本发明属于pvc材料领域，具体涉及一种抗老化pvc材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、pvc（聚氯乙烯）具有良好的力学性能、耐溶剂性、阻燃性，且易于加工成型；其为无定型结构，但是其在高温（100℃以上）或长时间暴晒，会分解并产生氯化氢，还会通过内部自催化进一步分解，最终导致其变色、机械迅速下降，影响其继续使用。因此，亟需通过改进pvc材料的耐光、热等环境老化的性能，以使其使用寿命更长，拓宽其应用的范围和前景。
技术实现思路
1、针对上述现有技术涉及的pvc材料抗老化性能较差的问题，本发明提供一种抗老化pvc材料及其制备方法和应用，本发明的pvc材料抗老化性能较良好，可以解决pvc不耐热、光照的问题。
2、为了实现上述的目的，本发明将提供一种抗老化pvc材料，包括如下重量份的组分：pvc或pmma接枝pvc100份，增塑剂3-20份，稳定剂2-5份，4a沸石0.5-5份，纳米二氧化钛或pmma改性纳米二氧化钛1-3份，碱式硫酸镁晶须或pmma改性碱式硫酸镁晶须0.1-1.5份，相容剂0.2-2份，其它助剂0-5份。
3、在本发明的体系当中，4a沸石、纳米二氧化钛和碱式硫酸镁晶须三者共同存在时，可以显著的增加材料的热稳定性和耐光稳定性，同时，4a沸石、纳米二氧化钛和碱式硫酸镁晶须为无机填料，三者与pvc基体的相容性相对较好，且体系存在相容剂，材料的拉伸强度不会出现显著下降；其中，4a沸石具有多孔结构且呈弱碱性，可以明显中和吸收体系中的hcl；纳米二氧化钛对紫外光具有吸收作用，且其为纳米结构，比表面能较高，对其中的自由基、hcl等物质起到一定的吸附作用，整体可以明显抑制pvc的分解；碱式硫酸镁晶须呈弱碱性且为纤维状结构，可以起到中和hcl的作用，且其纤维状结构可以起到增强、增韧的作用；可能是纳米二氧化钛与4a沸石、碱式硫酸镁晶须协同穿插于pvc基体中，形成特定的骨架结构，不仅能够协同提高材料的光、热稳定性，而且不会导致材料的韧性和强度明显下降，仍能保持良好的力学性能。此外，pmma与pvc具有良好的相容性，对pvc接枝pmma和/或对二氧化钛和/或碱式硫酸镁晶须进行pmma改性，可以进一步提高组分之间的相容性，达到在材料具有良好的力学性能的基础上，提高材料的抗老化性能的目的。
4、本发明的体系中，pvc的具体种类没有特殊限制，可以采用纯pvc、接枝改性pvc等，pvc可以选择聚合度大于100，更进一步具体的可以选择聚合度为500-100。
5、优选地，所述pmma接枝pvc中pmma的接枝率为1-10wt.%，具体可以为1wt.%、2wt.%、3wt.%、4wt.%、5wt.%、6wt.%、7wt.%、8wt.%、9wt.%、10wt.%等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
6、优选地，pmma接枝pvc的制备方法包括如下步骤：将pvc粉与甲基丙烯酸甲酯（mma）的混合物在150-180℃下进行熔融挤出。
7、pvc基体经过pmma接枝后，能够明显提高材料的拉伸强度、抗老化性能。
8、优选地，所述4a沸石的比表面积为50-1000m2/g，具体可以为50m2/g、200m2/g、400m2/g、600m2/g、800m2/g、1000m2/g等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
9、优选地，所述纳米二氧化钛或pmma改性纳米二氧化钛，与碱式硫酸镁晶须或pmma改性碱式硫酸镁晶须的质量比为（1-1.8）：（0.4-1.2），具体可以为1:0.4、1:0.8、1:1.2、1.5:0.4、1.5:0.8、1.5:1.2、1.8:0.4、1.8:0.8、1.8:1.2等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
10、碱式硫酸镁晶须和纳米二氧化钛的质量比影响体系中的纳米二氧化钛、4a沸石、碱式硫酸镁晶须相互的配合效果，进而影响材料的光热稳定性及拉伸强度，本发明的发明人发现，在碱式硫酸镁晶须和纳米二氧化钛的质量比为（0.4-1.2）：（1-1.8）时，本发明的材料抗老化性能和拉伸强度更优。
11、优选地，所述纳米二氧化钛的平均粒径为100-1000nm，具体可以为100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
12、纳米二氧化钛的平均粒径对其分散在基体和穿插于4a沸石、碱式硫酸镁晶须形成的骨架结构的效果有影响，进而对材料的抗老化效果以及拉伸强度有影响，本发明的发明人发现，纳米二氧化钛的平均粒径在150-900nm时，可进一步提高材料的抗老化及拉伸强度。
13、优选地，所述pmma改性纳米二氧化钛的制备方法包括如下步骤：
14、（1）将纳米二氧化钛浸渍于环烷基咪唑啉季铵盐水溶液中，并在100-120℃下进行表面改性反应，得到表面改性纳米二氧化钛；
15、（2）将所述表面改性纳米二氧化钛、甲基丙烯酸甲酯和甲基乙烯基酮在紫外光照射下进行反应，得到pmma改性纳米二氧化钛。
16、优选地，步骤（1）中，所述环烷基咪唑啉季铵盐水溶液的浓度为1-10wt.%。
17、优选地，步骤（1）中，所述表面改性反应的时间为1-5h。
18、优选地，步骤（2）中，所述表面改性纳米二氧化钛、甲基丙烯酸甲酯和甲基乙烯基酮的质量比（400-600）:（100-200）:（1-5）。
19、优选地，步骤（2）中，所述反应的温度为50-70℃。
20、纳米二氧化钛经pmma接枝后，可以改善纳米二氧化钛与基体的相容性，不仅在一定程度上提高材料的抗老化性能，而且可以使得材料保持较优的拉伸强度。
21、优选地，所述pmma改性碱式硫酸镁晶须的制备方法包括如下步骤：
22、（1）将碱式硫酸镁晶须经过烘干，再研磨、水分散，得到碱式硫酸镁晶须浆料；
23、（2）将pmma和硬脂酸钙溶解于无水乙醇和甲苯溶剂中；再在避光条件下加入所述碱式硫酸镁晶须浆料进行反应，再经抽滤、干燥，得到pmma改性碱式硫酸镁晶须。
24、优选地，步骤（1）中，pmma和硬脂酸钙的质量比为1:（0.1-0.5）。
25、优选地，步骤（2）无水乙醇和甲苯溶剂中，无水乙醇和甲苯的体积比（1-5）:1。
26、优选地，步骤（2）中，所述反应的温度为60-90℃，所述反应的时间为20-60min。
27、优选地，步骤（2）中，所述反应的搅拌速率为100-500rpm。
28、碱式硫酸镁晶须都经pmma接枝后，可以改善碱式硫酸镁晶须与基体的相容性，不仅在一定程度上提高材料的抗老化性能，而且可以使得材料保持较优的拉伸强度。
29、优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
30、进一步优选地，所述马来酸酐接枝相容剂包括马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（abs-g-mah）、马来酸酐接枝聚乙烯（pe-g-mah）和马来酸酐接枝聚丙烯（pp-g-mah）中的至少一种。
31、相容剂可以明显改善体系中组分之间的相容性，改善组分之间相互配合的效果，不仅在一定程度上增加材料的抗老化性能，而且能明显提高材料拉伸强度。
32、优选地，所述稳定剂包括有机锡稳定剂、有机锌、有机钙稳定剂中的至少一种。
33、优选地，所述有机锡稳定剂包括二月桂酸二正辛基锡、甲基硫醇锡、双马来酸单丁酯二丁基锡、二(β-丁氧甲酰乙基)锡二(巯基乙酸异辛酯)中的至少一种。
34、稳定剂一方面可以吸收pvc热降解释放出的hcl，另一方面是消除体系中不稳定的氯原子等物质，起到钝化的效果，从而起到提高pvc稳定性的作用。
35、优选地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸酯、环氧类增塑剂中的至少一种
36、优选地，所述邻苯二甲酸酯包括邻苯二甲酸二辛酯、二异壬酯和二异癸酯，邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种。
37、本发明的体系中增添一定量的增塑剂可以提高材料的韧性、抗拉伸性能、耐候性，提高材料的综合性能。
38、优选地，所述其它助剂包括如下重量份的组分：色料0.1-2份，阻燃剂0.1-5份，润滑剂0.1-3份。
39、优选地，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸单甘油酯、硬脂酸醇、硬脂酸十八烷醇酯、油酸单甘油酯、蓖麻油酸单甘油酯中的至少一种。
40、本发明还可以添加一些其它助剂，如色料、阻燃剂等，可以提高材料的综合性能。
41、本发明还提供一种所述的抗老化pvc材料制备方法，包括如下步骤：将各原料依次经过混合均匀、熔融混炼、挤出成型，得到所述抗老化pvc材料。
42、优选地，所述熔融混炼的温度为160-200℃。
43、本发明还提供一种所述的抗老化pvc材料在制备医疗器械中的应用，具体可以包括人工透析器、血液氧合器、血液分离器和麻醉蒸发等设备的制备中。
44、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明通过4a沸石、纳米二氧化钛、碱式硫酸镁晶须和相容剂相互配合，在保持材料良好的力学性能的基础上，协同提高pvc材料的抗老化性能，以提高pvc材料的使用寿命，拓宽其应用场景。
1.一种抗老化pvc材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
2.如权利要求1所述的抗老化pvc材料，其特征在于，所述pmma接枝pvc中pmma的接枝率为1-10wt.%。
3.如权利要求1所述的抗老化pvc材料，其特征在于，所述纳米二氧化钛或pmma改性纳米二氧化钛，与碱式硫酸镁晶须或pmma改性碱式硫酸镁晶须的质量比为（1-1.8）：（0.4-1.2）。
4.如权利要求1所述的抗老化pvc材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
5.如权利要求1所述的抗老化pvc材料，其特征在于，所述纳米二氧化钛的平均粒径为100-1000nm。
6.如权利要求1所述的抗老化pvc材料，其特征在于，所述pmma改性纳米二氧化钛的制备方法包括如下步骤：
7.如权利要求1所述的抗老化pvc材料，其特征在于，所述pmma改性碱式硫酸镁晶须的制备方法包括如下步骤：
8.如权利要求1所述的抗老化pvc材料，其特征在于，包括如下的至少一项：
9.一种权利要求1-8任意一项所述的抗老化pvc材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料依次经过混合均匀、熔融混炼、挤出成型，得到所述抗老化pvc材料。
10.一种权利要求1-8任意一项所述的抗老化pvc材料在制备医疗器械中的应用。
