CN106478990A - 一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌pvc稳定剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂，用于提高PVC热稳定性能，其制备方法为：将一定量的氢氧化钙、氧化锌及滑石粉置于挤出机中，在混合过程中从挤出机的辅加料口加入羟基脂肪酸、冰醋酸、双氧水及催化剂熔融共混，其中挤出机温度从机头到料斗的三段温度分别为230℃、220℃以及100℃，将挤出的物料粉碎过筛，得到一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂。本稳定剂在单位重量份数下相比传统PVC稳定剂锌含量更高，能够起到更好的稳定效果，抑制锌烧。克服了硬脂酸钙锌易析出、易结垢、易锌烧、长期稳定性差，等方面的缺点。该种新型钙锌复合稳定剂的合成方法工艺简便，具有良好的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，本发明涉及通过熔融一步法所制备的羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂在PVC热稳定性能方面的新用途。
背景技术
PVC是由氯乙烯(VCM)聚合而成的，具有优秀的耐化学腐蚀性、电绝缘性、阻燃性和力学性能，且兼具轻质量、高强度、低成本等优点，广泛用于工农业、建筑、电子电气及生活口用品的各个领域。塑料稳定剂向无毒无尘方向发展，特别是欧盟指令将在2006年7月1日实施，将给我国电子电器产品带来巨大的影响，如冰箱门封用PVC胶条、电源线、箱体板材等将不得采用铅盐类稳定剂，所以研究开发并推广应用工业实用的无毒热稳定剂，取代传统的有毒品种，成为我国面临的重要课题。
铅盐类稳定剂是所有稳定剂当中性价比最高的一种，并一直占据着主导地位，在欧洲福皂类稳定剂由于其优异的透明性，良好的初期着色性也经常被使用。在全世界绿色和平运动的压力下，由于铅类稳定剂有毒及其对环境造成的巨大危害，世界各国纷纷出台新举措，在PVC生产过程中限制或禁止铅、镉类稳定剂的使用，并对PVC废弃物的处理制定了严格条例。
钙锌热稳定剂是聚氯乙烯(PVC)产业中无毒害助剂的典型代表。并且，与有机锡热稳定剂相比，钙锌通常无味，成本较低优点。因而，成为PVC助剂工业的重要研究领域。钙锌热稳定剂的研究内容之一是同时改善其对PVC两方面的热稳定性能:初期着色性能和后期的急剧老化“锌烧”。
环氧植物油(包括环氧大豆油、环氧棉子油、环氧米糠油等)的稳定机理是:PVC塑料在加工和使用过程中因光、热等因素而降解，释放出氯化氢，该氯化氢是PVC塑料老化促进剂，如不及时去除，则会加速其老化;而环氧植物油中环氧基团具有化学活性，能与氯化氢反应而吸收氯化氢，从而避免PVC塑料加速老化，起到稳定作用。而硬脂酸钙、硬脂酸锌作为传统的PVC无毒润滑兼稳定剂，可以延缓PVC塑料的降解，同样起到稳定作用，但硬脂酸钙的初期着色性差，而硬脂酸锌在用量较大时有“锌烧”的弊端。
中国专利CN 102898741 A发明公开了一种以1, 3-二甲基-6-氨基尿嘧啶为主稳定剂的新型纯有机环保型PVC热稳定剂，这种热稳定剂虽然提高了PVC材料在加工过程中的稳定性能，但制备工艺较为复杂，后处理过程耗能较大，无法满足环保的要求，其复杂的工艺也无法工业化批量生产。本专利通过熔融共混一步法合成了一种羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂，克服了传统复配型PVC稳定剂硬脂酸钙锌易析出、易结垢、易锌烧、长期稳定性不好，等方面的缺点，对合成工艺方面的优化，并将其与少量辅助稳定剂结合起来，研究了其对PVC的热稳定作用。
发明内容
一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：将一定量的氢氧化钙、氧化锌、吸酸剂粉体置于高混机中高速混合搅拌，在混合过程中加入一定量的羟基脂肪酸、冰醋酸、浓硫酸以及双氧水，使使上述液体均匀附着在混合粉体的表面，高速混合数分钟，然后将预混后的物料放入挤出机中熔融造粒，得到目的产物羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂。其中挤出机的温度从机头到料斗的三段温度分别为140℃、160℃以及100℃。
所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的氢氧化钙用量为0~90kg。
所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的氧化锌用量为45~90kg。
所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征吸酸剂用量为10kg~900kg。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。
所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的羟基脂肪酸用量为300kg~600kg。
所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的冰醋酸用量为50~100mL。
所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的浓硫酸用量为30~50mL。
所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的双氧水用量为5~10m根据权利要求书2所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，
所述的辅助稳定剂为脲嘧啶、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、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮镁及其盐类、二苯甲酰甲烷、B-二酮及其盐类、胰岛素衍生物、重氮衍生物、季戊四醇类、季戊四醇酯、含多羟基化合物、亚磷酸酯、抗氧剂、1010、1076、268、光稳定剂。一种或多种组合物。
所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的高混时间为20~30min。
所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征熔融造粒设备可以是单螺杆，双螺杆，三及多螺杆挤出造粒机，也可以是带搅拌的反应釜、捏合机、密炼机、螺带、盘式、对辊式梨刀式等混合造粒机。
有益效果：
本专利通过熔融共混一步法合成了一种羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂，克服了传统复配型PVC稳定剂硬脂酸钙锌易析出、易结垢、易锌烧、长期稳定性不好，等方面的缺点，对合成工艺方面的优化，并将其与少量辅助稳定剂结合起来，提高了PVC的热稳定性能。
实验表明，通过熔融共混一步法合成了一种羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂作为PVC热稳定剂使用，能明显地改善PVC的热稳定性能，使PVC降低初期着色和延长后期的锌烧，且该化合物不含重金属，原料易得，制备工艺简单，因此，具有良好的工业应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
实施例1：
将44.4kg氢氧化钙、44.4kg氧化锌及100kg滑石粉粉体置于高混机中高速混合搅拌，在混合过程中加入300kg羟基脂肪酸、50mL冰醋酸、30mL浓硫酸以及5mL双氧水，使使上述液体均匀附着在混合粉体的表面，高速混合20min，然后将预混后的物料放入挤出机中熔融造粒，得到目的产物羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂，其中挤出机的温度从机头到料斗的四段温度分别为140℃、160℃、150℃以及100℃。
100份PVC，50份的邻苯二甲酸二辛酯，30份的碳酸钙，0.2份的亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯及2份羟基脂肪酸钙锌组成的干燥的混合物在开炼机上180℃的条件下辊压5min。压片，取片后剪成2cm×2cm小方块试样，按照GB/T 7141-92标准要求，将PVC片按顺序分组置于老化烘箱中，190±1℃下进行烘箱老化实验测试，每隔10 min取出试片，观察并记录试片色度的变化，根据ASTM D1925-70，记录其黄度指数，结果见表1。
实施例2：
将20.2kg氢氧化钙、67.5kg氧化锌及100g沸石粉体置于高混机中高速混合搅拌，在混合过程中加入300kg羟基脂肪酸、100mL冰醋酸、50mL浓硫酸以及10mL双氧水，使使上述液体均匀附着在混合粉体的表面，高速混合30min，然后将预混后的物料放入挤出机中熔融造粒，得到目的产物羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂，其中挤出机的温度从机头到料斗的四段温度分别为140℃、160℃、150℃以及100℃。
100份PVC，50份的邻苯二甲酸二辛酯，30份的碳酸钙，0.2份的亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯及2份羟基脂肪酸钙锌组成的干燥的混合物在开炼机上180℃的条件下辊压5min。压片，取片后剪成2cm×2cm小方块试样，按照GB/T 7141-92标准要求，将PVC片按顺序分组置于老化烘箱中，190±1℃下进行烘箱老化实验测试，每隔10 min取出试片，观察并记录试片色度的变化，根据ASTM D1925-70，记录其黄度指数，结果见表1。
实施例3：
将90kg氧化锌、20kg季戊四醇、100g 4A沸石粉体置于高混机中高速混合搅拌，在混合过程中加入300kg羟基脂肪酸、50mL冰醋酸、50mL浓硫酸以及10mL双氧水，使使上述液体均匀附着在混合粉体的表面，高速混合30min，然后将预混后的物料放入挤出机中熔融造粒，得到目的产物羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂，其中挤出机的温度从机头到料斗的四段温度分别为140℃、160℃、150℃以及100℃。
100份PVC，50份的邻苯二甲酸二辛酯，30份的碳酸钙，0.2份的亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯及2份羟基脂肪酸钙锌组成的干燥的混合物在开炼机上180℃的条件下辊压5min。压片，取片后剪成2cm×2cm小方块试样，按照GB/T 7141-92标准要求，将PVC片按顺序分组置于老化烘箱中，190±1℃下进行烘箱老化实验测试，每隔10 min取出试片，观察并记录试片色度的变化，根据ASTM D1925-70，记录其黄度指数，结果见表1。
对比例4：
100份的PVC，50份的邻苯二甲酸二辛酯，30份的碳酸钙，0.2份的亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯及1份的硬脂酸钙，1份的硬脂酸锌组成的干燥的混合物在开炼机上180℃的条件下辊压5min。压片，取片后剪成2cm×2cm小方块试样，按照GB/T 7141-92标准要求，将PVC片按顺序分组置于老化烘箱中，190±1℃下进行烘箱老化实验测试，每隔10 min取出试片，观察并记录试片色度的变化，根据ASTM D1925-70，记录其黄度指数，结果见表1。
表1. 不同工艺及种类的PVC稳定剂对PVC黄度指数的影响
| 时间/min | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| 实施例1 | 10.35 | 12.28 | 14.35 | 16.65 | 23.98 | 36.54 | 41.75 | 59.33 | 78.66 | 100 |
| 实施例2 | 8.68 | 10.85 | 13.37 | 14.48 | 16.21 | 20.33 | 40.68 | 48.25 | 55.36 | 60.36 |
| 实施例3 | 5.34 | 6.56 | 8.44 | 10.87 | 12.53 | 18.85 | 26.26 | 36.34 | 40.60 | 48.33 |
| 对比例4 | 10.56 | 12.34 | 26.56 | 36.35 | 56.65 | 62.32 | 89.74 | 90.36 | 100 | 100 |
由以上表1中实施例2与对比例4的对比可以看出，通过熔融共混一步法合成了一种羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂具有比通过普通方法复配得到的PVC钙锌稳定剂更好的初期颜色抑制作用，更好延长“锌烧”。
Claims (11)
1.一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：将一定比例量的氢氧化钙、氧化锌、吸酸剂，辅助稳定剂、羟基脂肪酸、冰醋酸、浓硫酸以及双氧水，放入高速混合机，高速混合数分钟，然后将预混后的物料放入挤出机中熔融造粒，得到目的产物：羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂，其中挤出机的温度从机头到料斗的三段温度分别为140℃、160℃、150℃以及100℃。
2.根据权利要求书1所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的氢氧化钙用量为10~90kg。
3.根据权利要求书1所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的氧化锌用量为45~90kg。
4.根据权利要求书1所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的吸酸剂用量为10kg~900kg，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。
5.根据权利要求书1所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的羟基脂肪酸用量为300kg~600kg。
6.根据权利要求书1所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的冰醋酸用量为50~100mL。
7.根据权利要求书1所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的浓硫酸用量为30~50mL。
8.根据权利要求书1所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的双氧水用量为5~10mL。
9.根据权利要求书1所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的辅助稳定剂为脲嘧啶、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、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮镁及其盐类、二苯甲酰甲烷、B-二酮及其盐类、胰岛素衍生物、重氮衍生物、季戊四醇类、季戊四醇酯、含多羟基化合物、亚磷酸酯、抗氧剂、1010、1076、268、光稳定剂，一种或多种组合物。
10.根据权利要求书1所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征在于所述的高混时间为5~30min，挤出熔融温度为100℃--160℃。
11.根据权利要求书1所述的一种新型熔融一步法制备羟基脂肪酸钙锌PVC稳定剂的制备方法，其特征熔融造粒设备可以是单螺杆，双螺杆，三及多螺杆挤出造粒机，也可以是带搅拌的反应釜、捏合机、密炼机、螺带、盘式、对辊式梨刀式等混合造粒机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170308 |