本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种耐老化聚氯乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚氯乙烯是一种低价格、耐腐蚀、低能耗的同用塑料，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大塑料品种，在国内的产量在塑料中居于收尾，具有良好的电绝缘性、阻燃性、耐溶剂性和良好的耐磨性、可塑性，广泛应用在门窗型材中。但是，受聚氯乙烯材料自身性质的限制，聚氯乙烯门窗型材最大的问题是耐热性能差、抗老化性能不足，在高温环境下不仅会导致门窗型材软化变形，也会加速门窗型材的老化，大大降低了材料的机械强度和耐候性能，直接影响了门窗型材的使用寿命。
钛酸钾晶须具有良好的化学稳定性，导热系数较小、热传导率极低，能耐120高温，红外反射率高，性能十分优异，被广泛应用于复合材料增强剂、摩擦材料、隔热材料、绝缘材料及触媒载体等领域。但其表面具有很强的亲水性，导致其易团聚，与有机基体的润湿性较差，因此作为高分子材料的改性剂时须对表面进行改性。
中国专利cn109851938a公开了一种耐老化聚氯乙烯护墙板，其原料按重量份包括：聚氯乙烯43-57份、聚苯乙烯8-16份、环氧树脂5-11份、氯化聚乙烯8-12份、纳米石墨微片0.5-2份、纳米碳酸钙2-5份、杨木粉2-6份、钛酸钾晶须1-3份、芳纶纤维6-10份、水滑石2-8份、纳米二氧化钛0.1-0.8份、高岭土0.5-2.8份、竹炭0.8-2.8份、复合热稳定剂2.6-4份、发泡剂1-1.9份、润滑剂0.1-0.8份、邻苯二甲酸单十二醇酯钠盐0.1-0.3份、壳聚糖0.5-2份。但是该专利中钛酸钾晶须的表面活性高，直接加入到聚氯乙烯材料中会降低材料的加工性能。
中国专利cn109337248a公开了一种耐热抗老化的聚氯乙烯树脂，述聚氯乙烯树脂中包括如下组分：聚氯乙烯树脂140-160份，氯磺化聚乙烯4-9份，聚丙烯树脂15-17份，马来酸酐接枝相容剂1-2.5份，耐热改性填料28-35份，铝合金微粉5-8份，润滑剂3-5份，稳定剂4-7份，抗氧剂2-3份，增塑剂6-8份，硅烷偶联剂2-5份，紫外线吸收剂0.5-1.2份。但是该专利制备的聚氯乙烯树脂的抗老化性能不佳。
技术实现要素：
本发明针对上述问题，提供一种耐老化聚氯乙烯复合材料及其制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种耐老化聚氯乙烯复合材料，制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料按其重量份包括：聚氯乙烯100份、线性酚醛树脂12份～18份、马来酸酐接枝相容剂0.4份～1.2份、蒙脱土4份～12份、钛酸钾8份～18份、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物4份～12份、硅烷偶联剂1.4份～3.2份、矿物油0.8份～1.5份、环氧大豆油酸辛酯6份～10份、抗氧剂0.6份～1.5份、硬脂酸锌1份～4.5份、二硫化钼0.2份～1.0份、六甲基环三硅氧烷0.2份～0.5份、二丁基锡二月桂酸酯2.2份～3.6份。
进一步的，钛酸钾中晶须状钛酸钾与鳞片状钛酸钾的重量比为1:0.5～1.8。其中，鳞片状钛酸钾的厚度约在1微米～4微米。钛酸钾包括钛酸钾晶须和钛酸钾纤维以及鳞片状钛酸钾，其中，晶须状钛酸钾的直径小，容纳不下使晶体削弱的空隙、位错和不完整等缺陷，具有较高的强度，并且与基体材料的混合性好，鳞片状钛酸钾纤维具有一定的韧性，质地较轻，与基体材料的混合性稍差。
进一步的，晶须状钛酸钾的直径在0.1微米～0.6微米，长度在3微米～20微米。
进一步的，制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料按其重量份包括：聚氯乙烯100份、线性酚醛树脂15份、马来酸酐接枝相容剂0.8份、蒙脱土8份、钛酸钾13份、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物8份、硅烷偶联剂2.3份、矿物油1.2份、环氧大豆油酸辛酯8份、抗氧剂1.0份、硬脂酸锌2.7份、二硫化钼0.6份、六甲基环三硅氧烷0.3份、二丁基锡二月桂酸酯2.9份。
本发明的另一发明目的在于提供一种耐老化聚氯乙烯复合材的制备方法，包括如下步骤：
步骤s10，按上述重量份称取制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料；
步骤s20，将上述重量份的蒙脱土放到盐酸溶液中酸化处理5分钟～10分钟，得到改性蒙脱土；
步骤s30，将上述重量份的硅烷偶联剂放到高速混合机中，加入矿物油后，搅拌混合，再加入上述重量份的鳞片状钛酸钾，加热搅拌7分钟～15分钟，加入上述重量份甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物和步骤s20得到的改性蒙脱土，继续搅拌混合3分钟～6分钟，得到物料a；
步骤s40，将高速捏合机加热至100℃～110℃，加入上述重量份的聚氯乙烯、线性酚醛树脂、马来酸酐接枝相容剂、晶须状钛酸钾、环氧大豆油酸辛酯、硬脂酸锌，混炼3分钟～6分钟，再加入步骤s30得到的物料a，以及上述重量份的抗氧剂、二硫化钼、六甲基环三硅氧烷和二丁基锡二月桂酸酯，继续混合5分钟～8分钟，降温至35℃～40℃出料，得到物料b；
步骤s50，将步骤s40得到的物料b放到双螺杆挤出机中，挤出并冷却造粒，得到耐老化聚氯乙烯复合材料。
其中，经酸处理后的蒙脱土中的钾、钠、钙等阳离子转变为酸的可溶性盐，削弱了层间的结合力，使层间晶格裂开，层间距扩大，而晶须状钛酸钾可以贯穿在片层结构的晶格之间，彼此结合，提高了复合材料的力学性能。
进一步的，步骤s20中，盐酸溶液的浓度为0.8mol/l～1.5mol/l。
进一步的，步骤s30中，高速混合机的转速为800转/分钟～1200转/分钟。
进一步的，步骤s30中，加热搅拌的温度为100℃～108℃。
进一步的，步骤s40中，混炼的温度为150℃～175℃。
进一步的，步骤s50中，双螺杆挤出机的温度为160℃～175℃，螺杆转速为12转/分钟～18转/分钟。
本发明的优点是：
(1)本发明的耐老化聚氯乙烯复合材料以聚氯乙烯为主要原料，通过添加具有高强度、耐高温的酚醛树脂和甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物对聚氯乙烯的耐热性和韧性进行改善，并添加马来酸酐接枝相容剂来改善树脂的分散和界面融合，从而提高复合材料的分散性和稳定性；
(2)本发明制备耐老化聚氯乙烯复合材料添加晶须状钛酸钾和鳞片状钛酸钾来提高复合材料的加工性能和抗老化能力，将甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物与钛酸钾预混合后再加入到聚氯乙烯中可以显著改善复合材料的冲击性，两者具有协同增韧的效果；
(3)本发明对鳞片状钛酸钾表面处理后与甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物预混合，将其预分散在共聚物中，提高了鳞片状钛酸钾与基体聚氯乙烯的相容性和分散性，并将晶须状钛酸钾与改性蒙脱土混合使用，提高复合材料的力学性能；
(4)本发明制备的耐老化聚氯乙烯复合材料的拉伸强度和冲击强度大，热变形温度高，可耐较高的温度而不产生热变形，耐老化性能优异，并且制备方法简单，制备工艺易操作，经济效益良好。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种耐老化聚氯乙烯复合材料及其制备方法
制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料包括：聚氯乙烯100kg、线性酚醛树脂12kg、马来酸酐接枝相容剂0.6kg、蒙脱土10kg、钛酸钾18kg、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物4kg、硅烷偶联剂1.8kg、矿物油1.3kg、环氧大豆油酸辛酯10kg、抗氧剂0.6kg、硬脂酸锌1.5kg、二硫化钼0.8kg、六甲基环三硅氧烷0.5kg、二丁基锡二月桂酸酯2.2kg；酸钾中晶须状钛酸钾与鳞片状钛酸钾的重量比为1:0.7；晶须状钛酸钾的直径在0.1微米～0.6微米，长度在3微米～20微米。
耐老化聚氯乙烯复合材料，通过以下方法制备：
步骤s10，按上述重量份称取制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料；
步骤s20，将上述重量份的蒙脱土放到浓度为0.8mol/l的盐酸溶液中酸化处理7分钟，得到改性蒙脱土；
步骤s30，将上述重量份的硅烷偶联剂放到转速为1000转/分钟的高速混合机中，加入矿物油后，搅拌混合，再加入上述重量份的鳞片状钛酸钾，108℃加热搅拌7分钟，加入上述重量份甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物和步骤s20得到的改性蒙脱土，继续搅拌混合4分钟，得到物料a；
步骤s40，将高速捏合机加热至105℃，加入上述重量份的聚氯乙烯、线性酚醛树脂、马来酸酐接枝相容剂、晶须状钛酸钾、环氧大豆油酸辛酯、硬脂酸锌，175℃混炼3分钟，再加入步骤s30得到的物料a，以及上述重量份的抗氧剂、二硫化钼、六甲基环三硅氧烷和二丁基锡二月桂酸酯，继续混合6分钟，降温至38℃出料，得到物料b；
步骤s50，将步骤s40得到的物料b放到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为175℃，螺杆转速为12转/分钟，挤出并冷却造粒，得到耐老化聚氯乙烯复合材料。
实施例2
一种耐老化聚氯乙烯复合材料及其制备方法
制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料包括：聚氯乙烯100kg、线性酚醛树脂14kg、马来酸酐接枝相容剂1.0kg、蒙脱土12kg、钛酸钾8kg、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物6kg、硅烷偶联剂2.8kg、矿物油1.5kg、环氧大豆油酸辛酯6kg、抗氧剂1.2kg、硬脂酸锌4.5kg、二硫化钼0.4kg、六甲基环三硅氧烷0.4kg、二丁基锡二月桂酸酯3.6kg；酸钾中晶须状钛酸钾与鳞片状钛酸钾的重量比为1:0.5；晶须状钛酸钾的直径在0.1微米～0.6微米，长度在3微米～20微米。
耐老化聚氯乙烯复合材料，通过以下方法制备：
步骤s10，按上述重量份称取制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料；
步骤s20，将上述重量份的蒙脱土放到浓度为1.0mol/l的盐酸溶液中酸化处理5分钟，得到改性蒙脱土；
步骤s30，将上述重量份的硅烷偶联剂放到转速为1200转/分钟的高速混合机中，加入矿物油后，搅拌混合，再加入上述重量份的鳞片状钛酸钾，106℃加热搅拌15分钟，加入上述重量份甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物和步骤s20得到的改性蒙脱土，继续搅拌混合3分钟，得到物料a；
步骤s40，将高速捏合机加热至110℃，加入上述重量份的聚氯乙烯、线性酚醛树脂、马来酸酐接枝相容剂、晶须状钛酸钾、环氧大豆油酸辛酯、硬脂酸锌，170℃混炼4分钟，再加入步骤s30得到的物料a，以及上述重量份的抗氧剂、二硫化钼、六甲基环三硅氧烷和二丁基锡二月桂酸酯，继续混合5分钟，降温至40℃出料，得到物料b；
步骤s50，将步骤s40得到的物料b放到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为165℃，螺杆转速为16转/分钟，挤出并冷却造粒，得到耐老化聚氯乙烯复合材料。
实施例3
一种耐老化聚氯乙烯复合材料及其制备方法
制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料包括：聚氯乙烯100kg、线性酚醛树脂16kg、马来酸酐接枝相容剂0.4kg、蒙脱土6kg、钛酸钾16kg、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物12kg、硅烷偶联剂1.4kg、矿物油1.0kg、环氧大豆油酸辛酯9kg、抗氧剂0.5kg、硬脂酸锌1.0kg、二硫化钼0.2kg、六甲基环三硅氧烷0.3kg、二丁基锡二月桂酸酯3.2kg；酸钾中晶须状钛酸钾与鳞片状钛酸钾的重量比为1:1.8；晶须状钛酸钾的直径在0.1微米～0.6微米，长度在3微米～20微米。
耐老化聚氯乙烯复合材料，通过以下方法制备：
步骤s10，按上述重量份称取制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料；
步骤s20，将上述重量份的蒙脱土放到浓度为1.2mol/l的盐酸溶液中酸化处理10分钟，得到改性蒙脱土；
步骤s30，将上述重量份的硅烷偶联剂放到转速为800转/分钟的高速混合机中，加入矿物油后，搅拌混合，再加入上述重量份的鳞片状钛酸钾，102℃加热搅拌8分钟，加入上述重量份甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物和步骤s20得到的改性蒙脱土，继续搅拌混合5分钟，得到物料a；
步骤s40，将高速捏合机加热至100℃，加入上述重量份的聚氯乙烯、线性酚醛树脂、马来酸酐接枝相容剂、晶须状钛酸钾、环氧大豆油酸辛酯、硬脂酸锌，155℃混炼6分钟，再加入步骤s30得到的物料a，以及上述重量份的抗氧剂、二硫化钼、六甲基环三硅氧烷和二丁基锡二月桂酸酯，继续混合7分钟，降温至35℃出料，得到物料b；
步骤s50，将步骤s40得到的物料b放到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为170℃，螺杆转速为14转/分钟，挤出并冷却造粒，得到耐老化聚氯乙烯复合材料。
实施例4
一种耐老化聚氯乙烯复合材料及其制备方法
制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料包括：聚氯乙烯100kg、线性酚醛树脂18kg、马来酸酐接枝相容剂1.2kg、蒙脱土4kg、钛酸钾10kg、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物10kg、硅烷偶联剂3.2kg、矿物油0.8kg、环氧大豆油酸辛酯7kg、抗氧剂0.8kg、硬脂酸锌4.0kg、二硫化钼1.0kg、六甲基环三硅氧烷0.2kg、二丁基锡二月桂酸酯2.5kg；酸钾中晶须状钛酸钾与鳞片状钛酸钾的重量比为1:1.5；晶须状钛酸钾的直径在0.1微米～0.6微米，长度在3微米～20微米。
耐老化聚氯乙烯复合材料，通过以下方法制备：
步骤s10，按上述重量份称取制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料；
步骤s20，将上述重量份的蒙脱土放到浓度为1.5mol/l的盐酸溶液中酸化处理8分钟，得到改性蒙脱土；
步骤s30，将上述重量份的硅烷偶联剂放到转速为1000转/分钟的高速混合机中，加入矿物油后，搅拌混合，再加入上述重量份的鳞片状钛酸钾，100℃加热搅拌12分钟，加入上述重量份甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物和步骤s20得到的改性蒙脱土，继续搅拌混合6分钟，得到物料a；
步骤s40，将高速捏合机加热至105℃，加入上述重量份的聚氯乙烯、线性酚醛树脂、马来酸酐接枝相容剂、晶须状钛酸钾、环氧大豆油酸辛酯、硬脂酸锌，150℃混炼5分钟，再加入步骤s30得到的物料a，以及上述重量份的抗氧剂、二硫化钼、六甲基环三硅氧烷和二丁基锡二月桂酸酯，继续混合8分钟，降温至36℃出料，得到物料b；
步骤s50，将步骤s40得到的物料b放到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为160℃，螺杆转速为18转/分钟，挤出并冷却造粒，得到耐老化聚氯乙烯复合材料。
实施例5
一种耐老化聚氯乙烯复合材料及其制备方法
制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料包括：聚氯乙烯100kg、线性酚醛树脂15kg、马来酸酐接枝相容剂0.8kg、蒙脱土8kg、钛酸钾13kg、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物8kg、硅烷偶联剂2.3kg、矿物油1.2kg、环氧大豆油酸辛酯8kg、抗氧剂1.0kg、硬脂酸锌2.7kg、二硫化钼0.6kg、六甲基环三硅氧烷0.3kg、二丁基锡二月桂酸酯2.9kg；酸钾中晶须状钛酸钾与鳞片状钛酸钾的重量比为1:0.5～1.8；晶须状钛酸钾的直径在0.1微米～0.6微米，长度在3微米～20微米。
耐老化聚氯乙烯复合材料，通过以下方法制备：
步骤s10，按上述重量份称取制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料；
步骤s20，将上述重量份的蒙脱土放到浓度为1.2mol/l的盐酸溶液中酸化处理7分钟，得到改性蒙脱土；
步骤s30，将上述重量份的硅烷偶联剂放到转速为1000转/分钟的高速混合机中，加入矿物油后，搅拌混合，再加入上述重量份的鳞片状钛酸钾，104℃加热搅拌10分钟，加入上述重量份甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物和步骤s20得到的改性蒙脱土，继续搅拌混合5分钟，得到物料a；
步骤s40，将高速捏合机加热至105℃，加入上述重量份的聚氯乙烯、线性酚醛树脂、马来酸酐接枝相容剂、晶须状钛酸钾、环氧大豆油酸辛酯、硬脂酸锌，165℃混炼5分钟，再加入步骤s30得到的物料a，以及上述重量份的抗氧剂、二硫化钼、六甲基环三硅氧烷和二丁基锡二月桂酸酯，继续混合7分钟，降温至38℃出料，得到物料b；
步骤s50，将步骤s40得到的物料b放到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为165℃，螺杆转速为15转/分钟，挤出并冷却造粒，得到耐老化聚氯乙烯复合材料。
对比例1
一种耐老化聚氯乙烯复合材料及其制备方法
制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料包括：聚氯乙烯100kg、线性酚醛树脂15kg、马来酸酐接枝相容剂0.8kg、蒙脱土8kg、钛酸钾13kg、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物8kg、硅烷偶联剂2.3kg、矿物油1.2kg、环氧大豆油酸辛酯8kg、抗氧剂1.0kg、硬脂酸锌2.7kg、二硫化钼0.6kg、六甲基环三硅氧烷0.3kg、二丁基锡二月桂酸酯2.9kg；酸钾中晶须状钛酸钾与鳞片状钛酸钾的重量比为1:0.5～1.8；晶须状钛酸钾的直径在0.1微米～0.6微米，长度在3微米～20微米。
耐老化聚氯乙烯复合材料，通过以下方法制备：
步骤s10，按上述重量份称取制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料；
步骤s20，将高速捏合机加热至105℃，加入上述重量份的聚氯乙烯、线性酚醛树脂、马来酸酐接枝相容剂、晶须状钛酸钾、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、鳞片状钛酸钾、矿物油、硅烷偶联剂、蒙脱土、环氧大豆油酸辛酯、硬脂酸锌，165℃混炼5分钟，再加入上述重量份的抗氧剂、二硫化钼、六甲基环三硅氧烷和二丁基锡二月桂酸酯，继续混合7分钟，降温至38℃出料，得到物料b；
步骤s30，将步骤s20得到的物料b放到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为165℃，螺杆转速为15转/分钟，挤出并冷却造粒，得到耐老化聚氯乙烯复合材料。
对比例2
一种耐老化聚氯乙烯复合材料及其制备方法
制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料包括：聚氯乙烯100kg、线性酚醛树脂15kg、马来酸酐接枝相容剂0.8kg、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物8kg、硅烷偶联剂2.3kg、矿物油1.2kg、环氧大豆油酸辛酯8kg、抗氧剂1.0kg、硬脂酸锌2.7kg、二硫化钼0.6kg、六甲基环三硅氧烷0.3kg、二丁基锡二月桂酸酯2.9kg；酸钾中晶须状钛酸钾与鳞片状钛酸钾的重量比为1:0.5～1.8；晶须状钛酸钾的直径在0.1微米～0.6微米，长度在3微米～20微米。
耐老化聚氯乙烯复合材料，通过以下方法制备：
步骤s10，按上述重量份称取制备耐老化聚氯乙烯复合材料的原料；
步骤s20，将高速捏合机加热至105℃，加入上述重量份的聚氯乙烯、线性酚醛树脂、马来酸酐接枝相容剂、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、矿物油、硅烷偶联剂、环氧大豆油酸辛酯、硬脂酸锌，165℃混炼5分钟，再加入上述重量份的抗氧剂、二硫化钼、六甲基环三硅氧烷和二丁基锡二月桂酸酯，继续混合7分钟，降温至38℃出料，得到物料b；
步骤s30，将步骤s20得到的物料b放到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为165℃，螺杆转速为15转/分钟，挤出并冷却造粒，得到耐老化聚氯乙烯复合材料。
实验例
为了进一步说明本发明的技术进步性，现采用实验进一步说明。
实验材料：本发明实施例1～5所生产的耐老化聚氯乙烯复合材料。
实验方法：同等情况下比较各种材料的各项性能。
表1.实施例1～5制备的耐老化聚氯乙烯复合材料的测试结果
实验结果表明，本发明制备的耐老化聚氯乙烯复合材料的拉伸强度大于40mpa，冲击强度在48.2kj/m2～52.6kj/m2之间，热变形温度大于104℃，50℃下168小时后，拉伸强度和断裂伸长率的变化率较低，耐老化性能优异。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。