CN106432956A - 一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合pvc稳定剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用。具体为先用蒸馏水将氰尿酸，乙酸锌进行溶解，并在一定的温度下滴入一定量的NaOH溶液，待反应一段时间后，再加入乙酸钙（乙酸锌：乙酸钙=2:1），继续滴入NaOH溶液反应，反应完成后通过抽滤烘干。最终实现新型有机锌/钙复合稳定剂的合成制备。该复合稳定剂结合了氰尿酸钙盐的长期稳定性更好和氰尿酸锌盐的初期白度好的特点。相对于氰尿酸锌稳定剂有着更好的热稳定性能。且由于氰尿酸锌有很好的抑制“锌烧”的效果，因此能最大化的利用钙锌比例并同时实现锌盐和钙盐的制备。这种一步法制备工艺流程环保简单，生产效率高，具有广泛的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及化学稳定剂技术领域，具体设计一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是通用大品种高分子材料，2003年生产能力达3300万吨，已成为重要的化学建材(管材、门窗)。近年来我国PVC工业呈现蓬勃发展态势，PVC产量从2000年的265万吨上升到2003年的400多万吨，而表观消费量从2000年的450万吨上升到2003年的620万吨。预计2005年我国在建筑市场上PVC的消费量将达到500万吨。在2005年，总消费量将达到800万吨，将成为全球最大的PVC的消费国。发展PVC化学建材，成为节能，降耗，以塑代木，以塑代钢的优先选择途径之一，可缓解钢材，木材供需矛盾，有效实施生态林的保护，保护生态环境，具有重要意义。
由于PVC化学结构的限制，PVC最大缺点是热稳定性差，PVC在80℃左右即开始分解释放出HCL，远低于制品的成型加工温度。要使PVC顺利加工成制品必须加入热稳定剂，其中常用的稳定剂有铅盐，有机锡，Ba／Cd等，由于它们在生产，使用以及废弃后处置对环境和人体健康的影响逐步被禁止。因此开发高效环保型无毒稳定剂是PVC助剂工业发展的主要方向，受到人们的广泛重视，具有重要理论意义和实用价值。
PVC常用的稳定剂有铅盐类，金属皂类，有机锡类和复合稳定剂。这几类热稳定剂各有其特点。铅盐稳定剂虽然稳定效果最好，但对环境污染严重，会逐渐被限制使用。金属皂类稳定剂是高级脂肪酸金属盐的总称，最常用的是铅，钡，钙，镉，锌盐。钙盐主要的特点是长期稳定性好，但初期的着色会差一些。而锌盐则在初期有着不错的白度，但含量过高会容易导致“锌烧”的现象。正是由于这两点，使得钙锌稳定剂的锌含量不能过高，从而会影响制品的使用寿命，使得长期稳定性效果变差。
随着一些有毒的传统热稳定剂正在逐渐被淘汰，PVC热稳定剂的环保化已成为不可逆转的发展趋势。一般PVC热稳定剂的毒性都是因为稳定剂含有重金属引起的，而造成的环境污染也基本是重金属污染。所以目前新型稳定剂开发都极力避开重金属，这其中由于有机稳定剂完全不含有金属元素，能彻底解决重金属污染的问题引起了广泛的关 注。但纯有机的热稳定剂也有一个致命缺陷就是热稳定效果差，目前已有的有机热稳定剂一般都只是作为金属类热稳定剂的辅助稳定剂使用。随着对有机热稳定剂研究的深入，几年来不断有新型的有机热稳定被开发推出，其效果也越来越好，这其中就包括含氮类有机热稳定剂。含氮类有机热稳定剂在有机热稳定剂中稳定效果尤为突出，吸引了大量的专家学者的研究，有发展成为主稳定剂的趋势。
氰尿酸是一种典型的含氮有机物，以它作为原料可以合成数百种的精细化工品，其中包括异氰尿酸类，氰尿酸酯类，氰尿酸盐类及其它产品。在农药，医药，染料，材料和助剂等诸多领域均有着广泛的应用。用氰尿酸制备锌盐和钙盐，可以拥有较好的热稳定性能，且能与PVC较好的分散和相容。而氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂则可以很好的实现钙锌的最大比例，并且在使用的过程中不会发生像钙锌稳定剂的“锌烧”现象，稳定剂的长期稳定性也有着一定的提升。对于热稳定剂的发展有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的是设计一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，该复合稳定剂热稳定性高，能同时实现锌盐和钙盐的制备，且反应工艺简单环保，产率高，在应用于PVC制品行业具有较大的潜力。
本发明采用的技术方案如下：
一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于，制备步骤如下：
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂：
氰尿酸 10-15份
乙酸锌 5-10份
乙酸钙 2.5-5份
蒸馏水 100-150份
NaOH溶液 100-150份
按上述配比先将氰尿酸和乙酸锌加入一个250mL三口烧瓶中，而后用蒸馏水搅拌溶解，利用油浴锅加热到80℃开始反应，在反应开始的同时，向反应容器中滴加溶度为1mol／L的NaOH溶液，大约l小时后向三口烧瓶中加入乙酸钙（乙酸锌:乙酸钙=2:1），并继续滴加NaOH溶液，继续搅拌反应l小时后，终止反应，利用抽滤装置滤出滤饼，用蒸馏水洗净，烘干得到产物氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂。
2.如权利要求1所述的一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于：所述的氰尿酸为分析纯级别。
3.如权利要求1所述的一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于：所述的乙酸锌为乙酸锌为分析纯级别。
4.如权利要求1所述的一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于：所述的乙酸钙为分析纯级别。
5.如权利要求1所述的一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于：所述的蒸馏水为分析纯级别。
6.如权利要求1所述的一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于：所述的NaOH溶液的溶度为1mol/L（分析纯级别）。
上述技术方案得到的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂，在应用于PVC制品行业时，比目前常见的硬脂酸锌等金属皂类稳定剂以及氰尿酸锌稳定剂的热稳定性更好，该复合稳定剂结合了氰尿酸钙盐的长期稳定性更好和氰尿酸锌盐的初期白度好的特点，能最大程度的实现钙锌比例（乙酸锌:乙酸钙=2:1）的稳定效果，且反应过程简单易操作，是一种具有较高实用价值的工艺。
附图说明
图1为氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂的制备流程。
具体实施方式
实施例一
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂：
氰尿酸 10份
乙酸锌 5份
乙酸钙 2.5份
蒸馏水 100份
NaOH溶液 100份
按上述配比先将氰尿酸和乙酸锌加入一个250mL三口烧瓶中，而后用蒸馏水搅拌溶解，利用油浴锅加热到80℃开始反应，在反应开始的同时，向反应容器中滴加溶度为1mol／L的NaOH溶液，大约l小时后向三口烧瓶中加入乙酸钙（乙酸锌:乙酸钙=2:1），并继续滴加NaOH溶液，继续搅拌反应l小时后，终止反应，利用抽滤装置滤出滤饼，用蒸馏水洗净，烘干得到产物氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂。
实验及性能测试
按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和制备的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂混合：
PVC 100份
增塑剂 50份
填充剂 50份
氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂 3.6份
按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：
首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。
实施例二
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂：
氰尿酸 12份
乙酸锌 7份
乙酸钙 3.5份
蒸馏水 110份
NaOH溶液 100份
按上述配比先将氰尿酸和乙酸锌加入一个250mL三口烧瓶中，而后用蒸馏水搅拌溶解，利用油浴锅加热到80℃开始反应。在反应开始的同时，向反应容器中滴加溶度为1mol／L的NaOH溶液，大约l小时后向三口烧瓶中加入乙酸钙（乙酸锌:乙酸钙=2:1），并继续滴加NaOH溶液，继续搅拌反应l小时后，终止反应，利用抽滤装置滤出滤饼，用蒸馏水洗净，烘干得到产物氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂。
实验及性能测试
按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和制备的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂混合：
PVC 100份
增塑剂 50份
填充剂 50份
氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂 3.6份
按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：
首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。
实施例三
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂：
氰尿酸 13份
乙酸锌 8份
乙酸钙 4份
蒸馏水 120份
NaOH溶液 120份
按上述配比先将氰尿酸和乙酸锌加入一个250mL三口烧瓶中，而后用蒸馏水搅拌溶解，利用油浴锅加热到80℃开始反应，在反应开始的同时，向反应容器中滴加溶度为1mol／L的NaOH溶液，大约l小时后向三口烧瓶中加入乙酸钙（乙酸锌:乙酸钙=2:1），并继续滴加NaOH溶液，继续搅拌反应l小时后，终止反应，利用抽滤装置滤出滤饼，用蒸馏水洗净，烘干得到产物氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂。
实验及性能测试
按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和制备的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂混合：
PVC 100份
增塑剂 50份
填充剂 50份
氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂 3.6份
按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合。然后分别加入相对PVC质量的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：
首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。
实施例四
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂：
氰尿酸 14份
乙酸锌 9份
乙酸钙 4.5份
蒸馏水 135份
NaOH溶液 140份
按上述配比先将氰尿酸和乙酸锌加入一个250mL三口烧瓶中，而后用蒸馏水搅拌溶解，利用油浴锅加热到80℃开始反应，在反应开始的同时，向反应容器中滴加溶度为1mol／L的NaOH溶液，大约l小时后向三口烧瓶中加入乙酸钙（乙酸锌:乙酸钙=2:1），并继续滴加NaOH溶液，继续搅拌反应l小时后，终止反应，利用抽滤装置滤出滤饼，用蒸馏水洗净，烘干得到产物氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂。
实验及性能测试
按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和制备的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂混合：
PVC 100份
增塑剂 50份
填充剂 50份
氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂 3.6份
按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：
首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。
实施例五
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂：
氰尿酸 15份
乙酸锌 10份
乙酸钙 5份
蒸馏水 150份
NaOH溶液 160份
按上述配比先将氰尿酸和乙酸锌加入一个250mL三口烧瓶中，而后用蒸馏水搅拌溶解，利用油浴锅加热到80℃开始反应，在反应开始的同时，向反应容器中滴加溶度为1mol／L的NaOH溶液，大约l小时后向三口烧瓶中加入乙酸钙（乙酸锌:乙酸钙=2:1），并继续滴加NaOH溶液，继续搅拌反应l小时后，终止反应，利用抽滤装置滤出滤饼，用蒸馏水洗净，烘干得到产物氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂。
实验及性能测试
按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和制备的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂混合：
PVC 100份
增塑剂 50份
填充剂 50份
氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂 3.6份
按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合。然后分别加入相对PVC质量的氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：
首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。
对比例一
按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和硬脂酸锌稳定剂混合：
PVC 100份
增塑剂 50份
填充剂 50份
硬脂酸锌稳定剂 3.6份
按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的硬脂酸锌稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm 的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：
首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表7。
对比例二
按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和氰尿酸锌稳定剂混合：
PVC 100份
增塑剂 50份
填充剂 50份
氰尿酸锌稳定剂 3.6份
按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的氰尿酸锌稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm 的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：
首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。
实验结果表明，氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂的热稳定性要比一般的钙锌稳定剂和氰尿酸锌稳定剂好，并且具有环保，工艺简单的特点，在PVC热稳定剂行业有着较大的发展空间。
表1 塑料试片耐热性测试结果表
| 时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
| 实施例1 | ||||||||||
| 实施例2 | ||||||||||
| 实施例3 | ||||||||||
| 实施例4 | ||||||||||
| 实施例5 | ||||||||||
| 对比例1 | ||||||||||
| 对比例2 |
Claims (6)
1.一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于，制备步骤如下：
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂：
氰尿酸 10-15份
乙酸锌 5-10份
乙酸钙 2.5-5份
蒸馏水 100-150份
NaOH溶液 100-150份
按上述配比先将氰尿酸和乙酸锌加入一个250mL三口烧瓶中，而后用蒸馏水搅拌溶解，利用油浴锅加热到80℃开始反应，在反应开始的同时，向反应容器中滴加溶度为1mol／L的NaOH溶液，大约l小时后向三口烧瓶中加入乙酸钙（乙酸锌:乙酸钙=2:1），并继续滴加NaOH溶液，继续搅拌反应l小时后，终止反应，利用抽滤装置滤出滤饼，用蒸馏水洗净，烘干得到产物氰尿酸锌/氰尿酸钙复合稳定剂。
2.如权利要求1所述的一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于：所述的氰尿酸为分析纯级别。
3.如权利要求1所述的一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于：所述的乙酸锌为乙酸锌为分析纯级别。
4.如权利要求1所述的一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于：所述的乙酸钙为分析纯级别。
5.如权利要求1所述的一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于：所述的蒸馏水为分析纯级别。
6.如权利要求1所述的一步法制备氰尿酸锌/氰尿酸钙复合PVC稳定剂及其应用，其特征在于：所述的NaOH溶液的溶度为1mol/L（分析纯级别）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170222 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |