CN102351889B - 一种环状稀土热稳定剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环状稀土热稳定剂及其制备方法，属于化学试剂领域。本发明采用硝酸稀土、呋喃、顺丁烯二酸酐化学合成。本发明结构式中含有双键，可以吸收PVC分解脱出的HCl，显著提高热稳定性；结构式中含有多个O原子，易与稀土形成配合物，增加PVC的稳定性和提高塑化效率；同时显著提高低温抗冲击性、断裂伸长率；无毒、无铅、镉污染、无臭、无硫化污染、绿色环保，可适应各种无毒制品的生产要求；而且与PVC分散性、相容性好，提高了制品的熔融性和透明性；由于稀土的引入显著提高了PVC的抗氧性、抗紫外线辐射性、耐候性差等问题，降低了PVC加工制品的生产成本。本品适用于软质塑料、上水管材、注塑件等PVC制品的加工。

Description

一种环状稀土热稳定剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环状稀土热稳定剂及其制备方法，特别是涉及PVC材料热稳定剂，属于化学试剂领域。

背景技术

热稳定剂目前主要有铅类、金属皂类、有机锡类、稀土类、有机锑类五大类和有机辅助剂。铅盐类稳定剂存在毒性、且造成一系列环境问题，因此铅盐复合热稳定剂顺应趋势而诞生，虽然铅盐的使用量减少了，但仍存在毒害，镉铅热稳定剂的淘汰已是历史的必然。而有机锡虽然热稳定性高，污染危害小，但价格昂贵，成本高，且有异味，使其发展处于受限状态。稀土热稳定剂，使用效果不是很理想，性能有待改善。因此开发一种我国特有的性能高效、无毒、符合我国目前生产国情的低价稀土热稳定剂，实现我国稀土资源的高效利用，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、具有优良的热稳定性、无毒、无铅、镉污染、无臭、无硫化污染、绿色环保的，可适应各种软质塑料、上水管材、注塑件等无毒制品生产要求的一种环状稀土热稳定剂及其制备方法。

技术解决方案：

本发明一种环状稀土热稳定剂及其制备方法，其步骤如下：

1)将呋喃400～800g和顺丁烯二酸酐570～1150g混合，升温至50～60℃，恒温搅拌20～40min，然后冷却、研磨、制成2，5-二丁酸酐呋喃；

2)取2，5-二丁酸酐呋喃800～2000g和1.2～3kg去离子水加入带有磨碎机的反应器中，加热搅拌，温度达到70～90℃时，搅拌15～30min，加入摩尔浓度为2mol/L硝酸稀土溶液2～4L，待搅拌均匀后，在30～50min内加入摩尔浓度为0.5mol/L～1.5mol/L的氨水溶液20～40L，不断搅拌，恒温20～40min，趁热采用抽滤法分离，并以蒸馏水洗剂3～5次后，在120℃下烘干至恒重，研磨，既得产品。

本发明所述的一种环状稀土热稳定剂，添加的稀土离子既可以是单一稀土离子，也可以是共生稀土离子。

添加的稀土离子是指包含镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)或镥(Lu)，或一种以上混合物。

本发明采用顺丁烯酸酐做热稳定剂的反应物，顺丁烯酸酐是二元酸，可以显著减少酸的用量，而提高热稳定剂相对单位质量效果；易形成颗粒较小的稀土化合物，增加其在PVC中的分散度，提高效率，减少使用量；呋喃结构式中含有双键，可以吸收PVC分解脱出的HCl，提高热稳定性；呋喃中含有一个O原子，易与稀土形成配合物，增加PVC的稳定性和提高塑化效率；

采用本发明方法制备的热稳定剂，其环状结构和各基团间的相互协同作用，使稳定剂的功能得到显著提高，获得适用于PVC制品加工的高效热稳定剂。

本发明制备过程，合成工艺简单，减少了设备的容量和使用数量，缩短了反应时间，而且成品的纯度高；热稳定剂在制备过程中采用带磨碎机的反应设备，减小了制品的颗粒度，为后续的研磨节约了大量时间。稀土元素具有抗紫外线能力、强烈的络合配位能够很好地提高PVC的塑化时间、制品韧性和抗冲击强度。

本发明具有以下优点：

1.该热稳定剂，以水和有机溶剂作为反应介质，成本低，减少环境污染。

2.该热稳定剂无毒，无铅、镉污染，无臭，无硫化污染，绿色环保，且解决了传统单一热稳定剂初期着色性差、热稳定剂时间短、流动性差、耐候性弱等问题。

3.该热稳定剂颗粒小、结构式中含多个O元素易与稀土配合，能够很好的和PVC互溶，使复合热稳定剂能够充分的分散到PVC树脂中，减少了热稳定剂的用量、缩短了塑化时间、提高了韧性。

4.结构式中含有双键，能够显著提高热稳定剂的效果。

5.使用该热稳定剂后，PVC树脂加工时流动性、塑化效果提高，PVC树脂的后续加工性能得到改善；并且热稳定剂与PVC树脂界面结合较好，无析出、明显分层现象，使碳酸钙类型的增强剂添加量增加，制品的性能得到一定的提高。

6.本发明的制备方法操作简单，易于实施。

7.本发明与有机锡和硬脂酸稀土稳定剂对比表：按重量百分比

附图说明

图1为本发明环状稀土热稳定剂结构示意图。

具体实施方式

实施例1

1)将呋喃400g和顺丁烯二酸酐570g混合，升温至50℃，恒温搅拌20min，然后冷却、研磨、制成2，5-二丁酸酐呋喃，保存。

2)取2，5-二丁酸酐呋喃800g和1.2kg去离子水加入带有磨碎机的反应器中，加热搅拌，温度达到70℃时，搅拌15min，加入摩尔浓度为2mol/L硝酸镧溶液2L，待搅拌均匀后，在30min内加入摩尔浓度为0.5mol/L的氨水溶液20L，不断搅拌，恒温20min，采用抽滤法分离，并以蒸馏水洗剂3～5次后，在120℃下烘干至恒重，研磨，既得产品。

实施例2

1)将呋喃600g和顺丁烯二酸酐870g混合，升温至55℃，恒温搅拌30min，然后冷却、研磨、制成2，5-二丁酸酐呋喃，保存。

2)取2，5-二丁酸酐呋喃1400g和2.1kg去离子水加入带有磨碎机的反应器中，加热搅拌，温度达到80℃时，搅拌20min，加入摩尔浓度为2mol/L硝酸铈溶液3.5L，待搅拌均匀后，在25min内加入摩尔浓度为1mol/L的氨水溶液15L，不断搅拌，恒温30min，趁热采用抽滤法分离，并以蒸馏水洗剂3～5次后，在120℃下烘干至恒重，研磨，既得产品。

实施例3

1)将呋喃720g和顺丁烯二酸酐1044g混合，升温至58℃，恒温搅拌35min，然后冷却、研磨、制成2，5-二丁酸酐呋喃，保存。

2)取2，5-二丁酸酐呋喃1680g和2.52kg去离子水加入带有磨碎机的反应器中，加热搅拌，温度达到82℃时，搅拌25min，加入摩尔浓度为2mol/L硝酸镨溶液3.7L，待搅拌均匀后，在25min内加入摩尔浓度为1mol/L的氨水溶液18L，不断搅拌，恒温35min，趁热采用抽滤法分离，并以蒸馏水洗剂3～5次后，在120℃下烘干至恒重，研磨，既得产品。

实施例4

1)将呋喃800g和顺丁烯二酸酐1150g混合，升温至60℃，恒温搅拌40min，然后冷却、研磨、制成2，5-二丁酸酐呋喃，保存。

2)取2，5-二丁酸酐呋喃2000g和3kg去离子水加入带有磨碎机的反应器中，加热搅拌，温度达到85℃时，搅拌30min，加入摩尔浓度为2mol/L硝酸钕溶液2L和加入摩尔浓度为2mol/L硝酸镧溶液2L，待搅拌均匀后，在20min内加入摩尔浓度为1.55mol/L的氨水溶液6L，不断搅拌，恒温40min，趁热采用抽滤法分离，并以蒸馏水洗剂3～5次后，在120℃下烘干至恒重，研磨，既得产品。

Claims (3)

1.一种环状稀土热稳定剂的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：

1)将呋喃400～800g和顺丁烯二酸酐570～1150g混合，升温至50～60℃，恒温搅拌20～40min，然后冷却、研磨、制成2，5-二丁酸酐呋喃；

2)取2，5-二丁酸酐呋喃800～2000g和1.2～3kg去离子水加入带有磨碎机的反应器中，加热搅拌，温度达到70～90℃时，搅拌15～30min，加入摩尔浓度为2mol/L硝酸稀土溶液2～4L，待搅拌均匀后，在30～50min内加入摩尔浓度为0.5mol/L～1.5mol/L的氨水溶液20～40L，不断搅拌，恒温20min，采用抽滤法分离，并以蒸馏水洗剂3～5次后，在120℃下烘干至恒重，研磨，即得产品，产品结构式：

其中：RE为稀土离子。

2.根据权利要求1所述的一种环状稀土热稳定剂的制备方法，其特征在于，硝酸稀土中的稀土离子为单一稀土离子，或共生稀土离子。

3.根据权利要求2所述的一种环状稀土热稳定剂的制备方法，其特征在于，稀土离子包含La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，或一种以上上述稀土离子混合物。