本發明屬于復合材料領域，具體涉及一種抗菌聚氯乙烯材料及其制備方法。
背景技術：
聚氯乙烯材料是使用量最大的通用塑料之一。聚氯乙烯由氯乙烯在引發劑作用下聚合而成，聚合物的分子量一般在5萬到12萬。聚氯乙烯材料具有較好的機械性能，阻燃性能和介電性能良好。但普通的聚氯乙烯材料缺乏較高的抗菌性能。因此在抗菌要求較高的環境下使用時存在一定性能缺陷。
常用的抗菌改性材料為添加銀離子抗菌劑，銀離子抗菌劑雖然有較好的抗菌效果，但價格較高，使用過程中的抗菌效率相對較低。且金屬銀分散到塑料材料中后，后期很難進行回收，對資源浪費較大。
如能開發出一種抗菌性能力強，抗菌效果持久，成本較低的聚氯乙烯抗菌材料，將有較高的市場價值。
技術實現要素：
為解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明的目的是提供一種抗菌聚氯乙烯材料及其制備方法。
本發明的技術方案如下：
一種抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的組分制成：.
優選的，所述的聚氯乙烯的粘度為96～126。
優選的，所述的穩定劑選自二堿式亞磷酸鉛或三堿式亞磷酸鉛。
優選的，所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯。
優選的，所述的偶聯劑選自γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一種或一種以上；
優選的，所述的增塑劑選自柏木油，蓖麻油、綠芥末精油中的一種或一種以上。
PVC材料為硬質材料，加入增塑劑可以增強PVC的抗沖擊性能，同時柏木油，蓖麻油、綠芥末精油作為天然原料，本身具有一定的抗菌作用，同時在聚氯乙烯材料加工的過程中還可以起到增塑的作用。
優選的，所述的有機抗菌劑按照以下方法制得：將1～5g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶劑中，加入1～5g芐基二甲基十二烷基氯化銨，加熱至50～80℃攪拌15～30min，過濾，洗滌干燥得到復合微粒；按重量份秤取復合微粒5份，殼聚糖1～3份，山梨酸鉀0.2～0.8份，混合均勻制得所述抗菌劑；優選的，所述的殼聚糖為2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖。
優選的，所述的無機抗菌劑為光催化型無機抗菌劑與片狀無機填料按重量比為1：(1～3)的混合物。
優選的，所述的光催化型無機抗菌劑選自氧化鋅、二氧化硅或銳鈦型二氧化鈦中的一種或一種以上；
所述的片狀無機填料選自片狀蒙脫土、片狀硅酸鹽、片狀石墨中的一種 或一種以上。
氧化鋅、二氧化硅和銳鈦型二氧化鈦屬于光催化型無機抗菌劑，在光照后能產生高度活性的空穴電子對，進而在產品表面生成強氧化性的·OH自由基，從而在短時間內殺死與其接觸的細菌。
無機抗菌劑中采用光催化型無機抗菌劑與片狀無機填料的混合物，片狀無機填料在聚氯乙烯材料中均勻分散后，可以起到一定的阻隔作用，使聚氯乙烯材料中的抗菌成分緩慢的釋放到聚氯乙烯材料的表面，從而延長了聚氯乙烯材料的有效抗菌時間。
一種上述抗菌聚氯乙烯材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按重量份秤取聚氯乙烯100份，穩定劑2～5份，潤滑劑0.2～0.8份，相容劑1～5份，偶聯劑0.4～1.5份，增塑劑2～8份，有機抗菌劑0.5～4份，無機抗菌劑8～25份，加入高速混合機中混合均勻；
(2)將混合均勻的混合料加入雙螺桿擠出機中，熔融擠出，造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。
優選的，所述的擠出機為錐形雙螺桿擠出機，擠出溫度為1700～220℃，螺桿轉速為20～40R/min。
優選的，所述的步驟(1)中先將無機抗菌劑與偶聯劑混合均勻后，再與其他組分進行混合。
先將無機抗菌劑與偶聯劑進行混合，可以較好的提高偶聯劑的偶聯效率，將有機抗菌劑與增塑劑混合均勻后從擠出機螺桿中部的喂料口加入擠出機中，可以保護抗菌劑，使其受熱時間縮短，減少在加工過程中的降解。
和現有技術相比，本發明的有益效果在于：
(1)聚氯乙烯材料低溫抗沖擊能力較差，加入增塑劑可以改善聚氯乙烯材料的抗沖擊性能，本發明在配方設計中充分考慮聚氯乙烯的材料特性，采用具有抗菌效果的增塑劑，配合有機抗菌劑和無機抗菌劑在保持聚氯乙烯材 料力學性能的同時提高了材料的抗菌效果。
(2)本發明中的無機抗菌劑中采用光催化型無機抗菌劑與片狀無機填料的混合物，片狀無機填料在聚氯乙烯材料中均勻分散后，可以起到一定的阻隔作用，使聚氯乙烯材料中的抗菌成分緩慢的釋放到聚氯乙烯材料的表面，從而延長了聚氯乙烯材料的有效抗菌時間。
(3)本發明的有機抗菌劑為高分子抗菌劑，高分子鏈段的存在不僅提升了抗菌劑與聚苯乙烯基體的相容性，而且高分子鏈段的存在也提高了抗菌劑的殺菌能力和有效殺菌的時間。
(4)本發明的聚氯乙烯材料中，并不采用銀離子系列的抗菌劑，大幅降低了原料成本。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步說明，實施例中除特殊說明外，含量均為重量份。
實施例1
一種抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的組分制成：.
其中，所述的聚氯乙烯的粘度為96；所述的穩定劑為二堿式亞磷酸鉛； 所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯；所述的偶聯劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述的增塑劑為柏木油；
所述的有機抗菌劑按照以下方法制得：將1g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶劑中，加入1g芐基二甲基十二烷基氯化銨，加熱至80℃攪拌30min，過濾，洗滌干燥得到復合微粒；按重量份秤取復合微粒5份，殼聚糖1份，山梨酸鉀0.2份，混合均勻制得所述抗菌劑；其中，所述的殼聚糖為2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖。
所述的無機抗菌劑為光催化型無機抗菌劑與片狀無機填料按重量比為1：1的混合物，所述的光催化型無機抗菌劑為氧化鋅；所述的片狀無機填料為片狀蒙脫土；
上述抗菌聚氯乙烯材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按上述配比秤取各原料，先將無機抗菌劑與偶聯劑加入高速混合機中混合均勻，再加入其他組分在高速混合機中混合均勻；
(2)將混合均勻的混合料加入錐形雙螺桿擠出機中，在170～220℃下熔融擠出，螺桿轉速為20R/min，擠出造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。
實施例2
一種抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的組分制成：.
其中，所述的聚氯乙烯的粘度為126；所述的穩定劑為三堿式亞磷酸鉛；所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯。所述的偶聯劑為N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷；所述的增塑劑為蓖麻油；
所述的有機抗菌劑按照以下方法制得：將5g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶劑中，加入5g芐基二甲基十二烷基氯化銨，加熱至50℃攪拌30min，過濾，洗滌干燥得到復合微粒；按重量份秤取復合微粒5份，殼聚糖3份，山梨酸鉀0.8份，混合均勻制得所述抗菌劑；其中，所述的殼聚糖為2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖。
所述的無機抗菌劑為光催化型無機抗菌劑與片狀無機填料按重量比為1：3的混合物，所述的光催化型無機抗菌劑為二氧化硅；所述的片狀無機填料為片狀硅酸鹽；
上述抗菌聚氯乙烯材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按上述配比秤取各原料，先將無機抗菌劑與偶聯劑加入高速混合機中混合均勻，再加入其他組分在高速混合機中混合均勻；
(2)將混合均勻的混合料加入錐形雙螺桿擠出機中，在170～220℃下熔融擠出，螺桿轉速為40R/min，擠出造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。
實施例3
一種抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的組分制成：.
其中，所述的聚氯乙烯的粘度為120；所述的穩定劑為二堿式亞磷酸鉛；所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯；所述的偶聯劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷；所述的增塑劑為綠芥末精油；
所述的有機抗菌劑按照以下方法制得：將3g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶劑中，加入3g芐基二甲基十二烷基氯化銨，加熱至50～860℃攪拌20min，過濾，洗滌干燥得到復合微粒；按重量份秤取復合微粒5份，殼聚糖2份，山梨酸鉀0.6份，混合均勻制得所述抗菌劑；其中，所述的殼聚糖為2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖。
所述的無機抗菌劑為光催化型無機抗菌劑與片狀無機填料按重量比為1：2的混合物，所述的光催化型無機抗菌劑為銳鈦型二氧化鈦；所述的片狀無機填料為片狀石墨；
上述抗菌聚氯乙烯材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按上述配比秤取各原料，先將無機抗菌劑與偶聯劑加入高速混合機中混合均勻，再加入其他組分在高速混合機中混合均勻；
(2)將混合均勻的混合料加入錐形雙螺桿擠出機中，在170～220℃下熔融擠出，螺桿轉速為30R/min，擠出造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。
實施例4
一種抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的組分制成：.
其中，所述的聚氯乙烯的粘度為110；所述的穩定劑為三堿式亞磷酸鉛；所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯；所述的偶聯劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷；所述的增塑劑為柏木油；
所述的有機抗菌劑按照以下方法制得：將2g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶劑中，加入2g芐基二甲基十二烷基氯化銨，加熱至60℃攪拌15min，過濾，洗滌干燥得到復合微粒；按重量份秤取復合微粒5份，殼聚糖2份，山梨酸鉀0.4份，混合均勻制得所述抗菌劑；其中，所述的殼聚糖為2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖。
所述的無機抗菌劑為光催化型無機抗菌劑與片狀無機填料按重量比為1：2的混合物，所述的光催化型無機抗菌劑為氧化鋅；所述的片狀無機填料為片狀蒙脫土；
上述抗菌聚氯乙烯材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按上述配比秤取各原料，先將無機抗菌劑與偶聯劑加入高速混合機中混合均勻，再加入其他組分在高速混合機中混合均勻；
(2)將混合均勻的混合料加入錐形雙螺桿擠出機中，在170～220℃下熔融擠出，螺桿轉速為25R/min，擠出造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。
對實施例中制得的抗菌聚氯乙烯材料進行性能測試，測試結果見表1。
表1
以上所述實施例只是本發明的較佳實例，并非來限制本發明實施范圍，故凡依本發明申請專利范圍所述的原理所做的等效變化或修飾，均應在本發明專利申請范圍內。