CN109942886A - 聚氯乙烯用甘油钙锌复合热稳定剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯用甘油钙锌复合热稳定剂的制备方法，以生物柴油副产甘油为原料，先按摩尔比甘油：氧化钙：甲醇＝(1.70～1.90):(0.90～1.20):(10～20)在30‑80℃反应3‑4小时，经脱甲醇烘干后制成甘油钙单体；再按摩尔比甘油：氧化锌＝(2.90～3.10):(0.90～1.20)、加入甘油重量1‑3％的酒石酸钠作催化剂，在110‑150℃反应5‑8小时，出料处理后即得甘油锌单体；最后按摩尔比甘油钙：甘油锌＝(3～5):1复配获甘油钙/锌复合热稳定剂。本发明在常温常压下制备甘油钙/锌复合热稳定剂，工艺简单，操作易控，产品环保无毒不含重金属且成本低，可实现工业化生产。

Description

聚氯乙烯用甘油钙锌复合热稳定剂的制备方法

技术领域

本发明涉及聚氯乙烯用热稳定剂的制备方法，具体涉及聚氯乙烯用甘油钙锌复合热稳定剂的制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)塑料是五大通用塑料之一。随着中国经济的发展，特别是城市化和房地产业的发展，使PVC在建筑材料中的应用获得极大的拓展，需求量大幅度增长，但是PVC最大的缺点是热稳定性差，必须加入热稳定剂和助剂才能发挥出其优异的性能。目前普遍使用的热稳定剂包括铅盐类、混合金属类、有机类和稀土类，随着人们对环保意识的不断提高，一些环保性能较差的热稳定剂必将被市场淘汰；而钙/锌复合热稳定剂由于符合环保要求及低廉的价格，在众多热稳定剂中具备相对优势。宋银银、蒋平平的《聚氯乙烯热稳定剂甘油基钙/锌的制备及性能研究》公开了一种甘油钙锌复合热稳定剂的制备方法，其中(1)甘油钙单体的合成采用的是甘油过量法，此方法存在的缺点：甘油钙合成结束后要进行抽滤，除去过量的甘油，然后还需要用大量的甲醇洗涤除去甘油，才能获得甘油单体；(2)甘油锌的合成采用的是无催化剂高压反应法，反应时间非常长达到18小时，工业化产量低下且高压反应危险系数很高。由于这些缺陷的存在，目前仍无法实现大规模的工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用甘油合成甘油钙/锌复合热稳定剂的方法，解决现有甘油钙/锌合成条件苟刻、产品成本高、不利于工业化生产的问题。

为实现以上目的，本发明聚氯乙烯用甘油钙锌复合热稳定剂的制备方法利用生物柴油生产中产生的副产品甘油为原料，合成甘油钙/锌复合热稳定剂；具体合成操作步骤如下：

(1)制备甘油钙单体：物料配比按摩尔比，甘油：氧化钙：甲醇＝(1.70～1.90):(0.90～1.20):(10～20)进行投料，加料顺序是先将甘油加入反应釜中，接着加入甲醇，加热到30-80℃进行反应，然后加入氧化钙，氧化钙加完后进行回流反应3-4小时；经脱甲醇后烘干，即得甘油钙单体；

(2)制备甘油锌单体：物料配比按摩尔比，甘油：氧化锌＝(2.90～3.10):(0.90～1.20)，酒石酸钠作为催化剂，该催化剂的投料量为甘油重量的1-3％；加料顺序是先将甘油加入反应釜中，接着加入氧化锌，然后加入催化剂，加热温度控制在110-150℃，时间控制在5-8小时；出料后过滤、水洗、烘干，即得甘油锌单体；

(3)甘油钙/锌复合热稳定剂的复配：将甘油钙、甘油锌按甘油钙：甘油锌＝(3～5):1的摩尔比复配即得甘油钙/锌复合热稳定剂。

化学反应机理：

(1)以甲醇为溶剂，甘油与氧化钙在30-80℃进行反应，反应方程式为：

(2)在酒石酸钠作为催化剂作用下，甘油与氧化锌发生化学反应，反应方程式为：

上述聚氯乙烯用甘油钙锌复合热稳定剂的制备方法具有以下技术特点和有益效果：一是制备的甘油钙/锌复合热稳定剂产品不含重金属，环保无毒；二是制备的甘油钙/锌复合热稳定剂是以生物柴油生产过程中产生的副产品甘油为原料，价格低廉；三是本发明的甘油钙/锌合成方法是在常温常压下进行的，操作简单、易控制、容易实现大规模的工业化生产。

采用本发明制得的甘油钙锌复合热稳定剂具有产品质量稳定、热稳定性好、无毒环保的特点；此外，本发明工艺过程简单，操作简单易控，产品成本低，具有良好的市场应用前景。

具体实施方式

下面结合三个具体实施方式对本发明聚氯乙烯用甘油钙锌复合热稳定剂的制备方法作进一步详细说明。

实施例1

本发明聚氯乙烯用甘油钙锌复合热稳定剂的制备方法利用生物柴油生产中产生的副产品甘油为原料，合成甘油钙/锌复合热稳定剂；合成操作步骤如下：

(1)制备甘油钙单体：将1.805摩尔的甘油加入反应釜中，并加入10-20摩尔的甲醇，加热到30-40℃进行反应，缓缓加入1摩尔的氧化钙，氧化钙加完后进行回流反应3小时；经脱甲醇/乙醇后烘干，即得甘油钙单体；

(2)制备甘油锌单体：将3摩尔的甘油、1摩尔的氧化锌、甘油重量的1-3％的酒石酸钠(催化剂)加入反应釜中，温度控制中110-130℃，时间控制在5-7小时；出料后过滤、烘干，即得甘油锌单体；

(3)甘油钙/锌复合热稳定剂的复配：将甘油钙、甘油锌按甘油钙：甘油锌＝3:1复配即得甘油钙/锌复合热稳定剂。

实施例2

与实施例1相比，操作步骤(1)和(2)相同，操作步骤(3)中将甘油钙、甘油锌按甘油钙：甘油锌＝4:1复配即得甘油钙/锌复合热稳定剂。

实施例3

与实施例1相比，操作步骤(1)和(2)相同，操作步骤(3)中将甘油钙、甘油锌按甘油钙：甘油锌＝5:1复配即得甘油钙/锌复合热稳定剂。

以上三个实施例制备的甘油钙/锌复合热稳定剂的热稳定指标对比如下：

将聚氯乙烯(PVC)树脂100份、生物酯增塑剂50份、甘油钙/锌复合热稳定剂3份混合均匀，在辊温160℃、辊距1mm的双辊机上开炼成片，然后切成1cm×1cm并放入试管中，在180℃下油浴，按国家标准GB/T2917.1-2002刚果红法测定复合物的静态热稳定性能，结果见表1。

表1

从表1中测试结果可以看出，实施例2的综合性能最好，是最佳实施例。

Claims (1)

1.一种聚氯乙烯用甘油钙锌复合热稳定剂的制备方法，其特征是：利用生物柴油生产中产生的副产品甘油为原料，合成甘油钙/锌复合热稳定剂；具体合成操作步骤如下：

(1)制备甘油钙单体：物料配比按摩尔比，甘油：氧化钙：甲醇＝(1.70～1.90):(0.90～1.20):(10～20)进行投料，加料顺序是先将甘油加入反应釜中，接着加入甲醇，加热到30-80℃进行反应，然后加入氧化钙，氧化钙加完后进行回流反应3-4小时；经脱甲醇后烘干，即得甘油钙单体；

(2)制备甘油锌单体：物料配比按摩尔比，甘油：氧化锌＝(2.90～3.10):(0.90～1.20)，酒石酸钠作为催化剂，该催化剂的投料量为甘油重量的1-3％；加料顺序是先将甘油加入反应釜中，接着加入氧化锌，然后加入催化剂，加热温度控制在110-150℃，时间控制在5-8小时；出料后过滤、水洗、烘干，即得甘油锌单体；

(3)甘油钙/锌复合热稳定剂的复配：将甘油钙、甘油锌按甘油钙：甘油锌＝(3～5):1的摩尔比复配即得甘油钙/锌复合热稳定剂。