本發(fā)明涉及一種高分子材料，特別是涉及一種耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料以及制造方法。

背景技術(shù)：

聚氯乙烯材料是塑料裝飾材料的一種，是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，加入適量的抗老化劑、改性劑等，經(jīng)混煉、壓延、真空吸塑等工藝而成的材料。聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，簡稱PVC)樹脂是由氯乙烯單體(Vinyl Chloride Monomer，簡稱VCM)聚合而成的熱塑性高聚物。聚氯乙烯屬無定形聚合物，含結(jié)晶度5％--10％的微晶體(熔點(diǎn)175度)，聚氯乙烯的分子量、結(jié)晶度、軟化點(diǎn)等物理性能隨聚合反應(yīng)條件(溫度)而變。聚氯乙烯材料具有輕質(zhì)、隔熱、保溫、防潮、阻燃、施工簡便等特點(diǎn)，規(guī)格、色彩、圖案繁多，極富裝飾性，被廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)和生活中，譬如PVC水管、PVC塑料門窗，以及含有PVC的塑料玩具等等。

例如，公開號為CN101418105B、公告日為2011.05.18、申請人為廣東聯(lián)塑科技實(shí)業(yè)有限公司的中國發(fā)明公開了“一種中空玻璃微珠增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料及其制備方法”，該材料的各組分聚氯乙烯樹脂粉、中空玻璃微珠、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、加工改性劑、抗沖改性劑的重量比例為100∶1～50∶0.1～10.0∶0.5～3.0∶0.2～5.0∶0.1～5.0∶0.1～10.0。該發(fā)明通過偶聯(lián)相容和分布技術(shù)，使中空玻璃微珠與樹脂復(fù)合并直接注塑，加工成為具有更高耐沖擊強(qiáng)度、耐水壓和爆破強(qiáng)度、更高尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)的中空玻璃微珠增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料，但是該聚氯乙烯材料還存在耐磨性能不好以及耐高溫性能較弱的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其具有較好的耐磨性能和較強(qiáng)的耐高溫性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數(shù)的組分制成：聚氯乙烯樹脂100份，熱穩(wěn)定劑3～4份，增韌劑8～13份，增塑劑14～19份，潤滑劑2～3份，增強(qiáng)劑17～22份，阻燃劑21～26份，抗氧劑1.5～2份，改性硼化鋯10～15份。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述聚氯乙烯樹脂為SG4型聚氯乙烯樹脂。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述熱穩(wěn)定劑為稀土類熱穩(wěn)定劑。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述增韌劑為MBS。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述增塑劑為ATBC。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述潤滑劑為硬脂酸。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述增強(qiáng)劑為陶土。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述阻燃劑為聚磷酸銨。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述抗氧劑為抗氧劑DLTP。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供上述耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料的制造方法。

為解決上述技術(shù)問題，技術(shù)方案是：

一種耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料的制造方法，其步驟為：

(1)將八水合氧氯化鋯溶解于水中制得鋯溶液，將硼酸溶液和草酸溶液加入鋯溶液后攪拌1小時(shí)，加入蔗糖溶液、PEG4000后調(diào)節(jié)ph值為4，繼續(xù)攪拌均勻后得到溶膠，靜置2小時(shí)后溶膠變?yōu)闈衲z，將濕凝膠置于烘箱中100℃下干燥8小時(shí)得到干凝膠，將干凝膠研磨后得到前驅(qū)體粉末，將前驅(qū)體粉末加入微波爐中，600W功率下加熱10分鐘后調(diào)節(jié)功率為800W，加熱20分鐘后冷卻至室溫得到硼化鋯粉體；

(2)將乙醇胺加入硼酸中，加熱至100℃后攪拌10小時(shí)，減壓蒸餾后得到硼酸三乙醇胺酯，將甲基丙烯酰氯加入硼酸三乙醇胺酯中，加熱至60℃后攪拌反應(yīng)1小時(shí)，減壓蒸餾后得到硼酸酯偶聯(lián)劑；

(3)將硼酸酯偶聯(lián)劑加入羧甲基纖維素鈉中，加熱至90℃后保溫5分鐘，轉(zhuǎn)入高速分散機(jī)中9000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌15分鐘，靜置1小時(shí)后得到偶聯(lián)劑乳液，將硼化鋯粉體加入無水乙醇中，超聲攪拌成均勻的懸浮液，將偶聯(lián)劑乳液加入懸浮液中，80℃下水浴反應(yīng)5小時(shí)，取出后過濾，用無水乙醇洗滌3次后100℃下干燥至恒重，研磨后過篩得到改性硼化鋯；

(4)按照重量份數(shù)稱取各組分，將聚氯乙烯樹脂倒入高混機(jī)中，混合至溫度為80℃后倒入熱穩(wěn)定劑，繼續(xù)混合至溫度為90℃后倒入其他組分，繼續(xù)混合至溫度為110℃后得到混合物，將混合物冷卻后送入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出得到耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為：一區(qū)120℃，二區(qū)150℃，三區(qū)160℃，四區(qū)180℃，五區(qū)190℃，模頭185℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明以八水合氧氯化鋯為鋯源、以硼酸鎂硼源、以蔗糖為碳源、以草酸為絡(luò)合劑通過溶膠-凝膠法制得前驅(qū)體粉末，然后采用碳熱還原法通過微波加熱熱解制得硼化鋯粉體，硼化鋯粉體的耐高溫性和耐磨性俱佳，不過其表面為親水性，而聚氯乙烯表面為親油性，二者的相容性和界面結(jié)合力均不佳，所以本發(fā)明以乙醇胺、硼酸、甲基丙烯酰氯為原料通過反映制得了可聚合的硼酸酯偶聯(lián)劑，然后將其通過羧甲基纖維素鈉進(jìn)行乳化制得分散性、穩(wěn)定性良好的偶聯(lián)劑乳液，再將硼化鋯粉體通過偶聯(lián)劑乳液進(jìn)行濕法改性，可聚合的硼酸酯偶聯(lián)劑在硼化鋯粉體表面引發(fā)聚合形成了致密的有機(jī)包覆層，將硼化鋯粉體表面的親水性變成了親油性，改善了硼化鋯粉體與聚氯乙烯之間的相容性和界面結(jié)合力，從而有效提高了聚氯乙烯材料的耐磨性能和耐高溫性能；常用的偶聯(lián)劑與硼化鋯粉體之間形成的結(jié)合較弱，改性效果不佳，而本發(fā)明采用的硼酸酯偶聯(lián)劑與硼化鋯粉體都以硼原子和中心原子，兩者之間具有很強(qiáng)的物理吸附作用，因此改性效果非常好。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數(shù)的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩(wěn)定劑3.3份，MBS 11份，ATBC 19份，硬脂酸2份，陶土21份，聚磷酸銨22份，抗氧劑DLTP 1.6份，改性硼化鋯14份。

該聚氯乙烯材料的制造方法的步驟為：

(1)將八水合氧氯化鋯溶解于水中制得鋯溶液，將硼酸溶液和草酸溶液加入鋯溶液后攪拌1小時(shí)，加入蔗糖溶液、PEG4000后調(diào)節(jié)ph值為4，繼續(xù)攪拌均勻后得到溶膠，靜置2小時(shí)后溶膠變?yōu)闈衲z，將濕凝膠置于烘箱中100℃下干燥8小時(shí)得到干凝膠，將干凝膠研磨后得到前驅(qū)體粉末，將前驅(qū)體粉末加入微波爐中，600W功率下加熱10分鐘后調(diào)節(jié)功率為800W，加熱20分鐘后冷卻至室溫得到硼化鋯粉體；

(2)將乙醇胺加入硼酸中，加熱至100℃后攪拌10小時(shí)，減壓蒸餾后得到硼酸三乙醇胺酯，將甲基丙烯酰氯加入硼酸三乙醇胺酯中，加熱至60℃后攪拌反應(yīng)1小時(shí)，減壓蒸餾后得到硼酸酯偶聯(lián)劑；

(3)將硼酸酯偶聯(lián)劑加入羧甲基纖維素鈉中，加熱至90℃后保溫5分鐘，轉(zhuǎn)入高速分散機(jī)中9000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌15分鐘，靜置1小時(shí)后得到偶聯(lián)劑乳液，將硼化鋯粉體加入無水乙醇中，超聲攪拌成均勻的懸浮液，將偶聯(lián)劑乳液加入懸浮液中，80℃下水浴反應(yīng)5小時(shí)，取出后過濾，用無水乙醇洗滌3次后100℃下干燥至恒重，研磨后過篩得到改性硼化鋯；

(4)按照重量份數(shù)稱取各組分，將SG4型聚氯乙烯樹脂倒入高混機(jī)中，混合至溫度為80℃后倒入稀土類熱穩(wěn)定劑，繼續(xù)混合至溫度為90℃后倒入其他組分，繼續(xù)混合至溫度為110℃后得到混合物，將混合物冷卻后送入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出得到耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為：一區(qū)120℃，二區(qū)150℃，三區(qū)160℃，四區(qū)180℃，五區(qū)190℃，模頭185℃。

實(shí)施例2

耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數(shù)的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩(wěn)定劑3份，MBS 13份，ATBC 17份，硬脂酸2.5份，陶土19份，聚磷酸銨24份，抗氧劑DLTP 1.8份，改性硼化鋯12份。

該聚氯乙烯材料的制造方法的步驟與實(shí)施例1一樣。

實(shí)施例3

耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數(shù)的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩(wěn)定劑3.5份，MBS 9份，ATBC 15份，硬脂酸2.1份，陶土17份，聚磷酸銨26份，抗氧劑DLTP 2份，改性硼化鋯10份。

該聚氯乙烯材料的制造方法的步驟與實(shí)施例1一樣。

實(shí)施例4

耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數(shù)的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩(wěn)定劑4份，MBS 8份，ATBC 18份，硬脂酸2.8份，陶土20份，聚磷酸銨23份，抗氧劑DLTP 1.9份，改性硼化鋯11份。

該聚氯乙烯材料的制造方法的步驟與實(shí)施例1一樣。

實(shí)施例5

耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數(shù)的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩(wěn)定劑3.6份，MBS 10份，ATBC 16份，硬脂酸2.4份，陶土22份，聚磷酸銨21份，抗氧劑DLTP 1.7份，改性硼化鋯13份。

該聚氯乙烯材料的制造方法的步驟與實(shí)施例1一樣。

實(shí)施例6

耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數(shù)的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩(wěn)定劑3.9份，MBS 12份，ATBC 14份，硬脂酸3份，陶土18份，聚磷酸銨25份，抗氧劑DLTP 1.5份，改性硼化鋯15份。

該聚氯乙烯材料的制造方法的步驟與實(shí)施例1一樣。

分別測試實(shí)施例1-6以及對比例的耐磨性能和耐高溫性能，其中，對比例為公開號為CN101418105B的中國專利，耐磨性能通過摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測試出各材料的磨損率，磨損率越小表示耐磨性能越好，耐高溫性能按照GB/T 1643-2測試出各材料的維卡軟化點(diǎn)溫度，維卡軟化點(diǎn)溫度越高表示耐高溫性能越強(qiáng)。測試結(jié)果如下表所示：

由上表可看出，實(shí)施例1-6的磨損率小于對比例很多，維卡軟化點(diǎn)溫度則明顯高于對比例，表面具有較好的耐磨性能和較強(qiáng)的耐高溫性能。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理以及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。