CN102516683A - 应用于pvc管材的新型钙锌稳定剂及其制备方法 - Google Patents

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朱西堂
咸春蕾
刘春信
张振国
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Abstract

本发明涉及一种应用于PVC管材的新型高效钙锌稳定剂及其制备方法，属于PVC加工助剂技术领域。该稳定剂配料质量百分组成如下：环氧有机酸钙14～18％、硬脂酸锌23～27％、β-二酮3～5％、硬脂酸9～13％、粉体石蜡9～13％、半精炼石蜡4～7％、水滑石15～18％、亚磷酸酯3～5％、季戊四醇酯4～7％和沸石5～8％。本发明使用环氧有机酸钙与硬脂酸锌有机结合，达到协同效应，增加了PVC在生产加工中的塑化性和抗老化性；使用沸石作为辅助热稳定剂，替代部分水滑石作用，达到吸收PVC热加工过程中释放的HCL气体的作用，抑制了PVC管材在生产加工中的热老化现象，降低物料总成本，其制备方法简单易行。

Description

应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种应用于PVC管材的新型高效钙锌稳定剂及其制备方法，属于PVC加工助剂技术领域。
背景技术
PVC是五大通用塑料之一，广泛应用于工业、建筑、农业等领域。尤其PVC管材的供应量逐年增加，使PVC稳定剂行业发展迅速，而传统的PVC热稳定剂主要有铅盐、金属皂类、有机锡类等。近年来，随着欧洲RoHS指令的颁布与实施以及人们环保意识的增强，研究者们逐渐开发出了各种各样的钙锌类稳定剂，但是存在着稳定性不理想，初期着色性差等特点，需与无机或有机等辅助稳定剂复配、通过组分之间的协同作用来改善其热稳定性。这就无形中增加了钙锌稳定剂的生产成本。而且，市场上的钙锌稳定剂多为以硬脂酸钙、硬脂酸锌作为主稳定剂，鉴于此，本文着重开发了一种应用于PVC管材上的以环氧大豆油酸钙和硬脂酸锌为主稳定剂的新型钙锌复合稳定剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于抑制PVC管材在生产加工中的热老化现象，降低物料总成本的应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂及其制备方法。
所述的应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂，其配料质量百分组成如下：
Figure BDA0000110925750000011
所述的环氧有机酸钙为环氧大豆油酸钙、环氧棉油酸钙、环氧蓖麻油酸钙或环氧动物油酸钙中的一种或多种。使用环氧有机酸钙，使PVC制品更具热稳定性和加工性，从而减少PVC加工助剂及增塑剂的添加量，起到降低物料总成本的作用，增加了PVC在生产加工中的塑化性和抗老化性。
所述的环氧有机酸钙可以自制也可以购买，自制的方法如下：将0.1mol环氧有机酸(环氧大豆油、环氧棉油酸、环氧动物油酸或环氧蓖麻油酸)溶解于250ml，75％的乙醇水溶液中，将混合液中加入0.32mol的片碱，在55℃环境下，生成环氧有机酸钠，使环氧有机酸钠与1.5mol的氯化钙溶液在室温下(25℃)发生复分解反应，提纯得到纯度为98.8％的环氧有机酸钙。
所述的β-二酮为二苯甲酰甲烷和/或硬脂酰苯甲酰甲烷。
所述的水滑石为镁铝水滑石、钙铝水滑石、钙镁铝水滑石中的一种或多种。
所述的亚磷酸酯为亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯一异辛酯或亚磷酸一苯二异辛酯中的一种或多种。
所述的应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂的制备方法，是向一定容积的高搅机中加入环氧有机酸钙、硬脂酸锌、水滑石、亚磷酸酯、β-二酮和沸石，开启高搅，均匀混合5～7分钟，停机加入硬脂酸、粉体石蜡、半精炼石蜡和季戊四醇酯。充分搅拌3～5分钟，出料，得到白色粉末状产品。
本发明具有如下有益效果：
本发明使用环氧有机酸钙与硬脂酸锌有机结合，达到协同效应，增加了PVC在生产加工中的塑化性和抗老化性；使用沸石作为辅助热稳定剂，替代部分水滑石作用，达到吸收PVC热加工过程中释放的HCL气体的作用，抑制了PVC管材在生产加工中的热老化现象，降低物料总成本，其制备方法简单易行。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1～7和对比例1～2
所述的应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂的制备方法，是向一定容积的高搅机中加入环氧有机酸钙、硬脂酸锌、水滑石、亚磷酸酯、β-二酮和沸石，开启高搅，均匀混合5～7分钟，停机加入硬脂酸、粉体石蜡、半精炼石蜡和季戊四醇酯。充分搅拌3～5分钟，出料，得到白色粉末状产品。
实施例1～7和对比例1～2均为按照上述工艺制得，配方如下表1：
表1配方表
将实施例1～7以及对比例1～2制备的物料各称取4份，分别加入以下PVC配方中，制成9份测试料，PVC配方表如下表2所示：
表2PVC配方表
  原料名称   份数
  PVC   100
  氧化聚乙烯蜡   0.4
  硬脂酸   0.4
  碳酸钙   10
  二氧化钛   5
  加工助剂ACR   1.5
  CPE   6
分别称取混合的测试料120g，在开放式双棍炼塑机中进行加工，双棍温度为195℃。按一定时间截取样片，利用白度测定仪进行白度测试，对比如下表3：
表3白度表
Figure BDA0000110925750000041
分别称取混合的测试料110g，经过双棍炼塑机、平板硫化机、万能制样机制作成样品条，经过冲击试验机、拉伸试验机得到冲击强度、拉伸强度如下表4：
表4冲击、拉伸强度表
  冲击强度(KJ/m2)   拉伸强度(KJ/m2)
  实施例1   8.24   28.3
  实施例2   8.23   28.6
  实施例3   8.21   28.1
  实施例4   8.20   28.1
  实施例5   8.26   28.3
  实施例6   8.25   28.4
  实施例7   8.23   28.2
  对比例1   8.24   28.0
  对比例2   8.23   28.4
从上表4见，本发明在PVC加工过程中，对产品的冲击强度、拉伸强度无明显影响。分别称取混合的测试料60g，在转矩流变仪中塑化300秒，塑化温度采用180℃，观察对比电脑记录的流变曲线，以及塑化料块的表面光洁度，以及料块边缘的平滑程度。对比如表5：
表5流变测试表
  料块表面平滑度   料块表面光洁度   料块边缘毛刺   料块颜色
  实施例1   光滑   较为光洁   较为光滑   白色
  实施例2   光滑   光洁有反光   光滑无毛刺   白色
  实施例3   光滑   较为光洁   较为光滑   白色
  实施例4   光滑   较为光洁   较为光滑   白色
  实施例5   光滑   光洁有反光   光滑无毛刺   白色
  实施例6   光滑   较为光洁   较为光滑   白色
  实施例7   光滑   光洁有反光   光滑无毛刺   白色
  对比例1   比较光滑   粗糙无反光   有毛刺、不光滑   略带黄色
  对比例2   比较光滑   粗糙无反光   有毛刺、不光滑   略带黄色
由此可见，本发明中的新型高效钙锌稳定剂可以明显改善PVC物料加工中的热老化现象，并且在提高PVC制品的塑化度的同时，对制品的抗冲击强度和抗拉伸强度方面没有影响。
原料名称及生产厂家如下表6所示。
表6原料生产厂家表
Figure BDA0000110925750000051
Figure BDA0000110925750000061
所述的环氧有机酸钙为自制，自制的方法如下：将0.1mol环氧有机酸(环氧大豆油、环氧棉油酸、环氧动物油酸或环氧蓖麻油酸)溶解于250ml，75％的乙醇水溶液中，将混合液中加入0.32mol的片碱，在55℃环境下，生成环氧有机酸钠，使环氧有机酸钠与1.5mol的氯化钙溶液在室温下(25℃)发生复分解反应，提纯得到纯度为98.8％的环氧有机酸钙。

Claims (6)

1.一种应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂，其特征在于其配料质量百分组成如下：
2.根据权利要求1所述的应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂，其特征在于所述的环氧有机酸钙为环氧大豆油酸钙、环氧棉油酸钙、环氧蓖麻油酸钙或环氧动物油酸钙中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂，其特征在于所述的β-二酮为二苯甲酰甲烷和/或硬脂酰苯甲酰甲烷。
4.根据权利要求1所述的应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂，其特征在于所述的水滑石为镁铝水滑石、钙铝水滑石、钙镁铝水滑石中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂，其特征在于所述的亚磷酸酯为亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯一异辛酯或亚磷酸一苯二异辛酯中的一种或多种。
6.一种权利要求1～5任一所述的应用于PVC管材的新型钙锌稳定剂的制备方法，其特征在于：向一定容积的高搅机中加入环氧有机酸钙、硬脂酸锌、水滑石、亚磷酸酯、β-二酮和沸石，开启高搅，均匀混合5～7分钟，停机加入硬脂酸、粉体石蜡、半精炼石蜡和季戊四醇酯。充分搅拌3～5分钟，出料，得到白色粉末状产品。
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