本發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：
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，含結晶度5％--10％的微晶體(熔點175度)，聚氯乙烯的分子量、結晶度、軟化點等物理性能隨聚合反應條件(溫度)而變。聚氯乙烯材料具有輕質、隔熱、保溫、防潮、阻燃、施工簡便等特點，規格、色彩、圖案繁多，極富裝飾性，被廣泛運用于生產和生活中，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、申請人為廣東聯塑科技實業有限公司的中國發明公開了“一種中空玻璃微珠增強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、偶聯劑、熱穩定劑、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。該發明通過偶聯相容和分布技術，使中空玻璃微珠與樹脂復合并直接注塑，加工成為具有更高耐沖擊強度、耐水壓和爆破強度、更高尺寸穩定性等優點的中空玻璃微珠增強硬聚氯乙烯材料，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。
技術實現要素：
本發明要解決的技術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的耐高溫性能。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
一種耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數的組分制成：聚氯乙烯樹脂100份，熱穩定劑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。
優選地，本發明所述聚氯乙烯樹脂為SG4型聚氯乙烯樹脂。
優選地，本發明所述熱穩定劑為稀土類熱穩定劑。
優選地，本發明所述增韌劑為MBS。
優選地，本發明所述增塑劑為ATBC。
優選地，本發明所述潤滑劑為硬脂酸。
優選地，本發明所述增強劑為陶土。
優選地，本發明所述阻燃劑為聚磷酸銨。
優選地，本發明所述抗氧劑為抗氧劑DLTP。
本發明要解決的另一技術問題是提供上述耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料的制造方法。
為解決上述技術問題，技術方案是：
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，加入蔗糖溶液、PEG4000后調節ph值為4，繼續攪拌均勻后得到溶膠，靜置2小時后溶膠變為濕凝膠，將濕凝膠置于烘箱中100℃下干燥8小時得到干凝膠，將干凝膠研磨后得到前驅體粉末，將前驅體粉末加入微波爐中，600W功率下加熱10分鐘后調節功率為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，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1小時，減壓蒸餾后得到硼酸酯偶聯劑；
(3)將硼酸酯偶聯劑加入羧甲基纖維素鈉中，加熱至90℃后保溫5分鐘，轉入高速分散機中9000rpm轉速下攪拌15分鐘，靜置1小時后得到偶聯劑乳液，將硼化鋯粉體加入無水乙醇中，超聲攪拌成均勻的懸浮液，將偶聯劑乳液加入懸浮液中，80℃下水浴反應5小時，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)按照重量份數稱取各組分，將聚氯乙烯樹脂倒入高混機中，混合至溫度為80℃后倒入熱穩定劑，繼續混合至溫度為90℃后倒入其他組分，繼續混合至溫度為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，雙螺桿擠出機各區的溫度為：一區120℃，二區150℃，三區160℃，四區180℃，五區190℃，模頭185℃。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明以八水合氧氯化鋯為鋯源、以硼酸鎂硼源、以蔗糖為碳源、以草酸為絡合劑通過溶膠-凝膠法制得前驅體粉末，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合力均不佳，所以本發明以乙醇胺、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劑，然后將其通過羧甲基纖維素鈉進行乳化制得分散性、穩定性良好的偶聯劑乳液，再將硼化鋯粉體通過偶聯劑乳液進行濕法改性，可聚合的硼酸酯偶聯劑在硼化鋯粉體表面引發聚合形成了致密的有機包覆層，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；常用的偶聯劑與硼化鋯粉體之間形成的結合較弱，改性效果不佳，而本發明采用的硼酸酯偶聯劑與硼化鋯粉體都以硼原子和中心原子，兩者之間具有很強的物理吸附作用，因此改性效果非常好。
具體實施方式
下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
實施例1
耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩定劑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，加入蔗糖溶液、PEG4000后調節ph值為4，繼續攪拌均勻后得到溶膠，靜置2小時后溶膠變為濕凝膠，將濕凝膠置于烘箱中100℃下干燥8小時得到干凝膠，將干凝膠研磨后得到前驅體粉末，將前驅體粉末加入微波爐中，600W功率下加熱10分鐘后調節功率為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，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1小時，減壓蒸餾后得到硼酸酯偶聯劑；
(3)將硼酸酯偶聯劑加入羧甲基纖維素鈉中，加熱至90℃后保溫5分鐘，轉入高速分散機中9000rpm轉速下攪拌15分鐘，靜置1小時后得到偶聯劑乳液，將硼化鋯粉體加入無水乙醇中，超聲攪拌成均勻的懸浮液，將偶聯劑乳液加入懸浮液中，80℃下水浴反應5小時，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)按照重量份數稱取各組分，將SG4型聚氯乙烯樹脂倒入高混機中，混合至溫度為80℃后倒入稀土類熱穩定劑，繼續混合至溫度為90℃后倒入其他組分，繼續混合至溫度為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，雙螺桿擠出機各區的溫度為：一區120℃，二區150℃，三區160℃，四區180℃，五區190℃，模頭185℃。
實施例2
耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩定劑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施例1一樣。
實施例3
耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩定劑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施例1一樣。
實施例4
耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩定劑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施例1一樣。
實施例5
耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩定劑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施例1一樣。
實施例6
耐磨耐高溫的聚氯乙烯材料，其由下述重量份數的組分制成：SG4型聚氯乙烯樹脂100份，稀土類熱穩定劑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施例1一樣。
分別測試實施例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機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溫度，維卡軟化點溫度越高表示耐高溫性能越強。測試結果如下表所示：
由上表可看出，實施例1-6的磨損率小于對比例很多，維卡軟化點溫度則明顯高于對比例，表面具有較好的耐磨性能和較強的耐高溫性能。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理以及功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。