本发明涉及高分子材料技术领域，具体地涉及一种高抗菌耐磨pvc树脂材料及其制备方法。
背景技术
pvc(pvc)由氯乙烯在引发剂的作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物，氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。因其具有不易燃、耐化学药品性高、电绝缘性能好、物理化学性能稳定、价格低廉等优点，在工业生产中有着十分重要的地位，被广泛应用于工业、农业、交通、建筑、电子通讯、家用电器、家具、包装以及医疗卫生等领域。也应用到与人体密切接触的输液管、输液袋、氧气罩、玩具、鞋、管道、食品包装、薄膜等制品。目前它的全球产量居第二位，仅次于聚乙烯。
由于pvc是极性分子，分子链之间相互作用较大，在高温下熔体粘度高、热稳定性差，低温下脆性大，因此不添加任何加工助剂的pvc几乎无法加工。而增塑剂是pvc制品用量最大的一类助剂，为pvc的大规模工业化应用做出了重大贡献。目前已经商业化生产的增塑剂有五百多种，以邻苯二甲酸酯类的生产和消费量最大，如邻苯二甲酸二辛酯(dop)、邻苯二甲酸二丁酯(dbp)等。然而这类增塑剂具有毒性，已被美国消费者产品安全委员会(cpsc)禁止用于儿童护理用具和玩具制品，由上述新的环保法令可知，针对量大面广的pvc塑料，其增塑剂无毒化环保化改性势在必行，而邻苯二甲酸酯类增塑剂势必被淘汰，这使得开发环保无毒的新型塑料增塑剂成为增塑剂研究的热点。同时由于pvc不具有抗菌性，其制品用一段时间过后，表面会变得肮脏，滋生各种细菌、霉菌、真菌等有害微生物。特别在温度、湿度等客观条件适宜时更易繁殖蔓延有害微生物，不同的人接触就会导致交叉感染，成为细菌污染源和疾病传播源，对人的身体健康带来危害，在一定程度上限制了pvc的应用范围。为了使pvc具有抗菌效果，通常需要增加一些抗菌剂，但是普通常用的抗菌剂与pvc树脂的相容性较差，同增塑剂一样，在pvc树脂体系中容易析出，这使得pvc行业的发展依赖于新的增塑剂和抗菌剂产品，因此，目前亟需一种高稳定，相容性好，力学强度高，抗菌性能优异的pvc材料，以满足人们对pvc材料制品多样化的需求。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种高抗菌耐磨pvc树脂材料及其制备方法，本发明把抗菌功能助剂和促进塑化改性助剂一体化，增塑效果好，具有较强的抗菌效果，大分子结构使其在pvc树脂体系中不易析出，对于材料性能提高、功能增加、成本降低都有重要作用；配合其他组分，相互协同作用，使得pvc材料抗菌效果好，力学性能和耐候性能优良，大大提升了pvc的应用效果和应用领域；另外本发明的制备方法简单，制备工艺条件易控制，制备效率高，原料价格和生产能耗都比较低，很适合规模化生产。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种高抗菌耐磨pvc树脂材料，是由以下重量份的成分组成：
pvc树脂100份、抗菌增塑剂10～40份、稳定剂8～12份、润滑剂1～3份、抗氧剂5～8份、抗冲改性剂3～5份、填料5～20份、添加剂1-3份。
进一步，上述所述的pvc树脂为包含重量20-35％的平均聚合度为500-800的低聚合度pvc树脂，粒径是50～65μm，重量25-40％的平均聚合度为1200-1500的中聚合度pvc树脂，粒径是35～50μm,重量25-55％的平均聚合度为2000-2500的高聚合度pvc树脂，粒径是10～30μm，基于所述pvc树脂的总重量。
进一步，上述所述的抗菌增塑剂的结构式为：
进一步，上述所述的稳定剂为有机锡或钙锌稳定剂。
进一步，上述所述的润滑剂为硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡和硅油中任意两种质量按2:1比例复配。
进一步，上述所述的抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂dltdp质量按3:1比例复配。
进一步，上述所述抗冲改性剂为氯化聚乙烯、acr树脂和mbs树脂中的一种或几种。
进一步，上述所述的填料为经过硅烷偶联剂活化处理的碳酸钙或滑石粉，填料粒径为5～15μm。
进一步，上述所述的添加剂为硼砂。
一种高抗菌耐磨pvc树脂材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤(一)抗菌增塑剂的制备：
(1)将1份苯酐，3份油醇加入到反应容器中，混合均匀，升温至60-70℃，并加入催化剂和阻聚剂，待苯酐融化后，升温至85-90℃，继续搅拌4-6h后，冷却至室温，用乙酸乙酯萃取产物，再用水洗2～3次，过滤，干燥，减压蒸馏去除溶剂，得到中间产物；
(2)惰性气体保护条件下，将1份步骤(1)的中间产物加入到反应容器中，再加入其质量2倍的溶剂，搅拌混合均匀，然后加入催化剂和阻聚剂，室温搅拌1-2h，然后升温至70℃，将3份n-(4-氨基苯基)-2-羟基苯甲酰胺溶解在其质量2倍的溶剂中后逐滴滴入反应器中，在4h内滴完，将反应体系快速升温至85-90℃，继续搅拌反应10-15h后，冷却至室温，去离子水洗2～3次，再用饱和氯化钠溶液洗2～3次，无水硫酸镁干燥油相，减压旋蒸去除溶剂，得到pvc用抗菌增塑助剂；
步骤(二)填料表面处理：
将碳酸钙或滑石粉加入到硅烷偶联剂的溶液中，在80℃下搅拌反应3-4小时；然后过滤，真空干燥，研磨过筛，得到改性碳酸钙或改性滑石粉；所述硅烷偶联剂的质量为碳酸钙或滑石粉质量的1～3％。
步骤(三)pvc树脂的制备：
(1)将原料按照各自的重量份配比在高速混合机中搅拌混合，先低速混合，后高速混合，混合速度500～800r/min，混合料的温度为100～110℃，搅拌混合30min，
(2)将混合料出料到冷却混合机中进行冷搅，待冷却至40℃，出料；
(3)冷却后的物料进入双螺杆挤出造粒机组，挤出机的温度第一阶段为100～120℃，第二阶段为150～165℃，第三阶段为140～150℃，机头温度为180℃，挤出料条后经过水冷切粒工艺和风冷干燥工艺，即得所述的一种高抗菌耐磨pvc树脂材料。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的一种高抗菌耐磨pvc树脂材料及其制备方法，选用不同聚合度的pvc树脂原料，便于产品的用途调整加工过程中pvc的粘度，不同聚合度的pvc分子链在熔融共混过程中相互作用，既能保证加工的可塑性，又能保证pvc树脂的力学强度，塑化时间短，加工使用过程中流平性较好。
(2)本发明的一种高抗菌耐磨pvc树脂材料及其制备方法，自制的抗菌增塑剂将抗菌功能助剂和促进塑化改性助剂一体化，增塑效果好，大分子结构使其在pvc树脂体系中不易析出，对于材料性能提高、功能增加、成本降低都有重要作用，配合添加剂硼砂，协同抗菌效果更显著(抗菌率可达到99％以上)，灭菌谱较广，大大提升了pvc的应用效果和应用领域，优秀的抑菌、杀菌性能使其可应用于医疗、生物、航空航天等领域。
(3)本发明的一种高抗菌耐磨pvc树脂材料及其制备方法，使用的润滑剂与抗冲改性剂在pvc树脂中具有较好的相容性，使两者的性能相互弥补，组合物的成份更均匀，质量更稳定，相互增强产生最佳的耐寒性、耐磨性，可在纺织、轻工等领域的纤维、包装等应用广泛。
(4)本发明的一种高抗菌耐磨pvc树脂材料及其制备方法，使用环保型的有机锡或钙锌稳定剂，提高了pvc高温加工过程的稳定性，改善其加工流动性，结合改性填料，改性填料与抗冲改性剂及基体树脂之间存在良好的界面相互作用，可有效传递应力，有效改善pvc体系的力学性能，从而显著提高pvc的冲击强度和拉伸性能，有利加工成型，良好的力学性能可在化工、轨道交通、新能源、电子等领域应用。
(5)本发明的一种高抗菌耐磨pvc树脂材料及其制备方法，方法简单易操作，制备工艺条件易控制，工艺环保无污染，制备效率高，原料价格和生产能耗都比较低，很适合规模化生产。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明制备的抗菌增塑助剂红外谱图。
图2是本发明制备的抗菌增塑助剂核磁谱图。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种高抗菌耐磨pvc树脂材料，是由以下重量份的成分组成：
pvc树脂100份、抗菌增塑剂30份、钙锌稳定剂10份、硬脂酸和单硬脂酸甘油酯质量按2:1比例复配的润滑剂3份、抗氧剂1076和抗氧剂dltdp质量按3:1比例复配的抗氧剂5份、acr树脂5份、粒径为5μm的改性碳酸钙15份、硼砂2份。
上述所述的pvc树脂为包含重量30％的平均聚合度为600的低聚合度pvc树脂，粒径是60μm，重量35％的平均聚合度为1300的中聚合度pvc树脂，粒径是40μm,重量35％的平均聚合度为2200的高聚合度pvc树脂，粒径是20μm，基于所述pvc树脂的总重量。
一种高抗菌耐磨pvc树脂材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤(一)抗菌增塑剂的制备：
(1)将1份苯酐，3份油醇加入到反应容器中，混合均匀，升温至60-70℃，并加入催化剂和阻聚剂，待苯酐融化后，升温至90℃，继续搅拌6h后，冷却至室温，用乙酸乙酯萃取产物，再用水洗2～3次，过滤，干燥，减压蒸馏去除溶剂，得到中间产物；
(2)惰性气体保护条件下，将1份步骤(1)的中间产物加入到反应容器中，再加入其质量2倍的溶剂，搅拌混合均匀，然后加入催化剂和阻聚剂，室温搅拌1-2h，然后升温至70℃，将3份n-(4-氨基苯基)-2-羟基苯甲酰胺溶解在其质量2倍的溶剂中后逐滴滴入反应器中，在4h内滴完，将反应体系快速升温至90℃，继续搅拌反应15h后，冷却至室温，去离子水洗2～3次，再用饱和氯化钠溶液洗2～3次，无水硫酸镁干燥油相，减压旋蒸去除溶剂，得到pvc用抗菌增塑助剂；
ftir(kbr)：3433cm-1为羟基特征峰，1716cm-1为酯羰基的伸缩振动吸收峰，2925cm-1和2854cm-1为助剂分子链上的甲基和亚甲基特征峰，1654cm-1为酰胺键特征峰，c-n特征峰1288cm-1，1600cm-1未出现碳碳双键的峰，说明双键反应完全，红外谱图中苯环的伸缩振动峰明显，如图1红外谱图所示。
核磁谱图如图1所示，核磁测试结果如下：
1h-nmr(400mhz,dmso-d6)δ11.13(p，2h)，9.93(n，2h)，8.05(m，2h)，7.89(l，2h),7.71(k，2h)，7.42(r，6h)，6.95(j，4h)，6.77(i，4h)，4.57(g，2h),4.33(f，4h),2..41(e，2h),1.78(d，4h),1.43(k，12h),7.71(b，22h),7.71(a，6h)。
步骤(二)填料表面处理：
将碳酸钙或滑石粉加入到硅烷偶联剂的溶液中，在80℃下搅拌反应3-4小时；然后过滤，真空干燥，研磨过筛，得到改性碳酸钙或改性滑石粉；所述硅烷偶联剂的质量为碳酸钙或滑石粉质量的3％。
步骤(三)pvc树脂的制备：
(1)将原料按照各自的重量份配比在高速混合机中搅拌混合，先低速混合，后高速混合，混合速度500～800r/min，混合料的温度为100～110℃，搅拌混合30min，
(2)将混合料出料到冷却混合机中进行冷搅，待冷却至40℃，出料；
(3)冷却后的物料进入双螺杆挤出造粒机组，挤出机的温度第一阶段为100～120℃，第二阶段为150～165℃，第三阶段为140～150℃，机头温度为180℃，挤出料条后经过水冷切粒工艺和风冷干燥工艺，即得所述的一种高抗菌耐磨pvc树脂材料。
实施例2-5和对比例1-4与实施例1不同之处如表1所述：
表1
实施例2-5和对比例1-4的一种高抗菌耐磨pvc树脂材料的制备方法与实施例1相同。
性能检测：对实施例1-5和对比例1-4获得的一种高抗菌耐磨pvc树脂材料进行测试，各个性能测试结果如表2所示：
表2性能分析数据
从表2的性能分析数据可以看出，本发明实施例制备的高抗菌耐磨pvc树脂材料增塑效果显著，耐寒性、耐磨性好，拉伸强度高，抗菌性能好，抗菌率均能达到99％以上，防污性均能达到4级，对比例由于核心组分的缺失，导致pvc树脂材料性能明显变差。
以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。