CN106046597A - 一种环保型改性膨润土pvc热稳定剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型改性膨润土PVC热稳定剂，属于膨润土深加工技术领域，所述环保型改性膨润土PVC热稳定剂是经过配料制浆、酸活化反应、压滤、碱化、碱性白土颗粒表面修饰、干燥、粉碎等步骤制成的。本发明生产的环保型改性膨润土PVC热稳定剂NaOH含量为42‑44wt%，活性指数为97%‑98%，热稳定时间为153‑163min；本发明生产的环保型改性膨润土PVC热稳定剂为负载型，吸附氯化氢后热稳定剂的形态保持不变，不会释放出盐或有机物污染PVC；本发明制备的环保型改性膨润土PVC热稳定剂无毒、无味，安全环保。

Description

一种环保型改性膨润土PVC热稳定剂
技术领域
本发明属于膨润土深加工技术领域，具体涉及一种环保型改性膨润土PVC热稳定剂。
背景技术
膨润土称为天然纳米材料、万用粘土。我国膨润土品质优良，矿储量居世界第二位，除少量出口作为有机膨润土的原料外，其余皆以膨润土粉和活性白土形式行销国内，这些产品属初级产品，经济效益不高，资源利用水平低。为了获得更大的经济效益，需要开发高科技含量的系列化新产品，拓展应用新领域。
专利申请文献“一种负载氢氧化钙活性白土的制备方法（申请号：201510081886.1）”公开了一种负载氢氧化钙活性白土的制备方法，所述的负载氢氧化钙活性白土是经过配料制浆、酸活化反应、第一次压滤、洗涤和第二次压滤、碱化、第三次压滤、干燥、粉碎等步骤制备的，该方法生产出来的碱性白土由于存在白度不高、碱容量低、质量不稳定等缺点，影响了其进一步应用。
PVC( 聚氯乙烯) 是由氯乙烯聚合反应生成的热塑性聚合物，由于其制品具有软硬度易调控、力学性能较好、耐腐蚀、电绝缘性好、透明性高以及价廉等优点，在建筑、轻工、化工、电子、航天、汽车、农业等领域中具有广泛的用途。但是，PVC在加工过程中容易发生热降解现象，产生氯化氢，并且氯化氢具有催化加速降解作用。因此，通常需要添加热稳定剂以抑制热降解，提高PVC制品的性能。
PVC热稳定剂一般为弱碱性物质，主要有铅盐类、金属皂类、有机物类及它们的混合物，这些热稳定剂在使用过程中，其活性组分直接与PVC接触，在PVC热成型加工后稳定剂与PVC部分分解释放出来的氯化氢反应，生成氯化物盐类，这些盐类对PVC的性能会产生影响。类水滑石PVC热稳定剂是一种层状弱碱材料，虽然其层间具有吸附氯化氢的能力，但其吸附容量不大，起活性组分的主要是其晶层，它与氯化氢反应后生成氯化铝和氯化镁，对PVC的导电、机械力学性能也产生影响。
目前我国PVC热稳定剂的产量不断增加，其中有毒、污染严重的铅系热稳定剂不但没有减少，反而有一定的增加，这对日益重视环境与安全的今天是格格不入的。膨润土、氢氧化钠都是无毒、无味的，使碱性白土作为热稳定剂有了良好的安全环保性基础。碱性白土中的氢氧化钠具有极强的吸附氯化氢能力，膨润土本身也具有材料填充剂功能，吸附氯化氢后的产物留在蒙脱石内，因而有望成为一种性能优良的热稳定剂。广西具有丰富膨润土资源，其中宁明县的膨润土矿最大，已探明储量为6.1亿吨，占全国储量的1/4，田东县的膨润土矿蒙脱石含量在80%以上。因此，开发环保型改性膨润土PVC热稳定剂，对开发当地丰富资源，发展地方经济具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种环保型改性膨润土PVC热稳定剂，以解决现有技术中碱性白土碱容量低、质量不稳定、亲油性差等问题。本发明制备的环保型改性膨润土PVC热稳定剂无毒、无味，安全环保，质量高。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其制备方法包括以下步骤：
S1：将膨润土和浓度为13%-16%的活性白土废水按重量比为1.6-2.2:10-14混合，在转速为200-500r/min下搅拌均匀，制得浆状物料A；
S2：将步骤S1制得的浆状物料A加入到浓度为11%-20%的无机混合酸中，所述无机混合酸为浓度12-18wt%的草酸、浓度32-36wt%的碳酸、浓度18-20wt%的草酸按体积比5-6:3-5:2-3组成的混合酸，浆状物料A与无机混合酸的重量比为1-3.2:4-16，在转速为200-550r/min下加入硫氢化铵搅拌，硫氢化铵与浆状物料A的重量比为1-2:50-150，加热至82-93℃，保持在82-93℃下反应1.2-3.2h，制得浆状物料B；
S3：将步骤S2制得的浆状物料B在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼A；
S4：向步骤S3制得的滤饼A加水搅拌溶解，加水量为滤饼A重量的6-7.5倍，搅拌溶解滤饼A完全后加入絮凝剂搅拌0.4-1.2h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼B；
S5：将步骤S4制得的滤饼B加水搅拌溶解，加水量为滤饼B重量的5-6.5倍，搅拌溶解滤饼A完全后，加入氢氧化钠溶液，制得浆物料C；
S6：将步骤S5制得的浆物料C在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼C；
S7：将步骤S6制得的滤饼C放在离心机中，在离心转速为3500-6000r/min下除水至滤饼C含水率≤5%后粉碎，所得粉碎物过筛，制得负载氢氧化钠活性白土。
S8：将步骤S7制得的碱性白土配成浓度为4%-12%的溶液，加入碱性白土质量14%-28%的色氨酸，在转速200-400r/min下搅拌反应75-120min，制得浆物料D；
S9：将步骤S8制得的浆物料D在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼D；
S10：将步骤S9制得的滤饼D放在离心机中，在离心转速为4000-6000r/min下除水至滤饼D含水率≤5%后粉碎，所得粉碎物过筛B，制得环保型改性膨润土PVC热稳定剂。
进一步地，步骤S4中所述絮凝剂包括有机絮凝剂和无机絮凝剂中的一种。
进一步地，所述有机絮凝剂包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙、丙烯酰胺中的一种。
进一步地，所述无机絮凝剂包括聚合硫酸铁、聚合硫酸铝中的一种。
进一步地，步骤S5中所述氢氧化钠溶液浓度为8%-12%。
进一步地，步骤S7中所述筛A的目数为300-600目。
进一步地，步骤S10中所述筛B的目数为200-500目。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明中加入还原剂可以将酸腐蚀设备产生的Fe3+还原为浅色的Fe2+，避免Fe3+带来的颜色影响活性白土的白度；
（2）本发明的碱性白土生产效率高，能耗和成本低；
（3）本发明生产的环保型改性膨润土PVC热稳定剂NaOH含量为42-44wt%，活性指数为97%-98%，热稳定时间为153-163min，说明本发明工艺生产的环保型改性膨润土PVC热稳定剂质量高且稳定；
（4）本发明采用离心法除水，效率高，使得整个生产工艺周期缩短；
（5）本发明所得废酸可回收再利用，有效减少酸和处理污水的成本，有利于节能减排；
（6）本发明把碱性白土颗粒的表面特性从亲水型转变为亲油型，能使环保型改性膨润土PVC热稳定剂与PVC相容性更好；
（7）本发明生产的环保型改性膨润土PVC热稳定剂为负载型，吸附氯化氢后热稳定剂的形态保持不变，不会释放出盐或有机物污染PVC；
（8）本发明生产的环保型改性膨润土PVC热稳定剂无毒、无味，安全环保；
（9）原料来源易得，且制备容易。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
一种环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其制备方法包括以下步骤：
S1：将膨润土和浓度为13%-16%的活性白土废水按重量比为1.6-2.2:10-14混合，在转速为200-500r/min下搅拌均匀，制得浆状物料A；
S2：将步骤S1制得的浆状物料A加入到浓度为11%-20%的无机混合酸中，所述无机混合酸为浓度12-18wt%的草酸、浓度32-36wt%的碳酸、浓度18-20wt%的草酸按体积比5-6:3-5:2-3组成的混合酸，浆状物料A与无机混合酸的重量比为1-3.2:4-16，在转速为200-550r/min下加入硫氢化铵搅拌，硫氢化铵与浆状物料A的重量比为1-2:50-150，加热至82-93℃，保持在82-93℃下反应1.2-3.2h，制得浆状物料B；
S3：将步骤S2制得的浆状物料B在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼A；
S4：向步骤S3制得的滤饼A加水搅拌溶解，加水量为滤饼A重量的6-7.5倍，搅拌溶解滤饼A完全后加入絮凝剂搅拌0.4-1.2h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼B，所述絮凝剂包括有机絮凝剂和无机絮凝剂中的一种，所述有机絮凝剂包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙、丙烯酰胺中的一种，所述无机絮凝剂包括聚合硫酸铁、聚合硫酸铝中的一种；
S5：将步骤S4制得的滤饼B加水搅拌溶解，加水量为滤饼B重量的5-6.5倍，搅拌溶解滤饼A完全后，加入氢氧化钠溶液，制得浆物料C；
S6：将步骤S5制得的浆物料C在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼C；
S7：将步骤S6制得的滤饼C放在离心机中，在离心转速为3500-6000r/min下除水至滤饼C含水率≤5%后粉碎，所得粉碎物过300-600目筛，制得负载氢氧化钠活性白土。
S8：将步骤S7制得的碱性白土配成浓度为4%-12%的溶液，加入碱性白土质量14%-28%的色氨酸，在转速200-400r/min下搅拌反应75-120min，制得浆物料D；
S9：将步骤S8制得的浆物料D在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼D；
S10：将步骤S9制得的滤饼D放在离心机中，在离心转速为4000-6000r/min下除水至滤饼D含水率≤5%后粉碎，所得粉碎物过200-500目筛，制得环保型改性膨润土PVC热稳定剂。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其制备方法包括以下步骤：
S1：将膨润土和浓度为15%的活性白土废水按重量比为2:12混合，在转速为400r/min下搅拌均匀，制得浆状物料A；
S2：将步骤S1制得的浆状物料A加入到浓度为15%的无机混合酸中，所述无机混合酸为浓度12wt%的草酸、浓度32wt%的碳酸、浓度18wt%的草酸按体积比5:3:2组成的混合酸，浆状物料A与无机混合酸的重量比为2:10，在转速为400r/min下加入硫氢化铵搅拌，硫氢化铵与浆状物料A的重量比为2:120，加热至85℃，保持在85℃下反应2.5h，制得浆状物料B；
S3：将步骤S2制得的浆状物料B在压力为0.92MPa下进行压滤，制得含水率为40%的滤饼A；
S4：向步骤S3制得的滤饼A加水搅拌溶解，加水量为滤饼A重量的7倍，搅拌溶解滤饼A完全后加入聚丙烯酸钠搅拌0.9h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.92MPa下进行压滤，制得含水率为38%的滤饼B；
S5：将步骤S4制得的滤饼B加水搅拌溶解，加水量为滤饼B重量的6倍，搅拌溶解滤饼A完全后，加入浓度为10%的氢氧化钠溶液，制得浆物料C；
S6：将步骤S5制得的浆物料C在压力为0.92MPa下进行压滤，制得含水率为39%的滤饼C；
S7：将步骤S6制得的滤饼C放在离心机中，在离心转速为5000r/min下除水至滤饼C含水率为4%后粉碎，所得粉碎物过500目筛，制得负载氢氧化钠活性白土。
S8：将步骤S7制得的碱性白土配成浓度为8%的溶液，加入碱性白土质量20%的色氨酸，在转速300r/min下搅拌反应100min，制得浆物料D；
S9：将步骤S8制得的浆物料D在压力为0.92MPa下进行压滤，制得含水率为40%的滤饼D；
S10：将步骤S9制得的滤饼D放在离心机中，在离心转速为5000r/min下除水至滤饼D含水率为3%后粉碎，所得粉碎物过400目筛，制得环保型改性膨润土PVC热稳定剂。
实施例2
一种环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其制备方法包括以下步骤：
S1：将膨润土和浓度为16%的活性白土废水按重量比为2.2:14混合，在转速为500r/min下搅拌均匀，制得浆状物料A；
S2：将步骤S1制得的浆状物料A加入到浓度为20%的无机混合酸中，所述无机混合酸为浓度18wt%的草酸、浓度36wt%的碳酸、浓度20wt%的草酸按体积比6:5:3组成的混合酸，浆状物料A与无机混合酸的重量比为3.2:16，在转速为550r/min下加入硫氢化铵搅拌，硫氢化铵与浆状物料A的重量比为2:150，加热至93℃，保持在93℃下反应1.2h，制得浆状物料B；
S3：将步骤S2制得的浆状物料B在压力为0.95MPa下进行压滤，制得含水率为45%的滤饼A；
S4：向步骤S3制得的滤饼A加水搅拌溶解，加水量为滤饼A重量的7.5倍，搅拌溶解滤饼A完全后加入聚合硫酸铁搅拌1.2h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.95MPa下进行压滤，制得含水率为45%的滤饼B；
S5：将步骤S4制得的滤饼B加水搅拌溶解，加水量为滤饼B重量的6.5倍，搅拌溶解滤饼A完全后，加入浓度为12%的氢氧化钠溶液，制得浆物料C；
S6：将步骤S5制得的浆物料C在压力为0.95MPa下进行压滤，制得含水率为45%的滤饼C；
S7：将步骤S6制得的滤饼C放在离心机中，在离心转速为6000r/min下除水至滤饼C含水率为5%后粉碎，所得粉碎物过600目筛，制得负载氢氧化钠活性白土。
S8：将步骤S7制得的碱性白土配成浓度为12%的溶液，加入碱性白土质量28%的色氨酸，在转速400r/min下搅拌反应75min，制得浆物料D；
S9：将步骤S8制得的浆物料D在压力为0.95MPa下进行压滤，制得含水率为45%的滤饼D；
S10：将步骤S9制得的滤饼D放在离心机中，在离心转速为6000r/min下除水至滤饼D含水率为5%后粉碎，所得粉碎物过500目筛，制得环保型改性膨润土PVC热稳定剂。
实施例3
一种环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其制备方法包括以下步骤：
S1：将膨润土和浓度为13%的活性白土废水按重量比为1.6:10混合，在转速为200r/min下搅拌均匀，制得浆状物料A；
S2：将步骤S1制得的浆状物料A加入到浓度为11%的无机混合酸中，所述无机混合酸为浓度15wt%的草酸、浓度34wt%的碳酸、浓度20wt%的草酸按体积比5:4:2组成的混合酸，浆状物料A与无机混合酸的重量比为1:4，在转速为200r/min下加入硫氢化铵搅拌，硫氢化铵与浆状物料A的重量比为1:50，加热至82℃，保持在82℃下反应3.2h，制得浆状物料B；
S3：将步骤S2制得的浆状物料B在压力为0.9MPa下进行压滤，制得含水率为32%的滤饼A；
S4：向步骤S3制得的滤饼A加水搅拌溶解，加水量为滤饼A重量的6倍，搅拌溶解滤饼A完全后加入丙烯酰胺搅拌0.4h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.9MPa下进行压滤，制得含水率为32%的滤饼B；
S5：将步骤S4制得的滤饼B加水搅拌溶解，加水量为滤饼B重量的5倍，搅拌溶解滤饼A完全后，加入浓度为8%的氢氧化钠溶液，制得浆物料C；
S6：将步骤S5制得的浆物料C在压力为0.9MPa下进行压滤，制得含水率为32%的滤饼C；
S7：将步骤S6制得的滤饼C放在离心机中，在离心转速为3500r/min下除水至滤饼C含水率为4%后粉碎，所得粉碎物过300目筛，制得负载氢氧化钠活性白土。
S8：将步骤S7制得的碱性白土配成浓度为4%的溶液，加入碱性白土质量14%的色氨酸，在转速200r/min下搅拌反应120min，制得浆物料D；
S9：将步骤S8制得的浆物料D在压力为0.9MPa下进行压滤，制得含水率为32%的滤饼D；
S10：将步骤S9制得的滤饼D放在离心机中，在离心转速为4000r/min下除水至滤饼D含水率为5%后粉碎，所得粉碎物过200目筛，制得环保型改性膨润土PVC热稳定剂。
实施例1-3中环保型改性膨润土PVC热稳定剂颗粒的含水量、NaOH含量、活性指数、热稳定时间分析结果见下表。
实施例 产品含水率（%） NaOH含量/wt% 活性指数/% 热稳定时间/min（180±1℃）
1 3 43 98 153
2 5 44 98 163
3 5 42 97 154
由上表可知，本发明制备的碱性白土产品含水率≤5%，NaOH含量为42-44wt%，活性指数为97%-98%，热稳定时间为153-163min，由此可见，本发明工艺生产的环保型改性膨润土PVC热稳定剂质量高且稳定。
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其特征在于：所述环保型改性膨润土PVC热稳定剂的制备方法包括以下步骤：
S1：将膨润土和浓度为13%-16%的活性白土废水按重量比为1.6-2.2:10-14混合，在转速为200-500r/min下搅拌均匀，制得浆状物料A；
S2：将步骤S1制得的浆状物料A加入到浓度为11%-20%的无机混合酸中，所述无机混合酸为浓度12-18wt%的草酸、浓度32-36wt%的碳酸、浓度18-20wt%的草酸按体积比5-6:3-5:2-3组成的混合酸，浆状物料A与无机混合酸的重量比为1-3.2:4-16，在转速为200-550r/min下加入硫氢化铵搅拌，硫氢化铵与浆状物料A的重量比为1-2:50-150，加热至82-93℃，保持在82-93℃下反应1.2-3.2h，制得浆状物料B；
S3：将步骤S2制得的浆状物料B在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼A；
S4：向步骤S3制得的滤饼A加水搅拌溶解，加水量为滤饼A重量的6-7.5倍，搅拌溶解滤饼A完全后加入絮凝剂搅拌0.4-1.2h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼B；
S5：将步骤S4制得的滤饼B加水搅拌溶解，加水量为滤饼B重量的5-6.5倍，搅拌溶解滤饼A完全后，加入氢氧化钠溶液，制得浆物料C；
S6：将步骤S5制得的浆物料C在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼C；
S7：将步骤S6制得的滤饼C放在离心机中，在离心转速为3500-6000r/min下除水至滤饼C含水率≤5%后粉碎，所得粉碎物过筛A，制得负载氢氧化钠活性白土。
2.S8：将步骤S7制得的碱性白土配成浓度为4%-12%的溶液，加入碱性白土质量14%-28%的色氨酸，在转速200-400r/min下搅拌反应75-120min，制得浆物料D；
S9：将步骤S8制得的浆物料D在压力为0.9-0.95MPa下进行压滤，制得含水率为32%-45%的滤饼D；
S10：将步骤S9制得的滤饼D放在离心机中，在离心转速为4000-6000r/min下除水至滤饼D含水率≤5%后粉碎，所得粉碎物过筛B，制得环保型改性膨润土PVC热稳定剂。
3.根据权利要求1所述的环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其特征在于，步骤S4中所述絮凝剂包括有机絮凝剂和无机絮凝剂中的一种。
4.根据权利要求3所述的环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其特征在于，所述有机絮凝剂包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙、丙烯酰胺中的一种。
5.根据权利要求3所述的环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其特征在于，所述无机絮凝剂包括聚合硫酸铁、聚合硫酸铝中的一种。
6.根据权利要求1所述的环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其特征在于，步骤S5中所述氢氧化钠溶液浓度为8%-12%。
7.根据权利要求1所述的环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其特征在于，步骤S7中所述筛A的目数为300-600目。
8.根据权利要求1所述的环保型改性膨润土PVC热稳定剂，其特征在于，步骤S10中所述筛B的目数为200-500目。
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