CN101857682B - Ca/Zn复合热稳定剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种Ca/Zn复合热稳定剂，是以高级脂肪酸、ZnO和Ca(OH)2合成Ca/Zn主稳定剂；辅以水滑石和类水滑石物质；再加入适量辅助稳定剂、抗氧剂、紫外吸收剂、润滑剂和滑石粉而成；其中，Ca/Zn主稳定剂占40-60％、水滑石和类水滑石物质占7-20％、辅助稳定剂8-30％、抗氧剂0.1-2.5％、紫外吸收剂0.1-1.5％、润滑剂1-15％和滑石粉1-15％；所述百分比为重量百分比。该稳定剂中水滑石与类水滑石物质以一定比例混入时，耐热性很好，刚果红变色时间可达到80分钟以上；该稳定剂可有效抑制聚氯乙烯(PVC)材料在成型加工时受热、摩擦、剪切等物理作用和使用过程中受光、热、氧等外界条件引起材料降解，避免制品劣化或老化，可防止PVC制品的性能下降。可替代传统的铅盐及价格昂贵的有机锡热稳定剂广泛应用于PVC加工成型方面，具有显著的社会效益及经济效益。

Description

Ca/Zn复合热稳定剂
技术领域：
本发明属于聚氯乙烯(PVC)加工助剂中复合型热稳定剂的制备工艺，具体涉及一种廉价、高效、环保的Ca/Zn复合热稳定剂。
技术背景：
聚氯乙烯(PVC)由于其良好的机械加工性能和低廉的价格，已广泛应用于工业、农业和国防等各个领域。近年来，世界对PVC的总需求量仍出现增长的趋势，但是由于PVC结构的特殊性，存在热稳定性较差，加工时易发生脱除HCl反应，生成不饱和共轭多烯，导致制品变色、变硬、烧焦。为了抑制材料在成型加工时受热、摩擦、剪切等物理作用和使用过程中受光、热、氧等外界条件引起材料降解，并造成制品劣化或老化，性能下降，需要在PVC制品中加入热稳定剂。
目前，用于PVC的热稳定剂主要有铅盐、金属皂类、有机锡类、稀土类以及复合热稳定剂。长期以来，铅盐类热稳定剂因其低廉的价格、优异的热稳定性，占据着热稳定剂市场的主要份额。但随着欧洲RoHS指令的颁布与实施，以及我国发展环境友好材料的强烈要求，含铅、隔等重金属盐稳定剂因污染环境和影响人体健康必将退出PVC市场。普通金属皂类用得比较多的是钙/锌皂体系，这类稳定剂无毒，符合环保要求，且有润滑性；但热稳定性不如铅盐，其热稳定效果与其用量有直接关系，随着用量增加会影响PVC制品的力学等等性能，并且这种稳定剂与PVC的兼容性也不好。有机锡类热稳定剂具有良好的热稳定性和耐候性，是目前应用最较广、效果最好的热稳定剂之一，但其成本高制约了有机锡类热稳定剂在PVC领域的广泛使用。
钙/锌复合稳定剂的最大优点是无毒，无污染，符合当今经济、社会发展对环境的要求，在欧美发达工业国家，钙锌复合热稳定剂已经代替铅盐类热稳定剂，成为主要的塑料热稳定剂添加剂。目前Ca/Zn类热稳定剂的主要不足之处在于后期热稳定性差，不能很好的满足需求。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种廉价、高效、环保的Ca/Zn复合热稳定剂；本发明的另一目的是提供一种制作成本低、工艺简单，且环保的Ca/Zn复合热稳定剂制备方法。
本发明的目的是这样实现的：Ca/Zn复合热稳定剂，其特征在于，以高级脂肪酸、ZnO和Ca(OH)2合成Ca/Zn主稳定剂；辅以水滑石和类水滑石物质；再加入适量辅助稳定剂、抗氧剂、紫外吸收剂、润滑剂和滑石粉而成；
其中，Ca/Zn主稳定剂占40-60％、水滑石和类水滑石物质占7-20％、辅助稳定剂8-30％、抗氧剂0.1-2.5％、紫外吸收剂0-1.5％、润滑剂1-15％和滑石粉0-15％；所述百分比为重量百分比。
进一步，所述高级脂肪酸为C12～C18脂肪酸的至少一种物质；
进一步，所述辅助稳定剂为硬脂酰苯甲酰甲烷、己二酸异戊四醇酯、季戊四醇邻苯二甲酸酯中的至少一种物质；
进一步，所述抗氧剂为抗氧剂618、抗氧剂626、抗氧剂1010、DLTP、抗氧剂1076中的至少一种物质；
所述Ca/Zn复合热稳定剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)Ca/Zn主稳定剂的制备
称取650-1500重量份的高级脂肪酸投入反应釜，加热熔化，开启搅拌；当温度达到115℃左右时，加入50-170重量份的ZnO，保持115℃左右温度反应；到反应液变成清淡或略带点蓝色时，将温度升至120℃左右，继续搅拌；同时加入50-200重量份的Ca(OH)2进行反应，直至没有气泡生成为止；如果反应液中有小白点可以略微升温反应，直至小白点消失；
(2)复合稳定剂的制备
将步骤(1)所得的反应液升温至125℃左右，将130-350重量份的水滑石和类水滑石物质投入其中，搅拌混匀，然后投入160-600重量份辅助稳定剂、2-50重量份抗氧化剂、0-30重量份紫外吸收剂、20-300重量份润滑剂和0-300重量份滑石粉，搅拌混匀；
(3)后处理步骤
将步骤(2)混匀后的料液冷却到95℃左右，即可卸料、冷却、粉碎、过筛并装袋。
相比现有技术，本发明具有如下优点：
1、该稳定剂中水滑石与类水滑石物质以一定比例混入时，耐热性很好，刚果红变色时间可达到80分钟以上，比目前其他环保、廉价的钙锌体系热稳定剂刚果红变色时间普遍延长40分钟以上，因此本发明具有显著的进步。
2、本发明所采用的原料均为常用物质，采购容易且成本较低；生成工艺简单；无毒，符合环保要求。
3、该稳定剂综合性能良好，能有效抑制聚氯乙烯(PVC)材料在成型加工时受热、摩擦、剪切等物理作用和使用过程中受光、热、氧等外界条件引起的降解，避免制品劣化或老化，防止PVC制品的性能下降；同时可以改善PVC材料在加工过程的一些缺陷，如表面粗糙、有气泡等。可替代传统的铅盐及价格昂贵的有机锡热稳定剂广泛应用于PVC加工成型方面，具有显著的社会效益及经济效益。
具体实施方式
实施例1：
称取1000kg的硬脂酸投入反应釜中，加热熔化，温度升至115℃左右时，加入57kg ZnO，保持温度反应，到反应液变成清淡或略带点蓝色，此时将温度升至120℃左右，继续搅拌，同时加入71.7kg Ca(OH)2进行反应，直至没有气泡生成为止，如果反应液中有小白点可以略微升温反应，直至小白点消失；继续升温至125℃左右，加入80kg水滑石和80kg类水滑石物质的混合物，搅拌均匀，然后投入辅助稳定剂硬脂酰苯甲酰甲烷150kg和己二酸异戊四醇酯305.7kg、抗氧化剂101019.8kg、紫外吸收剂UV5311.5kg和UV-3262.3kg、润滑剂PE-WAX 40kg和滑石粉79kg，搅拌混匀后，最后，冷却温度到95℃左右，卸料，冷却，粉碎，过筛，装袋。
实施例2：
称取1030kg的月桂酸投入反应釜中，加热熔化，温度升至115℃左右时，加入124.5kgZnO，保持温度反应，到反应液变成清淡或略带点蓝色，此时将温度升至120℃左右，继续搅拌，同时加入89kg Ca(OH)2进行反应，直至没有气泡生成为止，如果反应液中有小白点可以略微升温反应，直至小白点消失。继续升温至125℃左右，加入145kg水滑石和127.5kg类水滑石的混合物，搅拌均匀，然后投入辅助稳定剂硬脂酰苯甲酰甲烷220kg和己二酸异戊四醇酯259kg、抗氧化剂DLTP17.8kg、紫外吸收剂UV-5313.3kg、UV3263.4kg、润滑剂EVA3100.8kg和滑石粉90kg，搅拌混匀后，最后，冷却温度到95℃左右，卸料，冷却，粉碎，过筛，装袋。
实施例3：
称取654.1kg的月桂酸投入反应釜中，加热熔化，温度升至115℃左右时，加入74.5kgZnO，保持温度反应，到反应液变成清淡或略带点蓝色，此时将温度升至120℃左右，继续搅拌，同时加入60.3kgCa(OH)2进行反应，直至没有气泡生成为止，如果反应液中有小白点可以略微升温反应，直至小白点消失。继续升温至125℃左右，加入127.5kg水滑石和127.5kg类水滑石的混合物，搅拌均匀，然后投入辅助稳定剂己二酸异戊四醇酯263kg、抗氧化剂10107.3kg、紫外吸收剂UV-5311.5kg、UV3261.4kg、润滑剂PE-WAX 83.8kg和滑石粉60kg，搅拌混匀后。最后，冷却温度到95℃左右，卸料，冷却，粉碎，过筛，装袋。
按照一个国家标准聚氯乙烯热稳定性测试方法-刚果红法(GB2917-82)进行实验，测得实施例1、2、3所合成的混合热稳定剂的刚果红变色时间分别为82分钟，89分钟和86分钟。说明所述复合热稳定剂耐热性很好。采用本发明Ca/Zn复合热稳定剂，应用于可有效抑制聚氯乙烯(PVC)材料在成型加工时受热、摩擦、剪切等物理作用和使用过程中受光、热、氧等外界条件引起材料降解，避免制品劣化或老化，可防止PVC制品的性能下降。

Claims (4)

1.Ca/Zn复合热稳定剂，其特征在于，以高级脂肪酸、ZnO和Ca(OH)2合成Ca/Zn主稳定剂；辅以水滑石和类水滑石物质；再加入适量的辅助剂、辅助剂包括辅助稳定剂、抗氧剂和润滑剂；
其中，Ca/Zn主稳定剂占40-60％，水滑石和类水滑石物质占7-20％，辅助稳定剂占8-30％，抗氧剂0.1-2.5％，润滑剂占1-15％；所述辅助剂还包括紫外吸收剂0.1-1.5％和滑石粉1-15％；所述百分比为重量百分比。
2.根据权利要求1所述的Ca/Zn复合热稳定剂，其特征在于，所述高级脂肪酸为C12～C18脂肪酸的至少一种物质；
所述辅助稳定剂为硬脂酰苯甲酰甲烷、己二酸异戊四醇酯、季戊四醇邻苯二甲酸酯中的至少一种物质；
所述抗氧剂为抗氧剂618、抗氧剂626、抗氧剂1010、DLTP、抗氧剂1076中的至少一种物质；
所述润滑剂为EVA3、PE-WAX中的至少一种物质。
3.根据权利要求1所述的Ca/Zn复合热稳定剂，其特征在于，所述紫外吸收剂为UV-531、UV326、UV327、UV328中的至少一种物质。
4.根据权利要求1所述Ca/Zn复合热稳定剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)Ca/Zn主稳定剂的制备
称取650-1500重量份的高级脂肪酸投入反应釜，加热熔化，开启搅拌；当温度达到115℃时，加入50-170重量份的ZnO，保持115℃温度反应；到反应液变成清淡或略带点蓝色时，将温度升至120℃，继续搅拌；同时加入50-200重量份的Ca(OH)2进行反应，直至没有气泡生成为止；如果反应液中有小白点可以略微升温反应，直至小白点消失；
(2)复合稳定剂的制备
将步骤(1)所得的反应液升温至125℃，将130-350重量份的水滑石和类水滑石物质投入其中，搅拌混匀，然后投入160-600重量份辅助稳定剂、2-50重量份抗氧化剂、0-30重量份紫外吸收剂、20-300重量份润滑剂和0-300重量份滑石粉，搅拌混匀；
(3)后处理步骤
将步骤(2)混匀后的料液冷却到95℃，即可卸料、冷却、粉碎、过筛并装袋。
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