CN103319811A - 一种有机盐热稳定剂的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机盐热稳定剂的合成方法。目前的一般PVC热稳定剂由传统有机酸金属皂与亚磷酸酯、抗氧剂等简单混合复配得到,其热稳定效果不是很理想。本发明采用的技术方案为:首先通过金属氧化物或者金属氢氧化物制备金属碱式碳酸盐,然后与有机酸/甘油混合物、分散剂反应得到有机酸金属盐,再与高碳异构醇、亚磷酸酯反应,真空脱除醇以及酚得到有机金属亚磷酸络合物,最后有机金属亚磷酸络合物与抗氧剂、辅助热稳定剂以及溶剂复配得到产品。本发明得到的有机盐热稳定剂减缓了“锌烧”现象的发生,提高了PVC制品的初期着色、透明性以及中长期稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工领域,尤其是一种有机盐热稳定剂的合成方法。
背景技术
含氯聚合物例如聚氯乙烯(PVC),由于其具有阻燃性能、高性能与低价的优势,所以广泛应用于建材、化工、包装、电气及其他行业。但是PVC在加工成型过程中会因为温度升高致使颜色加深,物理机械性能下降,甚至丧失使用价值,故通常加入稳定剂防止在PVC加工过程中因为高温导致其分解。
在PVC热稳定剂的早期发展过程中,一般是将传统有机酸金属皂与亚磷酸酯、抗氧剂等简单混合复配得到热稳定剂,效果不是很理想。
发明内容
本发明的目的是针对传统技术中存在的问题,提供一种有机盐热稳定剂的合成方法,其首先合成新型有机金属皂,然后合成金属有机基亚磷酸酯络合物,金属有机基亚磷酸酯络合物在分子内加强金属甘油盐/羧酸盐与亚磷酸酯之间的协同作用,以较大的改善PVC制品的初期着色、中长期稳定性以及透明性,同时减缓“锌烧”现象的发生。
为此,本发明采用如下的技术方案:一种有机盐热稳定剂的合成方法,其步骤如下:
1)往捏合釜内依次加入水和金属氧化物或者金属氢氧化物,通入CO2在100-140℃条件下反应1-6小时得到碱式碳酸盐,所述金属氧化物或者金属氢氧化物的金属选用钙、钡、镉、锌中的一种或多种;
2)往捏合釜内依次加入步骤1)得到的碱式碳酸盐、有机酸、甘油以及分散剂,在氮气保护下,在100-260℃下反应3-12小时得到有机酸金属盐;
3)反应釜中依次加入步骤2)得到的有机酸金属盐、高碳异构醇和亚磷酸酯,在100-200℃条件下反应3-12小时,真空脱除醇以及酚得到有机金属亚磷酸络合物;
4)反应釜中依次加入步骤3)得到的有机金属亚磷酸络合物、抗氧剂、辅助热稳定剂以及溶剂,在50-80℃复配得到产品有机盐热稳定剂。
上述合成方法中各步的反应方程式表示如下:
进一步,所述金属氧化物或者金属氢氧化物与水的摩尔比优选为1:3-5,所述金属氧化物或者金属氢氧化物与二氧化碳的摩尔比优选为1:0.5-1;所述的碱式碳酸盐与有机酸的摩尔比优选为1:6-7,所述的碱式碳酸盐与甘油的摩尔比优选为1:6-7;所述的分散剂与有机酸的质量比优选为1:1-2,所述的高碳异构醇与有机酸的质量比优选为1:0.5-1;所述的有机酸金属盐与亚磷酸酯的摩尔比优选为1:1-2。
进一步,所述的有机酸优选为C8-C24脂肪酸,碳链为直链或支链;或芳香酸。
进一步,所述的C8-C24脂肪酸优选为异辛酸、新癸酸、月桂酸、肉蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸中的一种或多种的混合物;所述的芳香酸优选为苯甲酸、对甲基苯甲酸、对乙基苯甲酸、对叔丁基苯甲酸中的一种或多种的混合物。
进一步,所述的分散剂优选为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚中的一种或多种的混合物。
进一步,所述的亚磷酸酯优选为亚磷酸三苯酯、亚磷酸一苯二异辛酯、亚磷酸二苯异辛酯、亚磷酸一苯二异癸酯、亚磷酸二苯一异癸酯、聚(二丙二醇)苯基亚磷酸酯、四苯基二丙二醇二亚磷酸酯、4,4'-亚丁基双-(3-甲基-6-叔丁苯基)-(十三烷基)亚磷酸酯、4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯、无酚亚磷酸酯中的一种或多种的混合物。
进一步,所述的有机盐热稳定剂优选为钙锌稳定剂,其各组分及其质量百分数为:钙有机基亚磷酸络合物30-55%、锌有机基亚磷酸络合物10-20%、抗氧剂1-10%、辅助热稳定剂1-5%、溶剂10-30%。
进一步,所述的有机盐热稳定剂优选为钡锌稳定剂,其各组分及其质量百分数为:钡有机基亚磷酸络合物55-70%、锌有机基亚磷酸络合物15-25%、抗氧剂1-10%、辅助热稳定剂1-5%、溶剂10-30%。
进一步,所述的辅助热稳定剂优选为硬脂酰苯甲酰甲烷、二苯甲酰甲烷、油酰苯甲酰甲烷或2-乙基己酰苯甲酰甲烷中的一种或多种的混合物;所述的溶剂优选为白油、无味煤油、变压器油中的一种或多种的混合物。
进一步,所述的抗氧剂优选为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、2,4-叔丁基-4-苯酚、硫代二丙酸双十二烷酯中的一种或多种的混合物。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:1.依次合成出新的稳定剂前体-碱式碳酸盐及有机酸金属盐;2.合成出新的稳定剂单体-金属甘油基亚磷酸酯络合物,即金属有机基亚磷酸酯络合物;3.本发明得到的金属甘油基亚磷酸酯络合物能很好的发挥金属甘油基与亚磷酸酯之间的协同作用,减缓“锌烧”现象的发生,提高PVC制品的初期着色、透明性以及中长期稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明有机盐热稳定剂的合成方法如下:
(1)在捏合釜中依次加入水、氧化锌,通入二氧化碳,在120℃温度下反应,氧化锌与水的摩尔比为1:4,氧化锌与二氧化碳的摩尔比为1:0.7,3小时后得到碱式碳酸锌。
(2)在捏合釜中依次加入碱式碳酸锌、异辛酸、甘油以及二乙二醇丁醚,在氮气保护200℃下反应8小时,得到异辛酸/甘油混合锌皂,碱式碳酸锌与异辛酸的摩尔比为1:6.5,碱式碳酸锌与甘油的摩尔比为1:6.5,二乙二醇丁醚与异辛酸质量比为1:1。
(3)在反应釜中依次加入异辛酸/甘油混合锌皂、异癸醇、亚磷酸三苯酯,在150℃条件下反应8小时,真空脱除醇以及酚得到异辛酸/甘油混合锌皂亚磷酸酯络合物,金属锌与亚磷酸三苯酯摩尔比为1:1,异癸醇与亚磷酸三苯酯质量比为1:1。
(4)在捏合釜中依次加入八水合氢氧化钡,通入二氧化碳,在125℃温度下反应,八水合氢氧化钡与二氧化碳的摩尔比为1:0.8,4小时后得到碱式碳酸钡。
(5)在捏合釜中依次加入碱式碳酸钡、油酸、甘油以及二乙二醇丁醚,在氮气保护220℃下反应7小时,得到油酸/甘油混合钡皂,碱式碳酸钡与油酸的摩尔比为1:7,碱式碳酸钡与甘油的摩尔比为1:7,二乙二醇丁醚与油酸质量比为1:1。
(6)在反应釜中依次加入油酸/甘油混合钡皂、异癸醇、亚磷酸三苯酯,在160℃条件下反应9小时,真空脱除醇以及酚得到油酸/甘油混合钡皂亚磷酸酯络合物;金属钡与亚磷酸三苯酯摩尔比为1:1,异癸醇与亚磷酸三苯酯质量比为1:1。
(7)在反应釜中依次加入异辛酸/甘油混合锌皂亚磷酸酯络合物、油酸/甘油混合钡皂亚磷酸酯络合物、硫代二丙酸双十二烷酯、2-乙基己酰苯甲酰甲烷以及变压器油在65℃复配得到钡锌液体稳定剂产品,其配方如下:
名称 | 比例/% |
异辛酸/甘油混合锌皂亚磷酸酯络合物 | 10 |
油酸/甘油混合钡皂亚磷酸酯络合物 | 55 |
硫代二丙酸双十二烷酯 | 3 |
2-乙基己酰苯甲酰甲烷 | 2 |
变压器油 | 25 |
实施例2
本发明有机盐热稳定剂的合成方法如下:
(1)在捏合釜中依次加入水、氧化锌,通入二氧化碳,在100℃温度下反应,氧化锌与水的摩尔比为1:3,氧化锌与二氧化碳的摩尔比为1:1,6小时后得到碱式碳酸锌。
(2)在捏合釜中依次加入碱式碳酸锌、月桂酸、甘油以及乙二醇丁醚,在氮气保护180℃下反应10小时,得到月桂酸/甘油混合锌皂,碱式碳酸锌与月桂酸的摩尔比为1:6,碱式碳酸锌与甘油的摩尔比为1:6,乙二醇丁醚与月桂酸质量比为0.8:1,乙二醇丁醚与月桂酸质量比为1:2。
(3)在反应釜中依次加入月桂酸/甘油混合锌皂、异十三醇、4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯,在180℃条件下反应4小时,真空脱除醇以及酚得到月桂酸/甘油混合锌皂亚磷酸酯络合物,金属锌与4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯摩尔比为1:1.2,异十三醇与4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯质量比为1:1.5。
(4)在捏合釜中依次加入一水合氢氧化钡,通入二氧化碳,在110℃温度下反应,一水合氢氧化钡与二氧化碳的摩尔比为1:0.6,5小时后得到碱式碳酸钡。
(5)在捏合釜中依次加入碱式碳酸钡、苯甲酸、甘油以及乙二醇丁醚,在氮气保护190℃下反应9小时得到苯甲酸/甘油混合钡皂,碱式碳酸钡与苯甲酸的摩尔比为1:6.8;碱式碳酸钡与甘油的摩尔比为1:6.8;乙二醇丁醚与苯甲酸质量比为1:2。
(6)在反应釜中依次加入苯甲酸/甘油混合钡皂、异十三醇、4,4'-亚丁基双-(3-甲基-6-叔丁苯基)-(十三烷基)亚磷酸酯,在160℃条件下反应9小时,真空脱除醇以及酚得到苯甲酸/甘油混合钡皂亚磷酸酯络合物;金属锌与4,4'-亚丁基双-(3-甲基-6-叔丁苯基)-(十三烷基)亚磷酸酯摩尔比为1:1.2,异十三醇与4,4'-亚丁基双-(3-甲基-6-叔丁苯基)-(十三烷基)亚磷酸酯质量比为1:1.5。
(7)在反应釜依次加入月桂酸/甘油混合锌皂亚磷酸酯络合物、苯甲酸/甘油混合钡皂亚磷酸酯络合物、2,4-叔丁基-4-苯酚、硬脂酰苯甲酰甲烷以及无味煤油在55℃复配得到钡锌液体稳定剂产品。
名称 | 比例/% |
月桂酸/甘油混合锌皂亚磷酸酯络合物 | 12 |
苯甲酸/甘油混合钡皂亚磷酸酯络合物 | 60 |
2,4-叔丁基-4-苯酚 | 7 |
硬脂酰苯甲酰甲烷 | 6 |
无味煤油 | 15 |
实施例3
本发明有机盐热稳定剂的合成方法如下:
(1)在捏合釜中依次加入水、氧化锌,通入二氧化碳,在200℃温度下反应,氧化锌与水的摩尔比为1:5,氧化锌与二氧化碳的摩尔比为1:1,5小时后得到碱式碳酸锌。
(2)在捏合釜中依次加入碱式碳酸锌、对叔丁基苯甲酸、甘油以及二丙二醇甲醚,在氮气保护260℃下反应6小时得到对叔丁基苯甲酸/甘油混合锌皂,碱式碳酸锌与月桂酸的摩尔比为1:7,碱式碳酸锌与甘油的摩尔比为1:7,二丙二醇甲醚与月桂酸质量比为0.6:1。
(3)在反应釜中依次加入对叔丁基苯甲酸/甘油混合锌皂、异十二醇、四苯基二丙二醇二亚磷酸酯,在120℃条件下反应10小时,真空脱除醇以及酚得到对叔丁基苯甲酸/甘油混合锌皂亚磷酸酯络合物;金属锌与四苯基二丙二醇二亚磷酸酯摩尔比为1:1.5,异十二醇与四苯基二丙二醇二亚磷酸酯质量比为1:1.2。
(4)在捏合釜中依次加入八水合氢氧化钡,通入二氧化碳,在110℃温度下反应,一水合氢氧化钡与二氧化碳的摩尔比为1:0.6;5小时后得到碱式碳酸钡。
(5)在捏合釜中依次加入碱式碳酸钡、苯甲酸、甘油以及乙二醇丁醚,在氮气保护190℃下反应9小时得到苯甲酸/甘油混合钡皂,碱式碳酸钡与苯甲酸的摩尔比为1:6.8;碱式碳酸钡与甘油的摩尔比为1:6.8;乙二醇丁醚与苯甲酸质量比为1:2。
(6)在反应釜中依次加入苯甲酸/甘油混合钡皂、异十三醇、4,4'-亚丁基双-(3-甲基-6-叔丁苯基)-(十三烷基)亚磷酸酯,在160℃条件下反应9小时,真空脱除醇以及酚得到苯甲酸/甘油混合钡皂亚磷酸酯络合物;金属锌与4,4'-亚丁基双-(3-甲基-6-叔丁苯基)-(十三烷基)亚磷酸酯摩尔比为1:1.2,异十三醇与4,4'-亚丁基双-(3-甲基-6-叔丁苯基)-(十三烷基)亚磷酸酯质量比为1:1.5。
(7)在反应釜中依次加入月桂酸/甘油混合锌皂亚磷酸酯络合物、苯甲酸/甘油混合钡皂亚磷酸酯络合物、2,4-叔丁基-4-苯酚、硬脂酰苯甲酰甲烷以及无味煤油在55℃复配得到钡锌液体稳定剂产品。
名称 | 比例/% |
月桂酸/甘油混合锌皂亚磷酸酯络合物 | 12 |
苯甲酸/甘油混合钡皂亚磷酸酯络合物 | 60 |
2,4-叔丁基-4-苯酚 | 7 |
硬脂酰苯甲酰甲烷 | 6 |
无味煤油 | 15 |
实施例4
本发明有机盐热稳定剂的合成方法如下:
(1)在反应釜中依次加入亚油酸、八水合氢氧化钡(八水合氢氧化钡与亚油酸的摩尔比为1:2.8)、三丙二醇甲醚(二丙二醇甲醚与亚油酸质量比为1.5:2),在180℃条件下反应4小时,真空脱水得到亚油酸钡皂。
(2)在反应釜中依次加入对甲基苯甲酸、氧化锌(氧化锌与对甲基苯甲酸的摩尔比为1:2.8)、三丙二醇甲醚(三丙二醇甲醚与对甲基苯甲酸质量比为1.5:2),在140℃条件下反应6小时,真空脱水得到对甲基苯甲酸锌皂。
(3)在反应釜中依次加入对乙基苯甲酸、氧化镉(氧化镉与对乙基苯甲酸的摩尔比为1:2.8)、三丙二醇甲醚(三丙二醇甲醚与对乙基苯甲酸质量比为1.5:2),在160℃条件下反应5小时,真空脱水得到对乙基苯甲酸镉皂。
(4)在反应釜中依次加入亚磷酸、4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯(摩尔比为1:2),在180℃条件下反应4小时,真空脱除醇以及酚得到酸式4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯。
(5)在反应釜中依次加入亚油酸钡皂和酸式4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯(八水氢氧化钡与酸式4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯摩尔比为1:2),在170℃反应4小时得到亚油酸钡亚磷酸络合物。
(6)在反应釜中依次加入对甲基苯甲酸锌皂和酸式4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯(氧化锌与酸式4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯摩尔比为1:2),在170℃反应4小时得到对甲基苯甲酸锌亚磷酸络合物。
(7)在反应釜中依次加入对乙基苯甲酸镉皂和酸式4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯(氧化镉与酸式4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯摩尔比为1:2),在170℃反应4小时得到对乙基苯甲酸镉亚磷酸络合物。
(8)在反应釜中依次加入亚油酸钡亚磷酸络合物、对甲基苯甲酸锌亚磷酸络合物、对乙基苯甲酸镉亚磷酸络合物、硫代二丙酸双十二烷酯、2-乙基己酰苯甲酰甲烷以及白油在85℃复配得到钡镉锌液体稳定剂产品。
名称 | 比例/% |
亚油酸钡亚磷酸络合物 | 44 |
对甲基苯甲酸锌亚磷酸络合物 | 13 |
对乙基苯甲酸镉亚磷酸络合物 | 20 |
硫代二丙酸双十二烷酯 | 6 |
2-乙基己酰苯甲酰甲烷 | 2 |
白油 | 15 |
Claims (10)
1.一种有机盐热稳定剂的合成方法,其方法如下:
1)往捏合釜内依次加入水和金属氧化物或者金属氢氧化物,通入CO2在100-140℃条件下反应1-6小时得到碱式碳酸盐,所述金属氧化物或者金属氢氧化物的金属选用钙、钡、镉、锌中的一种或多种;
2)往捏合釜内依次加入步骤1)得到的碱式碳酸盐、有机酸、甘油以及分散剂,在氮气保护下,在100-260℃下反应3-12小时得到有机酸金属盐;
3)反应釜中依次加入步骤2)得到的有机酸金属盐、高碳异构醇和亚磷酸酯,在100-200℃条件下反应3-12小时,真空脱除醇以及酚得到有机金属亚磷酸络合物,所述的高碳异构醇为C8-C15异构醇;
4)反应釜中依次加入步骤3)得到的有机金属亚磷酸络合物、抗氧剂、辅助热稳定剂以及溶剂,在50-80℃下复配得到产品有机盐热稳定剂。
2.根据权利要求1所述的有机盐热稳定剂的合成方法,其特征在于,所述金属氧化物或者金属氢氧化物与水的摩尔比为1:3-5,所述金属氧化物或者金属氢氧化物与二氧化碳的摩尔比为1:0.5-1;所述的碱式碳酸盐与有机酸的摩尔比为1:6-7,所述的碱式碳酸盐与甘油的摩尔比为1:6-7;所述的分散剂与有机酸的质量比为1:1-2,所述的高碳异构醇与有机酸的质量比为1:0.5-1;所述的有机酸金属盐与亚磷酸酯的摩尔比为1:1-2。
3.根据权利要求1所述的有机盐热稳定剂的合成方法,其特征在于,所述的有机酸为C8-C24脂肪酸,碳链为直链或支链;或芳香酸。
4.根据权利要求3所述的有机盐热稳定剂的合成方法,其特征在于,所述的C8-C24脂肪酸为异辛酸、新癸酸、月桂酸、肉蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸中的一种或多种的混合物;所述的芳香酸为苯甲酸、对甲基苯甲酸、对乙基苯甲酸、对叔丁基苯甲酸中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的有机盐热稳定剂的合成方法,其特征在于,所述的分散剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的有机盐热稳定剂的合成方法,其特征在于,所述的亚磷酸酯为亚磷酸三苯酯、亚磷酸一苯二异辛酯、亚磷酸二苯异辛酯、亚磷酸一苯二异癸酯、亚磷酸二苯一异癸酯、聚(二丙二醇)苯基亚磷酸酯、四苯基二丙二醇二亚磷酸酯、4,4'-亚丁基双-(3-甲基-6-叔丁苯基)-(十三烷基)亚磷酸酯、4,4'-对开异丙基二苯基C12-14-醇亚磷酸酯、无酚亚磷酸酯中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的有机盐热稳定剂的合成方法,其特征在于,所述的有机盐热稳定剂为钙锌稳定剂,其各组分及其质量百分数为:钙有机基亚磷酸络合物30-55%、锌有机基亚磷酸络合物10-20%、抗氧剂1-10%、辅助热稳定剂1-5%、溶剂10-30%。
8.根据权利要求1所述的有机盐热稳定剂的合成方法,其特征在于,所述的有机盐热稳定剂为钡锌稳定剂,其各组分及其质量百分数为:钡有机基亚磷酸络合物55-70%、锌有机基亚磷酸络合物15-25%、抗氧剂1-10%、辅助热稳定剂1-5%、溶剂10-30%。
9.根据权利要求1所述的有机盐热稳定剂的合成方法,其特征在于,所述的辅助热稳定剂为硬脂酰苯甲酰甲烷、二苯甲酰甲烷、油酰苯甲酰甲烷或2-乙基己酰苯甲酰甲烷中的一种或多种的混合物;所述的溶剂为白油、无味煤油、变压器油中的一种或多种的混合物。
10.根据权利要求1所述的有机盐热稳定剂的合成方法,其特征在于,所述的抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、2,4-叔丁基-4-苯酚、硫代二丙酸双十二烷酯中的一种或多种的混合物。
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