本发明涉及一种高分子材料，特别是涉及一种耐磨耐高温的聚氯乙烯材料以及制造方法。
背景技术：
聚氯乙烯材料是塑料装饰材料的一种，是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入适量的抗老化剂、改性剂等，经混炼、压延、真空吸塑等工艺而成的材料。聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，简称PVC)树脂是由氯乙烯单体(Vinyl Chloride Monomer，简称VCM)聚合而成的热塑性高聚物。聚氯乙烯属无定形聚合物，含结晶度5％--10％的微晶体(熔点175度)，聚氯乙烯的分子量、结晶度、软化点等物理性能随聚合反应条件(温度)而变。聚氯乙烯材料具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便等特点，规格、色彩、图案繁多，极富装饰性，被广泛运用于生产和生活中，譬如PVC水管、PVC塑料门窗，以及含有PVC的塑料玩具等等。
例如，公开号为CN101418105B、公告日为2011.05.18、申请人为广东联塑科技实业有限公司的中国发明公开了“一种中空玻璃微珠增强硬聚氯乙烯材料及其制备方法”，该材料的各组分聚氯乙烯树脂粉、中空玻璃微珠、偶联剂、热稳定剂、润滑剂、加工改性剂、抗冲改性剂的重量比例为100∶1～50∶0.1～10.0∶0.5～3.0∶0.2～5.0∶0.1～5.0∶0.1～10.0。该发明通过偶联相容和分布技术，使中空玻璃微珠与树脂复合并直接注塑，加工成为具有更高耐冲击强度、耐水压和爆破强度、更高尺寸稳定性等优点的中空玻璃微珠增强硬聚氯乙烯材料，但是该聚氯乙烯材料还存在耐磨性能不好以及耐高温性能较弱的缺陷。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种耐磨耐高温的聚氯乙烯材料，其具有较好的耐磨性能和较强的耐高温性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种耐磨耐高温的聚氯乙烯材料，其由下述重量份数的组分制成：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂3～4份，增韧剂8～13份，增塑剂14～19份，润滑剂2～3份，增强剂17～22份，阻燃剂21～26份，抗氧剂1.5～2份，改性硼化锆10～15份。
优选地，本发明所述聚氯乙烯树脂为SG4型聚氯乙烯树脂。
优选地，本发明所述热稳定剂为稀土类热稳定剂。
优选地，本发明所述增韧剂为MBS。
优选地，本发明所述增塑剂为ATBC。
优选地，本发明所述润滑剂为硬脂酸。
优选地，本发明所述增强剂为陶土。
优选地，本发明所述阻燃剂为聚磷酸铵。
优选地，本发明所述抗氧剂为抗氧剂DLTP。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述耐磨耐高温的聚氯乙烯材料的制造方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种耐磨耐高温的聚氯乙烯材料的制造方法，其步骤为：
(1)将八水合氧氯化锆溶解于水中制得锆溶液，将硼酸溶液和草酸溶液加入锆溶液后搅拌1小时，加入蔗糖溶液、PEG4000后调节ph值为4，继续搅拌均匀后得到溶胶，静置2小时后溶胶变为湿凝胶，将湿凝胶置于烘箱中100℃下干燥8小时得到干凝胶，将干凝胶研磨后得到前驱体粉末，将前驱体粉末加入微波炉中，600W功率下加热10分钟后调节功率为800W，加热20分钟后冷却至室温得到硼化锆粉体；
(2)将乙醇胺加入硼酸中，加热至100℃后搅拌10小时，减压蒸馏后得到硼酸三乙醇胺酯，将甲基丙烯酰氯加入硼酸三乙醇胺酯中，加热至60℃后搅拌反应1小时，减压蒸馏后得到硼酸酯偶联剂；
(3)将硼酸酯偶联剂加入羧甲基纤维素钠中，加热至90℃后保温5分钟，转入高速分散机中9000rpm转速下搅拌15分钟，静置1小时后得到偶联剂乳液，将硼化锆粉体加入无水乙醇中，超声搅拌成均匀的悬浮液，将偶联剂乳液加入悬浮液中，80℃下水浴反应5小时，取出后过滤，用无水乙醇洗涤3次后100℃下干燥至恒重，研磨后过筛得到改性硼化锆；
(4)按照重量份数称取各组分，将聚氯乙烯树脂倒入高混机中，混合至温度为80℃后倒入热稳定剂，继续混合至温度为90℃后倒入其他组分，继续混合至温度为110℃后得到混合物，将混合物冷却后送入双螺杆挤出机中熔融挤出得到耐磨耐高温的聚氯乙烯材料，其中，双螺杆挤出机各区的温度为：一区120℃，二区150℃，三区160℃，四区180℃，五区190℃，模头185℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明以八水合氧氯化锆为锆源、以硼酸镁硼源、以蔗糖为碳源、以草酸为络合剂通过溶胶-凝胶法制得前驱体粉末，然后采用碳热还原法通过微波加热热解制得硼化锆粉体，硼化锆粉体的耐高温性和耐磨性俱佳，不过其表面为亲水性，而聚氯乙烯表面为亲油性，二者的相容性和界面结合力均不佳，所以本发明以乙醇胺、硼酸、甲基丙烯酰氯为原料通过反映制得了可聚合的硼酸酯偶联剂，然后将其通过羧甲基纤维素钠进行乳化制得分散性、稳定性良好的偶联剂乳液，再将硼化锆粉体通过偶联剂乳液进行湿法改性，可聚合的硼酸酯偶联剂在硼化锆粉体表面引发聚合形成了致密的有机包覆层，将硼化锆粉体表面的亲水性变成了亲油性，改善了硼化锆粉体与聚氯乙烯之间的相容性和界面结合力，从而有效提高了聚氯乙烯材料的耐磨性能和耐高温性能；常用的偶联剂与硼化锆粉体之间形成的结合较弱，改性效果不佳，而本发明采用的硼酸酯偶联剂与硼化锆粉体都以硼原子和中心原子，两者之间具有很强的物理吸附作用，因此改性效果非常好。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
耐磨耐高温的聚氯乙烯材料，其由下述重量份数的组分制成：SG4型聚氯乙烯树脂100份，稀土类热稳定剂3.3份，MBS 11份，ATBC 19份，硬脂酸2份，陶土21份，聚磷酸铵22份，抗氧剂DLTP 1.6份，改性硼化锆14份。
该聚氯乙烯材料的制造方法的步骤为：
(1)将八水合氧氯化锆溶解于水中制得锆溶液，将硼酸溶液和草酸溶液加入锆溶液后搅拌1小时，加入蔗糖溶液、PEG4000后调节ph值为4，继续搅拌均匀后得到溶胶，静置2小时后溶胶变为湿凝胶，将湿凝胶置于烘箱中100℃下干燥8小时得到干凝胶，将干凝胶研磨后得到前驱体粉末，将前驱体粉末加入微波炉中，600W功率下加热10分钟后调节功率为800W，加热20分钟后冷却至室温得到硼化锆粉体；
(2)将乙醇胺加入硼酸中，加热至100℃后搅拌10小时，减压蒸馏后得到硼酸三乙醇胺酯，将甲基丙烯酰氯加入硼酸三乙醇胺酯中，加热至60℃后搅拌反应1小时，减压蒸馏后得到硼酸酯偶联剂；
(3)将硼酸酯偶联剂加入羧甲基纤维素钠中，加热至90℃后保温5分钟，转入高速分散机中9000rpm转速下搅拌15分钟，静置1小时后得到偶联剂乳液，将硼化锆粉体加入无水乙醇中，超声搅拌成均匀的悬浮液，将偶联剂乳液加入悬浮液中，80℃下水浴反应5小时，取出后过滤，用无水乙醇洗涤3次后100℃下干燥至恒重，研磨后过筛得到改性硼化锆；
(4)按照重量份数称取各组分，将SG4型聚氯乙烯树脂倒入高混机中，混合至温度为80℃后倒入稀土类热稳定剂，继续混合至温度为90℃后倒入其他组分，继续混合至温度为110℃后得到混合物，将混合物冷却后送入双螺杆挤出机中熔融挤出得到耐磨耐高温的聚氯乙烯材料，其中，双螺杆挤出机各区的温度为：一区120℃，二区150℃，三区160℃，四区180℃，五区190℃，模头185℃。
实施例2
耐磨耐高温的聚氯乙烯材料，其由下述重量份数的组分制成：SG4型聚氯乙烯树脂100份，稀土类热稳定剂3份，MBS 13份，ATBC 17份，硬脂酸2.5份，陶土19份，聚磷酸铵24份，抗氧剂DLTP 1.8份，改性硼化锆12份。
该聚氯乙烯材料的制造方法的步骤与实施例1一样。
实施例3
耐磨耐高温的聚氯乙烯材料，其由下述重量份数的组分制成：SG4型聚氯乙烯树脂100份，稀土类热稳定剂3.5份，MBS 9份，ATBC 15份，硬脂酸2.1份，陶土17份，聚磷酸铵26份，抗氧剂DLTP 2份，改性硼化锆10份。
该聚氯乙烯材料的制造方法的步骤与实施例1一样。
实施例4
耐磨耐高温的聚氯乙烯材料，其由下述重量份数的组分制成：SG4型聚氯乙烯树脂100份，稀土类热稳定剂4份，MBS 8份，ATBC 18份，硬脂酸2.8份，陶土20份，聚磷酸铵23份，抗氧剂DLTP 1.9份，改性硼化锆11份。
该聚氯乙烯材料的制造方法的步骤与实施例1一样。
实施例5
耐磨耐高温的聚氯乙烯材料，其由下述重量份数的组分制成：SG4型聚氯乙烯树脂100份，稀土类热稳定剂3.6份，MBS 10份，ATBC 16份，硬脂酸2.4份，陶土22份，聚磷酸铵21份，抗氧剂DLTP 1.7份，改性硼化锆13份。
该聚氯乙烯材料的制造方法的步骤与实施例1一样。
实施例6
耐磨耐高温的聚氯乙烯材料，其由下述重量份数的组分制成：SG4型聚氯乙烯树脂100份，稀土类热稳定剂3.9份，MBS 12份，ATBC 14份，硬脂酸3份，陶土18份，聚磷酸铵25份，抗氧剂DLTP 1.5份，改性硼化锆15份。
该聚氯乙烯材料的制造方法的步骤与实施例1一样。
分别测试实施例1-6以及对比例的耐磨性能和耐高温性能，其中，对比例为公开号为CN101418105B的中国专利，耐磨性能通过摩擦磨损试验机测试出各材料的磨损率，磨损率越小表示耐磨性能越好，耐高温性能按照GB/T 1643-2测试出各材料的维卡软化点温度，维卡软化点温度越高表示耐高温性能越强。测试结果如下表所示：
由上表可看出，实施例1-6的磨损率小于对比例很多，维卡软化点温度则明显高于对比例，表面具有较好的耐磨性能和较强的耐高温性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理以及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。