CN106432963A - 一种新型环保pvc异型材专用氰脲酸锌复合稳定剂的制备与应用 - Google Patents

一种新型环保pvc异型材专用氰脲酸锌复合稳定剂的制备与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化学稳定剂技术领域，具体设计一种新型环保PVC异型专用氰脲酸复合稳定剂的制备与应用。具体为用机械旋风研磨机对氰脲酸，氧化锌,硅烷偶联剂在催化剂（乙酸等)的特定条件下进行一定时间的粉碎研磨共混，以制得氰尿酸锌原料。这种研磨法制备的原料,因为不使用溶剂，从而避免了反应过程中溶剂对环境的污染，同时也降低了生产成本。且制备的氰尿酸锌稳定剂热稳定性比一般的钙锌稳定剂要好，能与PVC较好的相容和分散。是一种具有直接工业应用价值的制备方法，对PVC稳定剂的发展有着重要的意义。

Description

一种新型环保PVC异型材专用氰脲酸锌复合稳定剂的制备与 应用
技术领域
本发明涉及有机化合物合成技术领域，体设计一种新型环保PVC异型材专用氰脲酸复合稳定剂的制备与应用。
背景技术
聚氯乙烯[poly (vinyl choride)，PVC]是世界上用量最大的五大合成树脂之一，是由氯乙烯单体经自由基聚合反应生成的热塑性线性聚合物；PVC材料具有高强度、价格低廉，耐化学腐蚀性好、电绝缘性好以及难燃烧等优点，而且容易加工，可通过模压、层合、注塑等多种方式进行加工，广泛应用于工程建筑、食品包装、电气等行业的硬质和软制品；随着应用领域的进一步扩展，对PVC的需求将继续增加；二十世纪九十年代是高速发展期，1990～1999年我国的塑料管道保持良好增长势头，2003年PVC管道生产量达120多万吨，PVC管材占管材市场份额的70%。
尽管PVC本身具有优越的性能，但由于PVC高分子链结构中含有支化点、双键和引发剂残基等不稳定因素的存在，使得PVC分子链上的氯容易从分子链上脱出，加热至140℃时便会分解释放出氯化氢，随着加热时间延长或者温度升高，HCL大量脱出并积累在材料中，由于HCL对PVC降解具有催化作用，使得PVC降解速度大大加快，脱出HCL后分子链中大量形成具有生色的共轭双键，制品出现颜色急剧加深，物理机械性能下降的现象，甚至碳化直至丧生使用价值；因此，在PVC制品进行成型加工时，必须使用热稳定剂。
PVC行业中比较常用的热稳定剂有铅盐、有机锡类、金属皂类、稀土类以及钙锌类等稳定剂。铅盐类稳定剂曾是PVC最常用的热稳定剂，价格低廉，热稳定性好，但其毒性大，易对环境造成污染；有机锡类和金属皂类是目前较常用的无毒稳定剂；有机锡类价格高昂，考虑经济成本效益，其应用受到限制；金属皂类单独使用效果差，通常将主、辅金属皂和辅助稳定剂进行复配，获得复合热稳定剂；钙锌类热稳定剂不但可以取代铅镉盐类有毒稳定剂，而且具有相当好的热稳定性、光稳定性和透明性及着色力，是一种良好的无毒稳定剂。
氰尿酸锌复合稳定剂与PVC树脂加工过程中有很好的分散性、相容性、加工流动性，适应性广，制品表面光洁度优；热稳定性优良，初期色相小，无析出现象；不含重金属及其他有毒成分，无硫化现象；刚果红测试时间长，具有优良的电绝缘性，无杂质，具有高效耐候性；相比于硬脂酸锌，氰尿酸锌提高了锌含量，有很好的抑制锌烧的效果。
PVC配方体系设定和各种助剂的选取是保证PVC型材品质的重要因素，配方中除稳定体系外，润滑体系对异型材的加工性能及制品的外观和各项物性指标有很大影响；PVC异型材加工过程和制品的很多缺陷，都和润滑剂的选取和配比有着密切关系，因此润滑剂在PVC异型材配方中具有十分重要的作用；抗氧体系对异型材的使用寿命，抗老化性能有很大的影响。能够在加工生产过程中抑制PVC的氧化老化，因此抗氧剂在PVC异型材配方中具有十分重要的作用。
发明内容
本发明采用的技术方案如下：
一种新型环保PVC异型材专用氰脲酸复合稳定剂的制备与应用，其特征在于，制备步骤如下：
步骤一，氰脲酸锌的制备；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰尿酸锌稳定剂：
氰脲酸 62-67份
氧化锌 60-65份
硅烷偶联剂 0.1-0.3份
乙酸 3-5份
按上述配比将氰尿酸，氧化锌，硅烷偶联剂加入到机械旋风磨中，并在微波辐射，乙酸作为催化剂的特定条件下研磨共混60分钟，得到氰尿酸锌稳定剂
步骤二，复配；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取氰脲酸稳定剂：
氰脲酸锌 10-20份
辅助稳定剂 3-7份
润滑剂 10-20份
抗氧剂 3-5份
硬脂酸锌 10-20份
硬脂酸钙 1-10份
吸酸剂 20-80
按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，获得氰脲酸锌稳定剂制品。
所述辅助稳定剂为所述的用，其特征在于，所述辅助稳定剂主要有：亚磷酸三苯酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸三壬基苯酯、亚磷酸三辛酯、β-二酮及盐、乙酰丙酮盐、单双季戊四醇、氨基脲嘧啶及盐、脲嘧啶锌盐、脲嘧啶羧酸锌、二氢吡啶衍生物、含氮氨基化合物、巴豆酸酯衍生物、大豆蛋白衍生物、胰岛素衍生物、重氮衍生物、含多羟基化合物、抗氧剂1010、1076、268、光稳定剂，一种或多种组合物。
所述的润滑剂为外润滑剂和内润滑剂，硬脂酸丁酯、季戊四醇硬脂酸酯、脂肪酸复合酯、硬脂酸、液体白蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、合成蜡、费托蜡、微晶蜡、植物蜡、矿物蜡和季戊四醇复合酯中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂168中的任意一种。
所述吸酸剂为：碳酸钙、滑石粉、硅粉石、硅藻土、钙铝土、红坭、沸石、分子筛、水滑石等。
上述技术方案采用合成的氰脲酸锌为主要热稳定剂和有机辅助热稳定剂、润滑剂复配使用，在适当范围内可大幅提高氰脲酸锌的热稳定性，通用性强，改善了PVC塑料加工中的流动性和制品的脱模型，防止在机内或模具内因粘着而无法工作或产生缺陷，同时也提高了PVC异型材的耐老化性能。
具体实施方式
实施例一
步骤一，氰脲酸锌的制备；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰尿酸锌稳定剂：
氰脲酸 62-67份
氧化锌 60-65份
硅烷偶联剂 0.1-0.3份
乙酸 3-5份
按上述配比将氰尿酸，氧化锌，硅烷偶联剂加入到机械旋风磨中，并在微波辐射，乙酸作为催化剂的特定条件下研磨共混60分钟，得到氰尿酸锌稳定剂。
步骤二，复配；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取氰脲酸稳定剂：
氰脲酸锌 20份
硬脂酸锌 10份
硬脂酸钙 10份
辅助稳定剂 5份
润滑剂 20份
抗氧剂 5份
吸酸剂（沸石） 50 份
按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，获得氰脲酸锌稳定剂制品。
PVC异型材的制备
PVC 100份
加工助剂 1份
抗冲改性剂 6份
填充剂 16份
钛白粉 5 份
氰脲酸复配稳定剂 5份
将混合物在高速捏合机中捏合5-10min，再由锥形双螺杆挤出机挤出PVC窗用异型材，经真空定径后冷却成型，切割、工序后,得到新型PVC窗用异型材。
实施例二
步骤一，氰脲酸锌的制备；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰脲酸锌：
氰脲酸 62-67份
氧化锌 60-65份
硅烷偶联剂 0.1-0.3份
乙酸 3-5份
按上述配比将氰脲酸，氧化锌，硅烷偶联剂加入到机械旋风磨中，并在微波辐射，乙酸作为催化剂的特定条件下研磨共混60分钟，得到氰尿酸锌稳定剂。
步骤二，复配；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取氰脲酸稳定剂：
氰脲酸锌 15份
硬脂酸锌 15份
硬脂酸钙 10份
辅助稳定剂 5份
润滑剂 20份
抗氧剂 5份
吸酸剂（沸石） 50 份
按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，获得氰脲酸锌稳定剂制品。
实验及性能测试
PVC 100份
加工助剂 1份
抗冲改性剂 6份
填充剂 16份
钛白粉 5份
氰脲酸复配稳定剂 5份
将混合物在高速捏合机中捏合5-10min，再由锥形双螺杆挤出机挤出PVC窗用异型材，经真空定径后冷却成型，切割、工序后,得到新型PVC窗用异型材。
实施例三
步骤一，氰脲酸锌的制备；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰脲酸锌：
氰脲酸 62-67份
氧化锌 60-65份
硅烷偶联剂 0.1-0.3份
乙酸 3-5份
按上述配比将氰尿酸，氧化锌，硅烷偶联剂加入到机械旋风磨中，并在微波辐射，乙酸作为催化剂的特定条件下研磨共混60分钟，得到氰尿酸锌稳定剂。
步骤二，复配；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取氰脲酸稳定剂：
氰脲酸锌 10份
硬脂酸锌 20份
硬脂酸钙 10份
辅助稳定剂 5份
润滑剂 20份
抗氧剂 5份
吸酸剂（沸石） 50 份
按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，获得氰脲酸锌稳定剂制品。
实验及性能测试
PVC 100份
加工助剂 1份
抗冲改性剂 6份
填充剂 16份
钛白粉 5份
氰脲酸复配稳定剂 5份
将混合物在高速捏合机中捏合5-10min，再由锥形双螺杆挤出机挤出PVC窗用异型材，经真空定径后冷却成型，切割、工序后,得到新型PVC窗用异型材。
实施例四
步骤一，氰脲酸锌的制备；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰脲酸锌：
氰脲酸 62-67份
氧化锌 60-65份
硅烷偶联剂 0.1-0.3份
乙酸 3-5份
按上述配比将氰尿酸，氧化锌，硅烷偶联剂加入到机械旋风磨中，并在微波辐射，乙酸作为催化剂的特定条件下研磨共混60分钟，得到氰尿酸锌稳定剂。
步骤二，复配；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取氰脲酸稳定剂：
氰脲酸锌 5份
硬脂酸锌 25份
硬脂酸钙 10份
辅助稳定剂 5份
润滑剂 20份
抗氧剂 5份
吸酸剂 50 份
按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，获得氰脲酸锌稳定剂制品。
实验及性能测试
PVC 100份
加工助剂 1份
抗冲改性剂 6份
填充剂 16份
钛白粉 5份
氰脲酸复配稳定剂 5份
将混合物在高速捏合机中捏合10min，再由锥形双螺杆挤出机挤出PVC窗用异型材，经真空定径后冷却成型，切割、工序后,得到新型PVC窗用异型材。
对比例一
以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取钙锌稳定剂：
硬脂酸锌 30份
硬脂酸钙 10份
辅助稳定剂 5 份
润滑剂 20份
抗氧剂 5份
吸酸剂(沸石) 50 份
按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，获得氰脲酸锌稳定剂制品。
实验及性能测试
PVC 100份
加工助剂 1份
抗冲改性剂 6份
填充剂 16份
钛白粉 5份
钙锌复合稳定剂 5份
将混合物在高速捏合机中捏合10min，再由单螺杆挤出机挤出管型，经真空定径后冷却成型，切割、工序后，得到新型PVC管材。
刚果红法
刚果红法是测试PVC静态热稳定性，它反映了该热稳定剂对PVC的长期稳定性，将试样维持在材料规定的测试温度，测定分解出HCl导致刚果红试纸下边缘开始变蓝时所经过的时间，即为稳定时间，按GB/T2917.1-2002测试控制油浴温度为180±1,对每个样品进行三次刚果红测试，取平均值。
测试结果如表2所示：
初始变色时间/min 完全变色时间/min
实施例1 35.1 60.3
实施例2 30.2 49.5
实施例3 25.8 39.1
实施例4 20.2 36.0
对比例1 10.6 25.3
从上表可以看出本发明。从而使该方法制备的PVC稳定剂替代传统的稳定剂，生产方法简单，成本低，对环境无污染，有望替代传统的稳定剂成为无毒、廉价、高效的新型PVC稳定剂。
根据上述实施例和对比例的耐热性时间可以看出，本发明的环保PVC异型材专用氰脲酸锌复合稳定剂能较好的提高PVC制品的耐热性能，这表明该体系中氰脲酸锌、辅助热稳定剂和抗氧剂添加比例较为合适，并且体系中的润滑剂组分对PVC加工过程中的流动性也起到了一定的改善作用，提高了PVC异型材制品的加工热稳定性和加工流动性，使得产品的内在质量变好，同时也提高了外观质量，制品的耐老化性能得到提高，是一种较好的适用PVC异型材专用氰脲酸复合稳定剂的制备与应用。

Claims (6)

1.一种新型环保PVC异型材专用氰脲酸锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于，具体步骤为：
步骤一，氰脲酸锌的制备
以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取氰尿酸锌稳定剂：
氰尿酸 62-67份
氧化锌 60-65份
硅烷偶联剂 0.1-0.3份
乙酸 3-5份
按上述配比将氰尿酸，氧化锌，硅烷偶联剂加入到机械旋风磨中，并在微波辐射，乙酸作为催化剂的特定条件下研磨共混60分钟，得到氰尿酸锌稳定剂；
步骤二，复配反应；
以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取PVC异型材专用氰脲酸锌稳定剂：
氰脲酸锌 10-20份
辅助稳定剂 1-5份
润滑剂 10-20份
抗氧剂 1-5份
硬脂酸锌 10-20份
硬脂酸钙 1-10份
按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，获得氰脲酸锌稳定剂制品。
2.如权利要求一种新型环保PVC异型材专用氰脲酸锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于：所述辅助稳定剂为所述的辅助稳定剂，主要有亚磷酸三苯酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸三壬基苯酯、亚磷酸三辛酯、β-二酮及盐、乙酰丙酮盐、单双季戊四醇、氨基脲嘧啶及盐、脲嘧啶锌盐、脲嘧啶羧酸锌、二氢吡啶衍生物、含氮氨基化合物、巴豆酸酯衍生物、大豆蛋白衍生物、胰岛素衍生物、重氮衍生物、含多羟基化合物、抗氧剂1010、1076、268、光稳定剂一种或多种组合物，其中的一种或一种以上按任意比例混合。
3.如权利要求所述的一种新型环保PVC异型材专用氰脲酸锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于：所述的润滑剂为:外润滑剂和内润滑剂，硬脂酸丁酯、季戊四醇硬脂酸酯、脂肪酸复合酯、硬脂酸、液体白蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、合成蜡、费托蜡、微晶蜡、植物蜡、矿物蜡和季戊四醇复合酯中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
4.如权利要求1所述的一种新型环保PVC异型材专用氰脲酸锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于,所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂168中的任意一种。
5.如权利要求1所述的一种新型环保PVC异型材专用氰脲酸锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于，所述吸酸剂为：碳酸钙、滑石粉、硅粉石、硅藻土、钙铝土、红坭、沸石、分子筛、水滑石等。
6.本文采用合成的氰脲酸锌为主要热稳定剂和有机辅助热稳定剂、润滑剂、抗氧剂复配使用，在适当范围内可大幅提高氰脲酸锌的热稳定性，通用性强，改善了PVC塑料加工中的流动性和制品的脱模型，防止在机内或模具内因粘着而无法工作或产生缺陷，同时也提高了PVC异型材的耐老化性能。
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