐。

9.根据权利要求1的制品，其中用分散剂涂覆或者处理该颗粒状材料以使得该颗粒与聚合物的憎水性相匹配。

10.根据权利要求1的制品，其中该聚合物材料是聚氨酯、聚酯、其混杂物或共聚物。

11.一种形成聚合物-无机复合材料制品的方法，其包括以下步骤：

在聚合物和无机材料的总重量的0.01-20wt％的填充率下将粒度从1纳米高至为10μm的无机亚微米颗粒状材料混合到聚合物中，该混合步骤防止了在混合物中形成气泡，提供了颗粒状材料均匀地分布于聚合物中的分散体，其中该混合步骤包括在低于1个大气压的条件下将该颗粒状材料与该聚合物一起研磨；

将该分散体浇铸在模具中；和

使混合物固化。

12.根据权利要求11的方法，其中该粒度为1-1000纳米。

13.根据权利要求12的方法，其中进行在低于1个大气压的条件下的研磨以将分散颗粒的聚集的数量减至最少并且使颗粒在聚合物中均匀地分布。

14.根据权利要求13的方法，其中在雷诺数小于或等于1000的低剪切状态下进行该混合。

15.根据权利要求13的方法，其中在雷诺数比1000大得多的高剪切状态下进行该混合。

16.根据权利要求14的方法，其中用分散剂涂覆或者处理该颗粒状材料以使得该颗粒与聚合物的憎水性相匹配。

17.根据权利要求16的方法，其中该分散剂选自非醇或非胺的芳族溶剂。

18.根据权利要求11-17的任一项的方法，其中在真空条件下进行该混合以确保在该分散体中没有形成气泡。

19.根据权利要求11-17的任一项的方法，其中在小于1个大气压的压力下进行该混合以确保在该分散体中没有形成气泡。

20.根据权利要求18的方法，其中在高于该聚合物的熔融温度并且低于该聚合物的分解温度的温度下在真空烘箱中进行该混合。

21.根据权利要求20的方法，其中在高至760mmHg的真空中进行该混合，该真空程度取决于该分散体的粘度。

22.根据权利要求14的方法，其中在加入到该聚合物中之前将该颗粒状材料加入到溶剂载体中以形成淤浆。

23.根据权利要求22的方法，其中通过蒸发从该分散体中除去该溶剂并且将该分散体固化以形成基本上没有气泡的复合材料。

24.根据权利要求15的方法，其中通过在高于该聚合物树脂的熔融温度但低于该聚合物树脂的分解温度的研磨温度下，在低于大气压的压力下研磨该颗粒状材料与聚合物而使该无机颗粒状材料分散在该聚合物中。

25.根据权利要求24的方法，其中在该混合步骤之后通过加入引发剂来引发聚合物的聚合，和该分散体固化。

26.根据权利要求25的方法，其中在固化之前将至少一种选自抗静电剂、填料、颜料、荧光增白剂和UV增白剂的其它添加剂加入到该分散体中。

27.一种将无机颗粒状材料均匀地分散在聚合物中的方法，该颗粒状材料基本上由在基于颗粒状材料和聚合物材料的总重量的0.01-20wt％的填充率下粒度从1纳米高至为10μm的颗粒组成，该方法包括以下步骤：在低于1个大气压的条件下将该颗粒状材料和该聚合物的粉末结合，在高于该聚合物的熔融温度但低于该聚合物的分解温度的温度下将该结合物研磨以形成分散体，和将分散体固化。

28.根据权利要求27的方法，其中该粒度为1-1000纳米。

29.根据权利要求28的方法，其中在加入到该聚合物中之前将该颗粒状材料加入溶剂载体中以形成淤浆，将该溶剂载体从该分散体中蒸发。

30.根据权利要求28或29的方法，其中在通常小于900毫巴的压力下进行该研磨，其中该压力值为表压。

31.一种提高聚合物的耐磨性的方法，其包括以下步骤：

将该分散体浇铸在模具中，和

使该聚合物固化。

32.根据权利要求31的方法，其中该粒度为1-1000纳米。

33.根据权利要求32的方法，其中进行在低于1个大气压的条件下的研磨以将分散颗粒的聚集的数量减至最少并且使颗粒在聚合物中均匀地分布。

34.根据权利要求33的方法，其中在雷诺数小于或等于1000的低剪切状态下进行该混合。

35.根据权利要求33的方法，其中在雷诺数比1000大得多的高剪切状态下进行该混合。

36.根据权利要求34的方法，其中用分散剂涂覆或者处理该颗粒状材料以使得该颗粒与聚合物的憎水性相匹配。

37.根据权利要求36的方法，其中该分散剂是PGMA。

38.根据权利要求31-37的任一项的方法，其中在真空条件下进行该混合以确保在该分散体中没有形成气泡。

39.根据权利要求31-37的任一项的方法，其中在小于1个大气压的压力下进行该混合以确保在该分散体中没有形成气泡。

40.根据权利要求39的方法，其中在高于该聚合物的熔融温度并且低于该聚合物的分解温度的温度下在真空烘箱中进行该混合。

41.根据权利要求40的方法，其中在高至760mmHg的真空中进行该混合，该真空程度取决于该分散体的粘度。

42.根据权利要求34的方法，其中在加入到该聚合物中之前将该颗粒状材料加入到溶剂载体中以形成淤浆。

43.根据权利要求42的方法，其中将该溶剂从该分散体中蒸发并且将该分散体固化以形成基本上没有气泡的复合材料。

44.根据权利要求35的方法，其中通过在高于该聚合物树脂的熔融温度但低于该聚合物树脂的分解温度的研磨温度下，在低于大气压的压力下研磨该颗粒状材料与聚合物而使该无机颗粒状材料分散在该聚合物中。

45.根据权利要求44的方法，其中在该混合步骤之后通过加入引发剂来引发聚合物的聚合，和该分散体固化。

46.根据权利要求45的方法，其中在固化之前将至少一种选自抗静电剂、填料、颜料、荧光增白剂和UV增白剂的其它添加剂加入到该分散体中。