CN109575481A - 一种pvc地板耐磨层用环保热稳定剂 - Google Patents

一种pvc地板耐磨层用环保热稳定剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热稳定剂领域，尤其是一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，它包括以下质量分数的原料：水滑石40‑60份，有机酸锌盐10‑25份，有机酸钙盐1‑10份，β‑二酮5‑15份，复合抗氧化剂1‑6份，光稳剂1‑6份，润滑剂0.5‑5份和分散剂0.5‑5份，本发明的环保热稳定剂中的水滑石折光率和PVC树脂接近且有很好的耐热性，β‑二酮提高整体稳定剂的耐热效果，有很好的动态耐热性，使用该环保热稳定剂生产的地板耐磨层制品透明度高、不易变色、不易吸水等特点，且不含有铅、锡等重金属，生产过程无污染。

Description

一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂
技术领域
本发明涉及热稳定剂领域，尤其是一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)地板是现今非常流行的一种新型轻体底面装饰材料，由于PVC存在热稳定性差的缺点，在加工时必须添加适当的热稳定剂以抑制其热降解，目前工业上常用的热稳定剂主要有铅盐、金属皂和有机锡等，但是，其中大多数常用的品种有毒，这不但限制了PVC制品的应用范围，而且，其使用对环境和人类健康造成的危害正随PVC制品生产的持续增长而迅速加深。目前在PVC地板耐磨层用环保热稳定剂研究方面的文献较少，市场上见到该产品的生产产家也较少，即使有，用这些厂家的产品生产出来的PVC地板耐磨层制品普遍存在放置一段时间易变色、易吸水等情况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，该环保热稳定剂具有很好的动态耐热性，使用该环保热稳定剂生产的地板耐磨层制品透明度高、不易变色、不易吸水等特点。
本发明的技术方案为：一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，包括以下质量分数的原料：水滑石40-60份，有机酸锌盐10-25份，有机酸钙盐1-10份，β-二酮5-15份，复合抗氧化剂1-6份，光稳剂1-6份，润滑剂0.5-5份和分散剂0.5-5份。
优选的，以质量分数计，该环保稳定剂包括：水滑石50份，有机酸锌盐20份，有机酸钙盐6份，β-二酮12份，复合抗氧化剂4份，光稳剂3份，润滑剂2.5份和分散剂2.5份。
优选的，所述的水滑石为任意比例混合已表面改性的镁铝二元水滑石和锌镁铝三元水滑石，所述镁铝二元水滑石中MgO/AL2O3的摩尔比为(4-4.5):1，所述锌镁铝三元水滑石中ZnO/MgO/AL2O3的摩尔比为1:(0.5-2):(0.5-1)。
优选的，所述的有机酸锌盐为脂肪酸锌和苯环类锌盐，包括硬脂酸锌、月桂酸锌、苯甲酸锌和对叔丁基苯甲酸锌中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
优选的，所述的有机酸钙盐为脂肪酸钙和苯环类钙盐，包括硬脂酸钙、月桂酸钙、苯甲酸钙和对叔丁基苯甲酸钙中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
优选的，所述的β-二酮为二苯甲酰甲烷及其锌盐和钙盐、硬脂酰苯甲酰甲烷及其锌盐和钙盐、脱氢醋酸、乙酰丙酮钙和乙酰丙酮锌中两种或两种以上按任意比例混合的混合物。
优选的，所述复合抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、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)丙酸酯]季戊四醇酯和硫代二丙酸双月桂酯中的两种或两种以上按任意比例混合的混合物。
优选的，所述光稳定剂为光稳定剂770。
优选的，所述的润滑剂为硬脂酸丁酯、单硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸酯、液体石蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、E蜡、EG蜡和硬脂肪酸中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
优选的，所述分散剂为硬脂酰胺。
本发明的环保稳定剂在PVC热加工中使用时，加入环保稳定剂的用量为PVC的重量的1～3％。
本发明还提供上述复合稳定剂的制备方法，该方法具体为：按照配方比例配制各种原料，将水滑石、有机酸锌盐、有机酸钙盐、β-二酮、复合抗氧化剂、光稳剂、润滑剂和分散剂，加入高速搅拌机中，控制温度在45℃以内，高速搅拌20～30min，搅拌均匀后冷却至室温即得。
本发明中，各组分作用如下：
水滑石为任意比例混合的镁铝二元水滑石和锌镁铝三元水滑石，具有特殊的层状结构，水滑石化学组成包括层板内原子以共价键(离子键、氢键)连接并具有可交换的阴离子CO3 2-，CO3 2-可有效的吸收PVC降解时脱出的HCL，减缓HCL对PVC的自催化作用，起到一个酸吸收剂的作用，水滑石对CL-的捕获容量大，可以避免PVC变黄，提高PVC的透明度和降低雾化度，且镁铝型水滑石属于二维层片装结构，通过进一步表面改性，具有隔热、耐热、良好的化学稳定性和几乎不吸水的物理化学性质，能够改善PVC地板易吸水的不足。其中，锌镁铝三元水滑石具有更好初期耐热性和透明性。
有机酸锌盐和有机酸钙作为主效热稳定剂，能够有效地抑制PVC试样的初期着色和降解，使PVC的热稳定时间大幅增加，延长了PVC开始释放HCl的时间。其中，脂肪酸锌/钙盐具有更好的润滑性，而苯环类锌盐/钙盐具有更好的透明度和动态耐热性。
β-二酮是一种重要的热塑性塑料用的光稳定剂和辅助热稳定剂，β-二酮类化合物具有高效、无毒和多功能等优点，通过碳烷基化作用与PVC发生反应而稳定，与固体或液体钙和锌热稳定剂并用，可提高稳定化反应的速度，从而改善PVC初期着色、透明度、长期稳定性以及加工过程中的析出和“锌烧”，其作用机理为：当Ca/Zn体系中加入β-二酮时，β-二酮与体系中的锌盐络合成β-二酮锌，继而β-二酮锌通过碳-烷氧基化反应迅速置换出烯丙基氯原子，形成牢固的碳-碳结构，从而中止了因脱除HCL导致的共轭链增长，达到稳定效果，另一方面，氯化锌能催化上述碳-烷基化反应，使其迅速进行，从而进一步提高稳定效果。而β-二酮盐具有更优的耐候性，可以减缓和金属离子接触后的变色。
复合抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、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)丙酸酯]季戊四醇酯和硫代二丙酸双月桂酯中的两种或两种以上按任意比例混合的混合物，混合物内的氧化剂相互配合能产生互补作用，对热氧老化有很好的防护作用。
光稳定剂770能吸收紫外线的能量，使PVC在光的辐射下，能排除或减缓光化学反应可能性，阻止或延迟光老化的过程，从而达到延长PVC制品使用寿命的目的。
润滑剂为硬脂酸丁酯、单硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸酯、液体石蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、E蜡、EG蜡和硬脂肪酸中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物，在加工过程中减少所产生的摩擦热，间接起到改善稳定性的作用。
硬脂酰胺是一种白色固体，溶于有机溶剂，不溶于水，由硬脂酸与氨反应生成铵盐，再脱水得成品，无吸湿性，滑爽性好，可提高分散效果，并具有亲和性、附着性和润滑性，还可以起到脱膜作用，从而可以延长压延机的清辊周期。
本发明的有益效果为：本发明的环保热稳定剂中的水滑石折光率和PVC树脂接近且有很好的耐热性，β-二酮提高整体稳定剂的耐热效果，有很好的动态耐热性，使用该环保热稳定剂生产的地板耐磨层制品透明度高、不易变色、不易吸水等特点，且不含有铅、锡等重金属，无毒，环保。
具体实施方式
实施例1
一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，包括以下质量分数的原料：水滑石40份，有机酸锌盐10份，有机酸钙盐1份，β-二酮5份，复合抗氧化剂1份，光稳剂1份，润滑剂0.5份和分散剂0.5份。
所述的水滑石为任意比例混合已表面改性的镁铝二元水滑石和锌镁铝三元水滑石，所述镁铝二元水滑石中MgO/AL2O3的摩尔比为4:1，所述锌镁铝三元水滑石中ZnO/MgO/AL2O3的摩尔比为1:0.5:0.5。
所述的有机酸锌盐为脂肪酸锌和苯环类锌盐，包括硬脂酸锌、月桂酸锌、苯甲酸锌和对叔丁基苯甲酸锌中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
所述的有机酸钙盐为脂肪酸钙和苯环类钙盐，包括硬脂酸钙、月桂酸钙、苯甲酸钙和对叔丁基苯甲酸钙中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
所述的β-二酮为二苯甲酰甲烷及其锌盐和钙盐、硬脂酰苯甲酰甲烷及其锌盐和钙盐、脱氢醋酸、乙酰丙酮钙和乙酰丙酮锌中两种或两种以上按任意比例混合的混合物。
所述复合抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、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)丙酸酯]季戊四醇酯和硫代二丙酸双月桂酯中的两种或两种以上按任意比例混合的混合物。
所述光稳定剂为光稳定剂770。
所述的润滑剂为硬脂酸丁酯、单硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸酯、液体石蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、E蜡、EG蜡和硬脂肪酸中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
所述分散剂为硬脂酰胺。
本发明的环保稳定剂在PVC热加工中使用时，加入环保稳定剂的用量为PVC的重量的2％。
环保热稳定剂的制备方法如下：按照配方比例配置各种原料，将水滑石、有机酸锌盐、有机酸钙盐、β-二酮、复合抗氧化剂、光稳剂、润滑剂和分散剂，加入高速搅拌机中，控制温度在45℃以内，高速搅拌20～30min，搅拌均匀后冷却至室温即得。
实施例2
一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，包括以下质量分数的原料：它包括以下质量分数的原料：水滑石50份，有机酸锌盐20份，有机酸钙盐6份，β-二酮12份，复合抗氧化剂4份，光稳剂3份，润滑剂2.5份和分散剂2.5份。
所述的水滑石为任意比例混合已表面改性的镁铝二元水滑石和锌镁铝三元水滑石，所述镁铝二元水滑石中MgO/AL2O3的摩尔比为4.2:1，所述锌镁铝三元水滑石中ZnO/MgO/AL2O3的摩尔比为1:1.2:0.7。
所述的有机酸锌盐为脂肪酸锌和苯环类锌盐，包括硬脂酸锌、月桂酸锌、苯甲酸锌和对叔丁基苯甲酸锌中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
所述的有机酸钙盐为脂肪酸钙和苯环类钙盐，包括硬脂酸钙、月桂酸钙、苯甲酸钙和对叔丁基苯甲酸钙中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
所述的β-二酮为二苯甲酰甲烷及其锌盐和钙盐、硬脂酰苯甲酰甲烷及其锌盐和钙盐、脱氢醋酸、乙酰丙酮钙和乙酰丙酮锌中两种或两种以上按任意比例混合的混合物。
所述复合抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、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)丙酸酯]季戊四醇酯和硫代二丙酸双月桂酯中的两种或两种以上按任意比例混合的混合物。
所述光稳定剂为光稳定剂770。
所述的润滑剂为硬脂酸丁酯、单硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸酯、液体石蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、E蜡、EG蜡和硬脂肪酸中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
所述分散剂为硬脂酰胺。
本发明的环保稳定剂在PVC热加工中使用时，加入环保稳定剂的用量为PVC的重量的2％。制备方法同实施1。
实施例3
一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，包括以下质量分数的原料：水滑石60份，有机酸锌盐25份，有机酸钙盐10份，β-二酮15份，复合抗氧化剂6份，光稳剂6份，润滑剂5份和分散剂5份。
所述的水滑石为任意比例混合已表面改性的镁铝二元水滑石和锌镁铝三元水滑石，所述镁铝二元水滑石中MgO/AL2O3的摩尔比为4.5:1，所述锌镁铝三元水滑石中ZnO/MgO/AL2O3的摩尔比为1:2:1。
所述的有机酸锌盐为脂肪酸锌和苯环类锌盐，包括硬脂酸锌、月桂酸锌、苯甲酸锌和对叔丁基苯甲酸锌中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
所述的有机酸钙盐为脂肪酸钙和苯环类钙盐，包括硬脂酸钙、月桂酸钙、苯甲酸钙和对叔丁基苯甲酸钙中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
所述的β-二酮为二苯甲酰甲烷及其锌盐和钙盐、硬脂酰苯甲酰甲烷及其锌盐和钙盐、脱氢醋酸、乙酰丙酮钙和乙酰丙酮锌中两种或两种以上按任意比例混合的混合物。
所述复合抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、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)丙酸酯]季戊四醇酯和硫代二丙酸双月桂酯中的两种或两种以上按任意比例混合的混合物。
所述光稳定剂为光稳定剂770。
所述的润滑剂为硬脂酸丁酯、单硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸酯、液体石蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、E蜡、EG蜡和硬脂肪酸中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
所述分散剂为硬脂酰胺。
本发明的环保稳定剂在PVC热加工中使用时，加入环保稳定剂的用量为PVC的重量的2％。
制备方法同实施例1。
实施例4
测试使用本发明实施例1-3制得的环保热稳定剂制备的PVC地板耐磨层的热稳定性，用市面上购买的PVC地板耐磨层作对比。
使用本发明实施例1-3制得的环保热稳定剂制备的PVC地板耐磨层制备方法为：由基本配方和本发明实施例1-3制得的环保稳定剂配置而成，基本配方由PVC粉100份、DOTP28份、ESBO 2份组成，将基本配方和环保稳定剂加入高速混合机中混合均匀，然后将混合料通过双辊压片机，在185℃温度下压制成厚度为1mm的试片后将试片剪切成边长为2mm的方形试样，分别制得试样1、试样2和试样3，与市面上购买的PVC地板的耐磨层作为对比例1按照《GB2917-82聚氯乙烯热稳定性测试方法-刚果红法和PH法》中的刚果红法，测试热稳定时间，测试结果如表1所示：
表1热稳定时间测试结果
分组 200℃热稳定时间/min
试样1 32
试样2 40
试样3 35
对比例1 30
由表1可知，试样1的200℃热稳定时间达到32min，试样2的200℃热稳定时间达到40min，试样3的200℃热稳定时间达到35min，可见，试样2的热稳定时间最长；对比例的200℃热稳定时间为30min，显而易见，市面上售卖的PVC地板耐磨层的热稳定时间均低于使用本发明实施例1-3的环保稳定剂作为热稳定剂制备的试样1-3。
实施例5
按照原子吸收光谱法和重量分析法对本发明实施例1-3的PVC地板耐磨层用环保稳定剂进行重金属分析，结果如表2所示：
表2重金属含量
由表2可知，本发明实施例1、实施例2和实施例3制备的PVC地板耐磨层用环保稳定剂均不含有有害重金属，满足环保要求。
实施例6
对使用本发明实施例1-3制得的环保热稳定剂制备的PVC地板耐磨层进行存放变色试验，用市面上购买的PVC地板耐磨层作对比。
使用本发明实施例1-3制得的环保热稳定剂制备的PVC地板耐磨层制备方法为：由基本配方和本发明实施例1-3制得的环保稳定剂配置而成，基本配方由PVC粉100份、DOTP28份、ESBO 2份组成，将基本配方和环保稳定剂加入高速混合机中混合均匀，然后将混合料通过双辊压片机，在185℃温度下压制成厚度为1mm的试片后将试片剪切成边长为2mm的方形试样，分别制得试样4、试样5和试样6；与市面上购买的PVC地板的耐磨层作为对比例2进行对比。
将试样4、试样5、试样6和对比例2同时置于常温室内存放2个月时间，对比观察试样4、试样5、试样6和对比例2的颜色变化以评价制品存放变色情况，对比结果如表3所示：
表3试样存放变色结果
试样 原样 结果 说明
试样4 白色 白色 颜色变化程度小
试样5 白色 白色 颜色变化程度小
试样6 白色 白色 颜色变化程度小
对比例2 白色 淡红 颜色变为淡红
由于表3可知，使用本发明实施例1-3的环保热稳定剂作为热稳定剂制备的试样4-6在老化试验中无明显的颜色变化，而市面上购买的PVC地板在同一条件下则颜色变暗，可见，本发明实施例1-3制备的环保热稳定剂生产的地板耐磨层制品不易变色。
实施例7
对使用本发明实施例1-3制得的环保热稳定剂制备的PVC地板耐磨层进行吸水性试验，用市面上购买的PVC地板耐磨层作对比。
使用本发明实施例1-3制得的环保热稳定剂制备的PVC地板耐磨层制备方法为：由基本配方和本发明实施例1-3制得的环保稳定剂配置而成，基本配方由PVC粉100份、DOTP28份、ESBO 2份组成，将基本配方和环保稳定剂加入高速混合机中混合均匀，然后将混合料通过双辊压片机，在185℃温度下压制成厚度为1mm的试片后将试片剪切成边长为2mm的方形试样，分别制得试样7、试样8和试样9；与市面上购买的PVC地板的耐磨层作为对比例3进行对比。
将试样7、试样8、试样9和对比例3同时置于室温蒸馏水中放置1周时间，对比观察试样7、试样8、试样9和对比例3的颜色变化以评价制品存放变色情况，对比结果如表4所示：
表4试样吸水性结果
试样 原样 结果 说明
试样7 白色透明 白色且比较透明 试样比较透明
试样8 白色透明 白色且比较透明 试样比较透明
试样9 白色透明 白色且比较透明 试样比较透明
对比例3 白色透明 白色不透明 试样变雾
由于表4可知，使用本发明实施例1-3的环保热稳定剂作为热稳定剂制备的试样7-9在吸水性试验中试样仍然保持比较透明，而市面上购买的PVC地板在同一条件下明显变雾，可见，本发明实施例1-3制备的环保热稳定剂生产的地板耐磨层制品不易吸水。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，其特征在于：它包括以下质量分数的原料：水滑石40-60份，有机酸锌盐10-25份，有机酸钙盐1-10份，β-二酮5-15份，复合抗氧化剂1-6份，光稳剂1-6份，润滑剂0.5-5份和分散剂0.5-5份。
2.根据权利要求1所述的一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，其特征在于：它包括以下质量分数的原料：水滑石50份，有机酸锌盐20份，有机酸钙盐6份，β-二酮12份，复合抗氧化剂4份，光稳剂3份，润滑剂2.5份和分散剂2.5份。
3.根据权利要求2所述的一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，其特征在于：所述的水滑石为任意比例混合已表面改性的镁铝二元水滑石和锌镁铝三元水滑石，所述镁铝二元水滑石中MgO/AL2O3的摩尔比为(4-4.5):1，所述锌镁铝三元水滑石中ZnO/MgO/AL2O3的摩尔比为1:(0.5-2):(0.5-1)。
4.根据权利要求2所述的一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，其特征在于：所述的有机酸锌盐为脂肪酸锌和苯环类锌盐，包括硬脂酸锌、月桂酸锌、苯甲酸锌和对叔丁基苯甲酸锌中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
5.根据权利要求2所述的一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，其特征在于：所述的有机酸钙盐为脂肪酸钙和苯环类钙盐，包括硬脂酸钙、月桂酸钙、苯甲酸钙和对叔丁基苯甲酸钙中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
6.根据权利要求2所述的一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，其特征在于：所述的β-二酮为二苯甲酰甲烷及其锌盐和钙盐、硬脂酰苯甲酰甲烷及其锌盐和钙盐、脱氢醋酸、乙酰丙酮钙和乙酰丙酮锌中两种或两种以上按任意比例混合的混合物。
7.根据权利要求2所述的一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，其特征在于：所述复合抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、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)丙酸酯]季戊四醇酯和硫代二丙酸双月桂酯中的两种或两种以上按任意比例混合的混合物。
8.根据权利要求2所述的一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，其特征在于：所述光稳定剂为光稳定剂770。
9.根据权利要求2所述的一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸丁酯、单硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸酯、液体石蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、E蜡、EG蜡和硬脂肪酸中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物，所述分散剂为硬脂酰胺。
10.根据权利要求1所述的一种PVC地板耐磨层用环保热稳定剂，其特征在于：所述环保热稳定剂的制备方法包括以下步骤：按照配方比例配制各种原料，将水滑石、有机酸锌盐、有机酸钙盐、β-二酮、复合抗氧化剂、光稳剂、润滑剂和分散剂，加入高速搅拌机中，控制温度在45℃以内，高速搅拌20～30min，搅拌均匀后冷却至室温即得。
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