CN101456972B - Pvc用蒙脱土/稀土稳定剂及其制备方法 - Google Patents

Pvc用蒙脱土/稀土稳定剂及其制备方法 Download PDF

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PVC用蒙脱土/稀土稳定剂及其制备方法，其中稳定剂的重量份组成是，蒙脱土：100；有机稀土盐：1～40；分散介质：200～500；表面改性剂：1～10；辅助稳定剂：10～50；有机稀土盐由镧系无机稀土盐和长链脂肪酸进行有机化得到有机稀土盐；长链脂肪酸是环氧油酸，硬脂酸，月桂酸或柠檬酸；占有机稀土盐总质量的5％～40％。所述的长链脂肪酸占有机稀土盐总质量的20％～40％。本发明克服了传统稳定剂质软，紫外线吸收能力弱的缺点。具有良好的剥离性和高补强性，可有效提高PVC复合材料抗冲击性能，达到纳米填料良好增强增韧效果，并对紫外辐照具有良好的阻隔作用。适用对材料机械强度要求较高的PVC材料。

Description

PVC用蒙脱土/稀土稳定剂及其制备方法
技术领域
本发明公开的是一种PVC用蒙脱土/稀土盐稳定剂及其制备方法，是塑料复合的稳定剂及其制备方法，属于化工技术领域。
背景技术
众所周知，PVC树脂及其制品存在着热降解和老化的缺点，它的加工温度(160℃以上)比其分解温度(120～130℃)还高，因此要将PVC变成制品，就必须在PVC加工成型中添加热稳定剂，以延缓或阻止PVC树脂的热降解。
目前中国PVC制品中80％以上仍然使用毒性很大的铅系热稳定剂，而欧盟RoSH指令和中国建设部218号公告已经明确禁止铅系热稳定剂的使用，而目前铅的价格的大幅度的上涨也加速了铅系稳定剂的淘汰。铅系稳定剂的主要替代品——钙/锌稳定剂存在稳定效果差加热易变色等缺陷。
发明内容
本发明的目的正是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种不含铅，锡重金属盐，解决现有稳定剂的容易变色的缺点，无毒，高效，环保的PVC用蒙脱土/稀土稳定剂。其稳定剂是由蒙脱土与有机稀土盐及其辅助物质为材料，进行化学合成，改良处理，优化复配，插层等工艺制备。
完成本申请第1个发明任务的方案是，一种PVC用蒙脱土/稀土稳定剂，其特征在于，重量份组成如下，
蒙脱土            100
有机稀土盐        1～40
分散介质(溶剂)    200～500
表面改性剂        1～25
辅助稳定剂        10～50。
本申请推荐，所述PVC用蒙脱土/稀土稳定剂的质量组成是，
蒙脱土            100
有机稀土盐        20～40
分散介质(溶剂)    400～500
表面改性剂        5～10
辅助稳定剂        10-20。
本发明中有机稀土盐由镧系无机稀土盐和长链脂肪酸进行有机化得到有机稀土盐，所述的长链脂肪酸可以是环氧油酸，硬脂酸，月桂酸，柠檬酸等化合物；所述的长链脂肪酸占总质量的1％～40％。本申请推荐的比例是所述的长链脂肪酸占总质量的20％～40％
以上方案中，所述的蒙脱土是片层结构(天然片层结构)；
所述的分散介质为水，乙醇；
所述的表面改性剂为季戊四醇酯，三苯氧基磷或丙烯酸酯；
辅助稳定剂为二苯甲酰甲烷、硬脂酸和聚乙烯蜡或其复配物。
将无机稀土盐和长链脂肪酸进行有机化得到的有机稀土盐可以改善稀土和PVC基体的相容性，提高稀土盐的热稳定效率，良好的热传导性和化学稳定性。蒙脱土本身还具有抗紫外的作用，可以大幅度延缓PVC产品的户外老化，蒙脱土主要应用于对产品颜色要求不高，但对产品耐热和耐候性要求较高的产品
完成本申请第2个发明任务的方案是，一种PVC用蒙脱土/稀土稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤如下，
(1).将长链脂肪酸，与水混合加热，再加入氧化钙、催化剂(Zn2+盐)，保温搅拌2～4小时；
所述长链脂肪酸∶水∶氧化钙∶催化剂的质量比为，1∶5∶0.04∶0.004。
(2).加入镧系或铈系的硝酸盐或盐酸盐，高速搅拌继续反应1～2小时，待形成均匀的物料；
所述长链脂肪酸与镧系或铈系的硝酸盐或盐酸盐的质量比为：1∶1.2。
(3).进过离心脱水，干燥，粉碎得到有机稀土盐。
(4).将上述有机稀土盐分散于蒙脱土中，加入溶剂作为分散介质(水或乙醇)搅拌1～2小时；
(5).经过有机化插层的工艺条件后，加入表面改性剂，搅拌20～30分钟，进行表面处理；
(6).加入辅助稳定剂，搅拌10～30分钟后，进行破碎，过筛，包装。
更具体和更优化地说，本发明操作步骤是：
(1).将长链脂肪酸50～200Kg，与其质量5倍的水混合加热，再加入氧化钙2～25kg，催化剂(Zn2+盐)0.2～0.5kg，保温搅拌2～4小时；
(2).加入镧系或铈系的硝酸盐或盐酸盐60～240kg，高速搅拌继续反应1～2小时，待形成均匀的物料；
(3).进过离心脱水，干燥，粉碎得到有机稀土盐。
将上述有机稀土盐1～40kg分散于100kg蒙脱土当中，加入500kg的溶剂作为分散介质(水或乙醇)搅拌1～2小时后，进过有机化插层的工艺条件后，加入表面改性剂1～10kg，搅拌20～30分钟，进行表面处理，加入其他辅助材料10～50kg搅拌10～30分钟后，进行破碎，过筛，包装。
在稀土热稳定剂中加入无机片层状填料如蒙脱土，不仅可以降低成本有利分散，还可以对HCl的扩散起到阻隔的作用，从而解决了稀土稳定剂作用速度慢的缺点，并对紫外光起吸收和屏蔽的作用，防止紫外光对产品的破坏，同时无机片层填料的加工过程中可以解离层纳米结构从而实现对产品机械性能的改良。
与目前正处于研发阶段的水滑石/稀土系热稳定剂相比，蒙脱土/稀土系稳定剂不仅有效克服了水滑石基类高聚物复合热稳定剂质软，紫外线吸收能力弱的缺点。蒙脱土自身具有良好的剥离性和高补强性，可有效提高PVC复合材料抗冲击性能，达到纳米填料良好增强增韧效果，并对紫外辐照具有良好的阻隔作用。，蒙脱土/稀土系稳定剂适用对材料机械强度要求较高的PVC材料的热稳定和补强性能的要求。
具体实施方式
实施例1
将环氧油酸50kg和水250kg，加热熔融后，在搅拌状态下加入催化剂(Zn2+盐)0.2kg，在70～85℃搅拌加入氧化钙2kg，保温搅拌2～4小时，加入硝酸镧120kg，室温搅拌2小时，形成均匀的物料，进过离心脱水，干燥，粉碎得到有机稀土盐。
将制备好的上述物料120kg分散到200kg蒙脱土中，加入200kg的溶剂作为分散介质(水或乙醇)搅拌2小时后，加入表面活性剂季戊四醇酯20kg，搅拌20min，加入硬脂酸15kg，聚乙烯蜡6kg，二苯甲酰甲烷2kg。捏合搅拌30min，进行表面处理，粉碎，过筛，包装。
实施例2
将环氧油酸45kg和水200kg，加热熔融后，在搅拌状态下加入催化剂(Zn2+盐)0.15kg，在70～85℃搅拌加入氧化钙1.6kg，保温搅拌2～4小时，加入硝酸铈80kg，室温搅拌2小时，形成均匀的物料，进过离心脱水，干燥得到有机稀土盐。
将制备好的上述物料100kg分散到250kg蒙脱土中，加入500kg的溶剂作为分散介质(水或乙醇)搅拌2小时后，加入表面活性剂三苯氧基磷25kg，搅拌20min，加入硬脂酸15kg，二苯甲酰甲烷2kg。捏合搅拌30min，进行粉碎，过筛，包装。
实施例3
将月桂酸50kg和水250kg，加热熔融后，在搅拌状态下加入催化剂(Zn2+盐)0.2kg，在70～85℃搅拌加入烧碱2kg，保温搅拌2～4小时，加入镧系或铈系的硝酸盐110kg，室温搅拌2小时，形成均匀的物料，进过离心脱水，干燥得到有机稀土盐。
将制备好的上述物料20kg分散到200kg蒙脱土中，加入500kg的溶剂作为分散介质(水或乙醇)搅拌2小时后，加入表面活性剂季戊四醇酯10kg，搅拌20min，加入硬脂酸15kg，聚乙烯蜡6kg，二苯甲酰甲烷2kg。捏合搅拌30min，进行粉碎，过筛，包装。
实施例4
将柠檬酸80kg和水250kg，加热熔融后，在搅拌状态下加入催化剂(Zn2+盐)0.2kg，在70～85℃搅拌加入烧碱2kg，保温搅拌2～4小时，加入镧系或铈系的硝酸盐120kg，室温搅拌2小时，形成均匀的物料，进过离心脱水，干燥得到有机稀土盐。
将制备好的上述物料2kg分散到200kg蒙脱土中，加入500kg的溶剂作为分散介质(水或乙醇)搅拌2小时后，加入表面活性剂季戊四醇酯10kg，搅拌20min，加入硬脂酸15kg，聚乙烯蜡6kg，二苯甲酰甲烷2kg。捏合搅拌30min，进行粉碎，过筛，包装。
实施例5
将月桂酸60kg和水250kg，加热熔融后，在搅拌状态下加入催化剂(Zn2+盐)0.3kg，在70～85℃搅拌加入烧碱2kg，保温搅拌2～4小时，加入镧系或铈系的盐酸盐120kg，室温搅拌2小时，形成均匀的物料，进过离心脱水，干燥得到有机稀土盐。
将制备好的上述物料120kg分散到200kg蒙脱土中，加入500kg的溶剂作为分散介质(水或乙醇)搅拌2小时后，加入表面活性剂三苯氧基磷2kg，搅拌20min，加入硬脂酸15kg，聚乙烯蜡6kg，二苯甲酰甲烷2kg。捏合搅拌30min，进行粉碎，过筛，包装。
实施例6
将环氧油酸50kg和水250kg，加热熔融后，在搅拌状态下加入催化剂(Zn2+盐)0.2kg，在70～85℃搅拌加入氧化钙2kg，保温搅拌2～4小时，加入硝酸镧120kg，室温搅拌2小时，形成均匀的物料，进过离心脱水，干燥，粉碎得到有机稀土盐。
将制备好的上述物料120kg分散到200kg蒙脱土中，加入500kg的溶剂作为分散介质(水或乙醇)搅拌2小时后，加入表面活性剂丙烯酸酯5kg，搅拌20min，加入硬脂酸15kg，聚乙烯蜡6kg，二苯甲酰甲烷2kg。捏合搅拌30min，进行表面处理，粉碎，过筛，包装。
实施例7
将环氧油酸50kg和水250kg，加热熔融后，在搅拌状态下加入催化剂(Zn2+盐)0.2kg，在70～85℃搅拌加入氧化钙2kg，保温搅拌2～4小时，加入硝酸镧120kg，室温搅拌2小时，形成均匀的物料，进过离心脱水，干燥，粉碎得到有机稀土盐。
将制备好的上述物料120kg分散到200kg蒙脱土中，加入1000kg的溶剂作为分散介质(水或乙醇)搅拌2小时后，加入表面活性剂丙烯酸酯5kg，搅拌20min，加入硬脂酸40kg，聚乙烯蜡50kg，二苯甲酰甲烷10kg。捏合搅拌30min，进行表面处理，粉碎，过筛，包装。
实施例8
将环氧油酸50kg和水250kg，加热熔融后，在搅拌状态下加入催化剂(Zn2+盐)0.2kg，在70～85℃搅拌加入氧化钙2kg，保温搅拌2～4小时，加入硝酸镧120kg，室温搅拌2小时，形成均匀的物料，进过离心脱水，干燥，粉碎得到有机稀土盐。
将制备好的上述物料120kg分散到200kg蒙脱土中，加入600kg的溶剂作为分散介质(水或乙醇)搅拌2小时后，加入表面活性剂丙烯酸酯2kg，搅拌20min，加入硬脂酸50kg，聚乙烯蜡40kg，二苯甲酰甲烷10kg。捏合搅拌30min，进行表面处理，粉碎，过筛，包装。

Claims (6)

1.一种PVC用蒙脱土/稀土稳定剂，其特征在于，重量份组成如下，
Figure FSB00000488404000011
所述的分散介质为水或乙醇；
所述的有机稀土盐由镧系无机稀土盐和长链脂肪酸进行有机化得到有机稀土盐；
所述的表面改性剂为季戊四醇酯，三苯氧基磷或丙烯酸酯；
辅助稳定剂为二苯甲酰甲烷、硬脂酸和聚乙烯蜡或其复配物；
所述的长链脂肪酸是环氧油酸，硬脂酸，月桂酸或柠檬酸；
所述的长链脂肪酸占有机稀土盐总质量的5％～40％。
2.根据权利要求1所述的PVC用蒙脱土/稀土稳定剂，其特征在于，所述的长链脂肪酸占有机稀土盐总质量的20％～40％。
3.根据权利要求1所述的PVC用蒙脱土/稀土稳定剂，其特征在于，所述的蒙脱土是采用片层结构的蒙脱土。
4.根据权利要求1～3之一所述的PVC用蒙脱土/稀土稳定剂，其特征在于，所述的重量份组成如下，
Figure FSB00000488404000012
Figure FSB00000488404000021
5.一种PVC用蒙脱土/稀土稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤如下，
(1).将长链脂肪酸，与水混合加热，再加入氧化钙、催化剂Zn2+盐，保温搅拌2～4小时；
所述长链脂肪酸∶水∶氧化钙∶催化剂的质量比为，1∶5∶0.04∶0.004；
所述的长链脂肪酸是环氧油酸，硬脂酸，月桂酸或柠檬酸；
所述的长链脂肪酸占有机稀土盐总质量的5％～40％；
(2).加入镧系的硝酸盐或盐酸盐，高速搅拌继续反应1～2小时，待形成均匀的物料；
长链脂肪酸与镧系的硝酸盐或盐酸盐的质量比为：1∶1.2；
(3).经过离心脱水，干燥，粉碎得到有机稀土盐；
(4).将上述有机稀土盐分散于蒙脱土中，加入溶剂水或乙醇作为分散介质，搅拌1～2小时；
(5).经过上述有机化插层后，加入表面改性剂，搅拌20～30分钟，进行表面处理；
(6).加入辅助稳定剂，搅拌10～30分钟后，进行破碎，过筛，包装。
6.根据权利要求5所述的PVC用蒙脱土/稀土稳定剂的制备方法，其特征在于，
所述的表面改性剂为季戊四醇酯，三苯氧基磷或丙烯酸酯；
所述的辅助稳定剂为二苯甲酰甲烷；
所述的催化剂为Zn2+盐。
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