CN111393710B - 一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂及制备方法，复合稳定剂包括以下各组分：硅烷改性缩水甘油酯、亚磷酸酯、多元醇、抗紫外线吸收剂、抗氧剂、β‑二酮。本发明的复合稳定剂不影响氯代产品的存储稳定性，不影响产品其他性能，有效抑制氯代产品的初期着色，改善产品的耐黄变性能，减缓产品的分解速度，延长黄变时间，提高产品整体的热稳定性。本发明具有潜在市场价值。

Description

一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂及制备方法
技术领域
本发明涉及氯代产品热稳定剂领域，特别涉及一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂及制备方法。
背景技术
氯代产品在长时间受热或光照(紫外线)的影响下，能缓慢的发生分解反应，释放出HCl，生成氯烯烃。而释放的HCl在氯代产品中有自催化作用，使氯代产品进一步分解，这种深度的分解甚至能引起碳化现象，导致产品变黑，失去原有的产品性能。因此，为了稳定氯代产品的加工性能，必须改善和提高其热稳定性能。
作为氯代产品专用的热稳定剂应具备以下性能：①原料价廉易得，无毒无害；②与氯代产品专用产品相容性好，无析出现象；③迅速与生成的HCl结合，避免介质呈酸性；④迅速与氧化活性物质反应，阻止进一步反应；⑤与多烯结构反应生成稳定物质，阻止进一步脱HCl；⑥能显著提高氯代产品的热分解温度，提升产品的加工性能；⑦稳定剂不应影响氯代产品的颜色、酸值及产品毒性等其他性能。目前国内稳定氯代产品绝大多数使用的是乙二醇二缩水甘油醚，其组分单一，添加量大，对氯代产品分解温度提高的幅度不够。还有一些厂家使用有机锡等含金属稳定剂，虽然热稳定效果好，但是价格昂贵，且极易使氯代产品颜色加重进而影响品质。中国专利CN107686626B提供了一种新型高效氯化石蜡稳定，主要以70-75份有机硅改性支链型环氧树脂，5-15份金属皂、10-17份亚磷酸酯，5-8份助剂制得，表明具有热稳定性效果好、润滑性能突出、环保等优点。但是配方中大量的硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铅固体金属皂在复合稳定剂体系中溶解困难，有析出的风险，且该复合稳定剂体系与氯化石蜡存在不相容风险或析出风险。大量的金属盐的引入存在使氯化石蜡产品颜色变深的风险，其中锌盐存在使氯化石蜡在高温受热环境中引起锌烧的风险，而硬脂酸铅有毒并非环保。产品添加量0.5％、0.8％时氯化石蜡热分解温度分别比不添加稳定剂时提高了25-30℃，热稳定效率不高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种能显著提高氯化产品的分解温度、价格低廉、性能稳定的一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂及制备方法。
本发明的技术方案为：
一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂，包括以下各组分：硅烷改性缩水甘油酯、亚磷酸酯、多元醇、抗紫外线吸收剂、抗氧剂、β-二酮；
所述硅烷改性缩水甘油酯结构为：
Figure GDA0003244382270000021
进一步的，各组份的质量份数为：硅烷改性缩水甘油酯80～90份、亚磷酸酯5～10份、多元醇1～5份、抗紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗氧剂2～4份、β-二酮0.2～0.8份。
进一步的，所述亚磷酸酯为亚磷酸三辛酯、亚磷酸二苯葵酯、亚磷酸三壬酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸一苯二异辛酯、亚磷酸二苯一异辛酯、磷酸三苯酯的一种或几种。
进一步的，所述多元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、丙三醇、环己六醇、季戊四醇、三羟基甲基丙烷、三羟基甲基乙烷、木糖醇、山梨醇一种或几种。
进一步的，所述抗紫外线吸收剂为UV-531、UV-326、UV-327、UV-328、UV-P、UV-O、UV-9中的一种或几种。
进一步的，包括一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂的制备方法，所述一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂，包括以下各组分：硅烷改性缩水甘油酯、亚磷酸酯、多元醇、抗紫外线吸收剂、抗氧剂、β-二酮；各组份的质量份数为：硅烷改性缩水甘油酯80～90份、亚磷酸酯5～10份、多元醇1～5份、抗紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗氧剂2～4份、β-二酮0.2～0.8份；
包括以下步骤：
(1)4mol的缩水甘油酯，10ppm的催化剂氯铂酸，加入三口烧瓶中，置于50～70℃的油浴中，反应0.5h后，滴加1mol的1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷，滴加完毕，油浴升温至80～100℃继续反应3～6h，得主产物；(2)取1mol主产物，加入1000ppm的四甲基氢氧化铵，升温至110℃，反应4h后，加入适量去离子水，继续反应2h，随后升温至140℃抽真空，至无蒸馏物流出为止，得到硅烷改性缩水甘油酯；(3)将硅烷改性缩水甘油酯投入反应釜，开启搅拌并升温至55～65℃，然后加入相应质量份的亚磷酸酯、多元醇、抗紫外线吸收剂、抗氧剂、β-二酮，在恒温状态下搅拌至溶液澄清透明，降温至室温即可；
所述缩水甘油酯为甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酰氧乙基缩水甘油酯、丙烯酰氧乙基缩水甘油酯中的一种或几种。
进一步的，所述缩水甘油酯为甲基丙烯酸缩水甘油酯，一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂的制备方法步骤(1)的反应式为：
Figure GDA0003244382270000031
步骤(2)的反应式为：
Figure GDA0003244382270000041
本发明的有益效果：
本发明复合稳定剂中的硅烷改性缩水甘油酯含有大量的烷基环氧基团，相较中国专利CN107686626B中提到的机硅改性支链型环氧树脂环氧当量更高。而环氧基团恰是吸收HCl关键官能团，其开环吸收HCl后生成的羟基氯化物能与氯代产品中因脱HCl而生成的双键形成稳定的加成物质，进而阻止氯代产品专用进一步分解。由于所述改性缩水甘油醚单个分子上有较多的环氧基团，因此具有较高的热效率；本发明的复合稳定剂不影响氯代产品的存储稳定性，不影响产品其他性能，有效抑制氯代产品的初期着色，改善产品的耐黄变性能，减缓产品的分解速度，延长黄变时间，提高产品整体的热稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1硅烷改性缩水甘油酯1H NMR谱图；
图2为本发明实施例1硅烷改性缩水甘油酯13C NMR谱图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例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一部分实施例，而不是全部的实施例。下列实施例中未注明具体条件的实验方法们通常按照常规条件进行操作。除非另行定义，文中所述实用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。
实施例1
一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂，包括以下各质量份数的各组分：
硅烷改性缩水甘油酯80份、亚磷酸酯5份、多元醇1份、抗紫外线吸收剂0.1份、抗氧剂2份、β-二酮0.2份。所述亚磷酸酯为亚磷酸三辛酯，所述多元醇为乙二醇，所述抗紫外线吸收剂为UV-531。
进一步的，所述硅烷改性缩水甘油酯结构为：
Figure GDA0003244382270000051
进一步的，包括一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)4mol的甲基丙烯酸缩水甘油酯，10ppm的催化剂氯铂酸，加入三口烧瓶中，置于60℃的油浴中，反应0.5h后，滴加1mol的1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷，滴加完毕，油浴升温至80℃继续反应5h，得主产物；(2)取1mol主产物，加入1000ppm的四甲基氢氧化铵，升温至110℃，反应4h后，加入适量去离子水，继续反应2h，随后升温至140℃抽真空，至无蒸馏物流出为止，得到硅烷改性缩水甘油酯；(3)将硅烷改性缩水甘油酯投入反应釜，开启搅拌并升温至55～65℃，然后加入相应质量份的亚磷酸酯、多元醇、抗紫外线吸收剂、抗氧剂、β-二酮，在恒温状态下搅拌至溶液澄清透明，降温至室温即可。
进一步的，制备方法步骤(1)的反应式为：
Figure GDA0003244382270000061
步骤(2)的反应式为：
Figure GDA0003244382270000062
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，所不同的是，硅烷改性缩水甘油酯85份、亚磷酸酯7.5份、多元醇3份、抗紫外线吸收剂0.3份、抗氧剂3份、β-二酮0.5份。所述亚磷酸酯为亚磷酸三辛酯，所述多元醇为乙二醇，所述抗紫外线吸收剂为UV-531。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同，所不同的是，硅烷改性缩水甘油酯90份、亚磷酸酯10份、多元醇5份、抗紫外线吸收剂0.5份、抗氧剂4份、β-二酮0.8份。所述亚磷酸酯为亚磷酸三辛酯，所述多元醇为乙二醇，所述抗紫外线吸收剂为UV-531。
实施例4
实施例4与实施例1基本相同，所不同的是硅烷改性缩水甘油酯是由甲基丙烯酰氧乙基缩水甘油酯为缩水甘油酯制成，同时所述亚磷酸酯为亚磷酸二苯葵酯，所述多元醇为丙三醇，所述抗紫外线吸收剂为UV-326。
实施例5
实施例5与实施例2基本相同，所不同的是硅烷改性缩水甘油酯是由甲基丙烯酰氧乙基缩水甘油酯为缩水甘油酯制成，同时所述亚磷酸酯为亚磷酸二苯葵酯，所述多元醇为丙三醇，所述抗紫外线吸收剂为UV-326。
实施例6
实施例6与实施例3基本相同，所不同的是硅烷改性缩水甘油酯是由甲基丙烯酰氧乙基缩水甘油酯为缩水甘油酯制成，同时所述亚磷酸酯为亚磷酸二苯葵酯，所述多元醇为丙三醇，所述抗紫外线吸收剂为UV-326。
对比例1
氯代产品的常用稳定剂乙二醇二缩水甘油醚。
对比实验
(1)氯代甲酯刚果红试验
分别取5g实施例1-6制备好的复合稳定剂、对比例1加入到1000g新鲜的氯代甲酯中，混合均匀后装入试管，试管口塞上一个下方挂有刚果红试纸的塞子，刚果红试纸下方距物料上液面边缘2cm，将试管放入油浴锅中，缓慢加热，记录刚果红试纸变蓝的温度即为分解温度。试验结果如表1所示，
表1氯代甲酯热分解温度情况表
Figure GDA0003244382270000071
Figure GDA0003244382270000081
(2)氯代甲酯耐温试验
分别制备实施例1-6、对比例1稳定剂添加量为0.5％氯代甲酯样品，按照GB/T3536-2008标准，使用克利夫兰开口闪点试验仪测试样品变黑冒泡的温度。试验情况如表2所示。
表2变黑冒泡温度情况表
Figure GDA0003244382270000082
(3)氯化石蜡刚果红试验
将试验(1)中的氯代甲酯更换为氯化石蜡进行刚果红试验，试验结果如表3所示。
表3氯化石蜡热分解温度情况表
Figure GDA0003244382270000091
由试验(1)和试验(2)的表1和表2可以看出，实施例1-6所制备的有机硅改性的复合稳定剂显示出优异的热稳定效力和耐温变色能力，在相同添加量的情况下，热分解温度高于乙二醇二缩水甘油醚。热分解温度的提高有利于提高氯代产品在高温加工过程中的耐温能力，抑制氯代产品在高温条件下颜色变深，进而保证最终制品的色泽。
由试验(3)的表(3)可以看出，在氯化石蜡中添加相同量的实施例1-6、对比例1稳定剂，实施例1-6复合稳定剂同样会显示出优异的热稳定效力和耐温变色能力。
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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础；当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂，其特征在于包括以下各组分：硅烷改性缩水甘油酯、亚磷酸酯、多元醇、抗紫外线吸收剂、抗氧剂、β-二酮；
所述硅烷改性缩水甘油酯结构为：
Figure FDA0003244382260000011
2.根据权利要求1所述的一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂，其特征在于各组份的质量份数为：硅烷改性缩水甘油酯80～90份、亚磷酸酯5～10份、多元醇1～5份、抗紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗氧剂2～4份、β-二酮0.2～0.8份。
3.根据权利要求1所述的一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂，其特征在于：所述亚磷酸酯为亚磷酸三辛酯、亚磷酸二苯葵酯、亚磷酸三壬酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸一苯二异辛酯、亚磷酸二苯一异辛酯、磷酸三苯酯的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂，其特征在于：所述多元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、丙三醇、环己六醇、季戊四醇、三羟基甲基丙烷、三羟基甲基乙烷、木糖醇、山梨醇一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂，其特征在于：所述抗紫外线吸收剂为UV-531、UV-326、UV-327、UV-328、UV-P、UV-O、UV-9中的一种或几种。
6.一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂的制备方法，其特征在于，所述一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂，包括以下各组分：硅烷改性缩水甘油酯、亚磷酸酯、多元醇、抗紫外线吸收剂、抗氧剂、β-二酮；各组份的质量份数为：硅烷改性缩水甘油酯80～90份、亚磷酸酯5～10份、多元醇1～5份、抗紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗氧剂2～4份、β-二酮0.2～0.8份；
包括以下步骤：
(1)4mol的缩水甘油酯，10ppm的催化剂氯铂酸，加入三口烧瓶中，置于50～70℃的油浴中，反应0.5h后，滴加1mol的1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷，滴加完毕，油浴升温至80～100℃继续反应3～6h，得主产物；
(2)取1mol主产物，加入1000ppm的四甲基氢氧化铵，升温至110℃，反应4h后，加入适量去离子水，继续反应2h，随后升温至140℃抽真空，至无蒸馏物流出为止，得到硅烷改性缩水甘油酯；
(3)将硅烷改性缩水甘油酯投入反应釜，开启搅拌并升温至55～65℃，然后加入相应质量份的亚磷酸酯、多元醇、抗紫外线吸收剂、抗氧剂、β-二酮，在恒温状态下搅拌至溶液澄清透明，降温至室温即可；
所述缩水甘油酯为甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酰氧乙基缩水甘油酯、丙烯酰氧乙基缩水甘油酯中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂的制备方法，其特征在于：所述缩水甘油酯为甲基丙烯酸缩水甘油酯，步骤(1)的反应式为：
Figure FDA0003244382260000021
步骤(2)的反应式为：
Figure FDA0003244382260000031
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Denomination of invention: The invention relates to a special composite stabilizer for organosilicon modified chlorinated products and a preparation method thereof

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CP02 Change in the address of a patent holder
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