CN109749301A - 一种用于pvc发泡材料的环保复合稳定剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂及其制备方法，涉及材料化学技术领域，所述用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂包括以下重量份的物质：锌皂20～33份，钙皂4～6.5份，镁皂6～10.5份，辅助稳定剂20～40份，润滑剂20～40份，络合物10～30份，改性水滑石10～15份；本发明一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂及其制备方法采用钙基、镁基和锌基等复合硬脂酸钙锌盐为主稳定剂，沸石、抗氧剂、脱氢乙酸钠、二苯甲酰甲烷、硬脂酰苯甲酰甲烷为辅助稳定剂，同时添加润滑剂、自制络合物和改性水滑石，剔除了铅、镉、汞等有毒重金属，使用性能好，制备工艺简单，热稳定性好，环保无污染。

Description

一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料化学技术领域，具体涉及一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯发泡材料具有优良的防水、阻燃、耐酸碱、防蛀、质轻、保温、隔音、减震等特性，加工性能远远优于木材，是木材、铝材和复合板材等的理想替代材料，广泛应用于展示面板、标记、广告牌、隔板、建筑用板、家具用板材等，可有效节省木材，降低成本，改善人民的居住环境。

由于聚氯乙烯发泡材料的结构特殊性，其在高温和高剪切条件下进行加工时易脱去分子上的氯化氢，导致聚合物降解，因此在加工中需要添加热稳定剂来增加其稳定性。目前聚氯乙烯发泡材料应用最多的热稳定剂是铅盐类和有机锡类热稳定剂，其中，铅盐类稳定剂虽然热稳定性优异，价格低廉，但其含有铅、镉等重金属元素，毒性较大；而有机锡类稳定剂虽然无毒，但其价格昂贵，而且气味较大。

新型环保钙锌复合稳定剂是世界公认的无毒环保型热稳定剂，具有价格低廉、润滑性良好等优点，发展前景广阔。目前，国内外很多研究机构和企业都投入大量的研发经费用于环保钙锌复合稳定的研究，但目前市场上PVC 发泡材料用的钙锌稳定剂还达不到铅盐类稳定剂的应用效果，在加工过程中易发生最终制品颜色发黄的现象，影响产品品质。因此，开发一种性能优异、价格低廉、不易引起最终制品变色的环保型复合热稳定剂具有十分的必要性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂及其制备方法，解决现有PVC发泡材料热稳定剂使用性能差、毒性大、污染严重、工艺复杂等问题。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂，所述用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂包括以下重量份的物质：锌皂20～33份，钙皂4～6.5份，镁皂6～10.5份，辅助稳定剂20～40份，润滑剂20～40份，络合物10～30份，改性水滑石10～15份。

具体的，所述钙皂包括硬脂酸钙、棕榈酸钙、月桂酸钙或十五碳脂肪酸钙中的任意一种；所述锌皂包括硬脂酸锌、月桂酸锌、棕榈酸锌或十五碳脂肪酸锌中的任意一种；所述镁皂包括硬脂酸镁。

具体的，所述辅助稳定剂包括沸石、抗氧剂、脱氢乙酸钠、二苯甲酰甲烷、硬脂酰苯甲酰甲烷中的任意一种或两种以上按任意比例混合的混合物。

具体的，所述润滑剂包括石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、褐煤酯、硬脂醇中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。

具体的，所述络合物包括以下重量份的物质：偶联剂20～30份，螯合物10～20份，季戊四醇10～20份，亚磷酸酯15～20份，填充物30～40份；所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述螯合物包括二氢吡啶、脱氢乙酸中的任意一种，所述季戊四醇包括单季戊四醇、双季戊四醇或三季戊四醇中的任意一种，所述亚磷酸酯包括亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯中的任意一种，所述填充物包括碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的任意一种。

具体的，所述改性水滑石包括以下重量份的物质：水滑石95～105份，有机物表面改性剂1.2～1.8份，所述水滑石包括任意比例混合的铝镁二元水滑石和镁铝锌三元水滑石，所述铝镁二元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为3.8～4.2，所述镁铝锌三元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为2.9～3.1，氧化锌与氧化铝的摩尔比为0.9～1.1。

具体的，所述用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂的制备工艺包括如下步骤：

a络合物制备：将称好的螯合物和季戊四醇加入高速搅拌罐中，搅拌转速3500～3600r/min，搅拌至温度为60℃时加入亚磷酸酯，继续搅拌到温度为80℃时加入填充物和偶联剂，充分搅拌后放出备用；

b 改性水滑石制备：将称好的水滑石和有机物表面改性剂一起加入高速搅拌罐中，高速搅拌管的温度设置在80～100℃，搅拌转速3500 r/min，混合时间0.5～1h，充分搅拌均匀后放出备用；

c环保复合物稳定剂制备：将称好的锌皂、钙皂、镁皂、辅助稳定剂、络合物、润滑剂、改性水滑石经混合、过筛后包装，制得用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂。

采用了上述方案后，本发明的有益效果是：

本发明采用钙基、镁基和锌基等复合硬脂酸钙锌盐为主稳定剂，沸石、抗氧剂、脱氢乙酸钠、二苯甲酰甲烷、硬脂酰苯甲酰甲烷为辅助稳定剂，同时添加润滑剂、自制络合物和改性水滑石，剔除了铅、镉、汞等有毒重金属，属于绿色环保型热稳定剂。

本发明的用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂用于PVC生产加工时，长期热稳定性好，有效解决了传统稳定剂部分原料与偶氮二甲酰胺（AC）发泡剂发生颜色反应的难题，且与其他稳定剂没有污染变色反应，PVC发泡材料加工生产厂家可随意切换不同的稳定剂使用，应用性强，性价比高，工艺技术简单，可快速实现产业化、规模化生产。

具体实施方式

下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的其中的几个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂及其制备方法包括络合物制备、改性水滑石制备和环保复合稳定剂制备三步，具体如下：

a络合物制备：按重量份称取以下物质，偶联剂20份，螯合物10份，季戊四醇10份，亚磷酸酯15份，填充物30份，上述偶联剂为硅烷偶联剂，上述螯合物为二氢吡啶、脱氢乙酸中的任意一种，上述季戊四醇为单季戊四醇、双季戊四醇或三季戊四醇中的任意一种，上述亚磷酸酯为亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯中的任意一种，上述填充物为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的任意一种；将称好的螯合物和季戊四醇加入高速搅拌罐中，搅拌转速3500 r/min，搅拌至温度为60℃时加入亚磷酸酯，继续搅拌到温度为80℃时加入填充物和偶联剂，充分搅拌后放出备用；

b 改性水滑石制备：称取以下重量份的物质，水滑石95份，有机物表面改性剂1.2份，上述水滑石为任意比例混合的铝镁二元水滑石和镁铝锌三元水滑石，铝镁二元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为3.8，镁铝锌三元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为2.9，氧化锌与氧化铝的摩尔比为0.9；将称好的水滑石和有机物表面改性剂一起加入高速搅拌罐中，高速搅拌管的温度设置在80℃，搅拌转速3500 r/min，混合时间0.5h，充分搅拌均匀后放出备用；

c环保复合物稳定剂制备：按重量份称取锌皂20份，钙皂4份，镁皂6份，辅助稳定剂20份，润滑剂20份，络合物10份，改性水滑石10份，上述钙皂为硬脂酸钙、棕榈酸钙、月桂酸钙或十五碳脂肪酸钙中的任意一种；上述锌皂为硬脂酸锌、月桂酸锌、棕榈酸锌或十五碳脂肪酸锌中的任意一种；上述镁皂为硬脂酸镁，上述辅助稳定剂为沸石、抗氧剂、脱氢乙酸钠、二苯甲酰甲烷、硬脂酰苯甲酰甲烷中的任意一种或两种以上按任意比例混合的混合物，上述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、褐煤酯、硬脂醇中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物；将称好的锌皂、钙皂、镁皂、辅助稳定剂、润滑剂络合物、改性水滑石充分混合后过筛、包装，即可制得用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂。

实施例2

一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂及其制备方法包括络合物制备、改性水滑石制备和环保复合稳定剂制备三步，具体如下：

a络合物制备：按重量份称取以下物质，偶联剂30份，螯合物20份，季戊四醇20份，亚磷酸酯20份，填充物40份，上述偶联剂为硅烷偶联剂，上述螯合物为二氢吡啶、脱氢乙酸中的任意一种，上述季戊四醇为单季戊四醇、双季戊四醇或三季戊四醇中的任意一种，上述亚磷酸酯为亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯中的任意一种，上述填充物为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的任意一种；将称好的螯合物和季戊四醇加入高速搅拌罐中，搅拌转速3600 r/min，搅拌至温度为60℃时加入亚磷酸酯，继续搅拌到温度为80℃时加入填充物和偶联剂，充分搅拌后放出备用；

b 改性水滑石制备：称取以下重量份的物质，水滑石105份，有机物表面改性剂1.8份，上述水滑石为任意比例混合的铝镁二元水滑石和镁铝锌三元水滑石，铝镁二元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为4.2，镁铝锌三元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为3.1，氧化锌与氧化铝的摩尔比为1.1；将称好的水滑石和有机物表面改性剂一起加入高速搅拌罐中，高速搅拌管的温度设置在100℃，搅拌转速3500 r/min，混合时间1h，充分搅拌均匀后放出备用；

c环保复合物稳定剂制备：按重量份称取锌皂33份，钙皂6.5份，镁皂10.5份，辅助稳定剂40份，润滑剂40份，络合物30份，改性水滑石15份，上述钙皂为硬脂酸钙、棕榈酸钙、月桂酸钙或十五碳脂肪酸钙中的任意一种；上述锌皂为硬脂酸锌、月桂酸锌、棕榈酸锌或十五碳脂肪酸锌中的任意一种；上述镁皂为硬脂酸镁，上述辅助稳定剂为沸石、抗氧剂、脱氢乙酸钠、二苯甲酰甲烷、硬脂酰苯甲酰甲烷中的任意一种或两种以上按任意比例混合的混合物，上述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、褐煤酯、硬脂醇中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物；将称好的锌皂、钙皂、镁皂、辅助稳定剂、润滑剂络合物、改性水滑石充分混合后过筛、包装，即可制得用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂。

实施例3

一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂及其制备方法包括络合物制备、改性水滑石制备和环保复合稳定剂制备三步，具体如下：

a络合物制备：按重量份称取以下物质，偶联剂25份，螯合物15份，季戊四醇15份，亚磷酸酯18份，填充物35份，上述偶联剂为硅烷偶联剂，上述螯合物为二氢吡啶、脱氢乙酸中的任意一种，上述季戊四醇为单季戊四醇、双季戊四醇或三季戊四醇中的任意一种，上述亚磷酸酯为亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯中的任意一种，上述填充物为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的任意一种；将称好的螯合物和季戊四醇加入高速搅拌罐中，搅拌转速3550 r/min，搅拌至温度为60℃时加入亚磷酸酯，继续搅拌到温度为80℃时加入填充物和偶联剂，充分搅拌后放出备用；

b 改性水滑石制备：称取如下重量份的物质，水滑石100份，有机物表面改性剂1.5份，上述水滑石为任意比例混合的铝镁二元水滑石和镁铝锌三元水滑石，铝镁二元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为4.0，镁铝锌三元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为3.0，氧化锌与氧化铝的摩尔比为1.0；将称好的水滑石和有机物表面改性剂一起加入高速搅拌罐中，高速搅拌管的温度设置在90℃，搅拌转速3500 r/min，混合时间0.8h，充分搅拌均匀后放出备用；

c环保复合物稳定剂制备：按重量份称取锌皂26份，钙皂5份，镁皂8份，辅助稳定剂30份，润滑剂30份，络合物20份，改性水滑石13份，上述钙皂为硬脂酸钙、棕榈酸钙、月桂酸钙或十五碳脂肪酸钙中的任意一种；上述锌皂为硬脂酸锌、月桂酸锌、棕榈酸锌或十五碳脂肪酸锌中的任意一种；上述镁皂为硬脂酸镁，上述辅助稳定剂为沸石、抗氧剂、脱氢乙酸钠、二苯甲酰甲烷、硬脂酰苯甲酰甲烷中的任意一种或两种以上按任意比例混合的混合物，上述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、褐煤酯、硬脂醇中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物；将称好的锌皂、钙皂、镁皂、辅助稳定剂、润滑剂络合物、改性水滑石充分混合后过筛、包装，即可制得用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂。

实施例4

一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂及其制备方法包括络合物制备、改性水滑石制备和环保复合稳定剂制备三步，具体如下：

a络合物制备：按重量份称取以下物质，硅烷偶联剂20份，螯合物20份，季戊四醇20份，亚磷酸酯15份，填充物25份，上述偶联剂为硅烷偶联剂，上述螯合物为二氢吡啶、脱氢乙酸中的任意一种，上述季戊四醇为单季戊四醇、双季戊四醇或三季戊四醇中的任意一种，上述亚磷酸酯为亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯中的任意一种，上述填充物为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的任意一种；将称好的螯合物和季戊四醇加入高速搅拌罐中，搅拌转速3500 r/min，搅拌至温度为60℃时加入亚磷酸酯，继续搅拌到温度为80℃时加入填充物和偶联剂，充分搅拌后放出备用；

b 改性水滑石制备：称取以下重量份的物质，水滑石100份，有机物表面改性剂1.5份，上述水滑石为任意比例混合的铝镁二元水滑石和镁铝锌三元水滑石，铝镁二元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为4.0，镁铝锌三元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为3.0，氧化锌与氧化铝的摩尔比为1.0；将称好的水滑石和有机物表面改性剂一起加入高速搅拌罐中，高速搅拌管的温度设置在90℃，搅拌转速3500 r/min，混合时间0.75h，充分搅拌均匀后放出备用；

c环保复合物稳定剂制备：按重量份称取锌皂25份，钙皂5份，镁皂8份，辅助稳定剂25份，润滑剂25份，络合物18份，改性水滑石10份，上述钙皂为硬脂酸钙、棕榈酸钙、月桂酸钙或十五碳脂肪酸钙中的任意一种；上述锌皂为硬脂酸锌、月桂酸锌、棕榈酸锌或十五碳脂肪酸锌中的任意一种；上述镁皂为硬脂酸镁，上述辅助稳定剂为沸石、抗氧剂、脱氢乙酸钠、二苯甲酰甲烷、硬脂酰苯甲酰甲烷中的任意一种或两种以上按任意比例混合的混合物，上述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、褐煤酯、硬脂醇中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物；将称好的锌皂、钙皂、镁皂、辅助稳定剂、润滑剂络合物、改性水滑石充分混合后过筛、包装，即可制得用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂。

对照组1

现有市售的钙锌基PVC热稳定剂。

对照组2

现有市售的铅盐类热稳定剂。

对照组3

现有市售的有机锡类热稳定剂。

为了对比本发明的效果，将上述7种方式对应的环保复合稳定剂按质量比5%加入到PVC原料中进行混炼制造，最终制成厚度为1mm的PVC试件备用，然后进行性能检测试验，具体对比数据如下表所示：

	初期着色性，刚果红法（开始边上时间/min）	长期热稳定性，热烘箱法（120min颜色）	氧指数	抗冲击强度（KJ/m<sup>2</sup>）
					实施列1	152	白色	52	7.15
实施列2	155	白色	54	7.26
					实施列3	153	白色	56	7.30
实施列4	157	白色	57	7.32
					对照组1	141	浅黄	47	6.18
对照组2	145	浅黄	49	6.54
					对照组3	144	浅黄	48	6.32

注：上表中所述的刚果红法具体为：执行标准GB/T2917-2002，将制得的PVC试件切成边长小于2mm的正方形或立方体，装入反应试管，高度约50mm，轻微震动，但不应使试件装得过实或粘在试管壁上，将刚果红试纸置于样片颗粒上方两厘米处，塞紧塞子，将试管置于具体试验要求温度下的油浴中，观察并记录试纸由红变蓝（PH=3）的时间，其结果对应初期着色性；所述的热烘箱法具体为：执行标准GB/T9349-2002，将所制得PVC试件剪成边长15mm的正方形，在180℃下做热烘箱老化实验，通过样片颜色的变化表征热稳定剂静态热稳定性的好坏，其结果对应长期热稳定性；所述抗冲击强度参照GB/T1043-1996进行实验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂，其特征在于，所述用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂包括以下重量份的物质：锌皂20～33份，钙皂4～6.5份，镁皂6～10.5份，辅助稳定剂20～40份，润滑剂20～40份，络合物10～30份，改性水滑石10～15份。

2.如权利要求1所述的一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂，其特征在于,所述钙皂包括硬脂酸钙、棕榈酸钙、月桂酸钙或十五碳脂肪酸钙中的任意一种；所述锌皂包括硬脂酸锌、月桂酸锌、棕榈酸锌或十五碳脂肪酸锌中的任意一种；所述镁皂包括硬脂酸镁。

3.如权利要2所述的一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂，其特征在于,所述辅助稳定剂包括沸石、抗氧剂、脱氢乙酸钠、二苯甲酰甲烷、硬脂酰苯甲酰甲烷中的任意一种或两种以上按任意比例混合的混合物。

4.如权利要求3所述的一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂，其特征在于,所述润滑剂包括石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、褐煤酯、硬脂醇中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。

5.如权利要求4所述的一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂，其特征在于,所述络合物包括以下重量份的物质：偶联剂20～30份，螯合物10～20份，季戊四醇10～20份，亚磷酸酯15～20份，填充物30～40份；所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述螯合物包括二氢吡啶、脱氢乙酸中的任意一种，所述季戊四醇包括单季戊四醇、双季戊四醇或三季戊四醇中的任意一种，所述亚磷酸酯包括亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯中的任意一种，所述填充物包括碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的任意一种。

6.如权利要求5所述的一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂，其特征在于,所述改性水滑石包括以下重量份的物质：水滑石95～105份，有机物表面改性剂1.2～1.8份，所述水滑石包括任意比例混合的铝镁二元水滑石和镁铝锌三元水滑石，所述铝镁二元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为3.8～4.2，所述镁铝锌三元水滑石中氧化镁与氧化铝的摩尔比为2.9～3.1，氧化锌与氧化铝的摩尔比为0.9～1.1。

7.如权利要6所述的一种用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂，其特征在于,所述用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂的制备工艺包括如下步骤：

a络合物制备：将称好的螯合物和季戊四醇加入高速搅拌罐中，搅拌转速3500～3600r/min，搅拌至温度为60℃时加入亚磷酸酯，继续搅拌到温度为80℃时加入填充物和偶联剂，充分搅拌后放出备用；

b改性水滑石制备：将称好的水滑石和有机物表面改性剂一起加入高速搅拌罐中，高速搅拌管的温度设置在80～100℃，搅拌转速3500 r/min，混合时间0.5～1h，充分搅拌均匀后放出备用；

c环保复合物稳定剂制备：将称好的锌皂、钙皂、镁皂、辅助稳定剂、络合物、润滑剂、改性水滑石经混合、过筛后包装，制得用于PVC发泡材料的环保复合稳定剂。