CN111849091B - 一种应用在pvc制品中的无铝稳定剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于PVC制品添加剂及其制备方法领域，具体公开了一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂及其制备方法，本发明的无铝稳定剂使用氢氧化钙/氢氧化镁代替常规稳定剂沸石和水滑石，本发明的无铝稳定剂主要是通过与氯化氢反应达到吸收氯化氢的效果，遏制PVC的进一步分解，且影响稳定剂的长期热稳定性，本发明的在不使用沸石及水滑石的条件下，通过调整配方，使用6‑氨基‑1,3‑二甲基尿嘧啶与β‑二酮盐复配，保障PVC制品的初期白度和长期稳定剂性。

Description

一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂及其制备方法
技术领域
本发明属于PVC制品添加剂及其制备方法领域，特别涉及一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂及其制备方法。
背景技术
PVC具有多种优良的性能，应用范围广泛，但由于PVC的加工温度比其分解温度要高，所以要想保持PVC制品的高性能，就必须添加适量的稳定剂。PVC稳定剂可以有效的抑制PVC的分解，延长分解时间，改善PVC的加工性能。
目前市场上的稳定剂主要分为三大类，分别是铅盐稳定剂、有机锡类稳定剂以及钙锌稳定剂。铅盐稳定剂具有优异的初期白度和长期热稳定性，但铅盐稳定剂易析出，容易发生硫化污染，同时铅盐稳定剂的粉末对人体还有毒性，所以铅盐稳定剂的用量正在逐步减少；有机锡类稳定剂具有高效、高透明性、低硫化污染的优点，但有机锡类稳定剂往往具有难闻的刺激性气味，且有机锡类稳定剂在保持PVC稳定性的过程中会生产有机锡氯化物，这种物质的毒性很大，所以有机锡类稳定剂也不适合长期使用；钙锌稳定剂则属于无毒环保类稳定剂，即不含重金属铅盐，也没有难闻的刺激性气味，同时初期白度及长期热稳定性又能满足客户的需求，所以钙锌稳定剂已成为目前的主流稳定剂。但近年来有研究指出，饮用水中的铝离子会影响人体的生物机能，饮用水中的铝离子主要是游离态，体积小，易通过肠壁进入血液，当铝在人体内富集程度达到一定浓度时，会引发人体病变。因此为了保障饮用水安全及人体健康，目前世界上许多国家、地区和卫生组织都对饮用水中残留铝含量制定了严格的控制标准。
目前世界上PVC给水管占很大的比例，作为与生活用水及饮用水直接接触的材料，PVC给水管中的铝含量也同样受到了限制。PVC树脂本身是不含铝离子的，但PVC制品中极为重要的稳定剂往往具有较多的铝离子，尤其是在钙锌稳定剂中，为了更好的提高PVC制品的长期热稳定性，钙锌稳定剂中往往加入了大量的沸石或者水滑石，这就引入了大量的铝离子，具有潜在的风险。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂及其制备方法，本发明针对目前钙锌稳定剂中太多铝离子的情况，本发明发明一种不含铝离子的应用在PVC制品中的稳定剂，同时该稳定剂还能具有良好的初期白度已经长期热稳定剂，且制成的PVC制品各项物理性能也能达到客户的要求，本发明的内容如下：
本发明的目的在于提供一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂，其技术点在于：所述的应用在PVC制品中的无铝稳定剂按照重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002630739270000021
Figure BDA0002630739270000031
在本发明的有的实施例中，所述的硬脂酸盐为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸钡中的一种或任意一种以上按任意比例混合的混合物。
在本发明的有的实施例中，所述的硬脂酸盐为硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物，所述的硬脂酸钙和硬脂酸锌额重量之比为(5-10)：(20-25)。
在本发明的有的实施例中，所述的碱性物质为氢氧化钙或者氢氧化镁中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
在本发明的有的实施例中，所述的β-二酮为二苯甲酰甲烷和硬质酰苯甲酰甲烷中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
在本发明的有的实施例中，所述的抗氧化剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2，6-二叔丁基对甲酚和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或任意一种以上按任意比例混合的混合物。
在本发明的有的实施例中，所述的润滑剂分为内润滑和外润滑，所述的内润滑和外润滑均为硬脂酸、硬脂酸丁酯、季戊四醇硬脂酸酯、脂肪酸复合酯、液体白蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、合成蜡、费托蜡、微品蜡和氧化蜡中的一种或任意一种以上按任意比例混合的混合物。
在本发明的有的实施例中，所述的乙酰丙酮盐为乙酰丙酮钙和乙酰丙酮锌中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
本发明的另外一个目的在于提供一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按照配方精确称量各原材料，将硬脂酸盐加入搅拌机中，在30-50℃条件下搅拌15-20min；
步骤二：将乙酰丙酮盐、高氯酸盐、润滑剂和抗氧剂加入经步骤一处理后的硬脂酸盐中，在30-50℃条件下搅拌30-40min，得混合物A；
步骤三：将6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶、碱性物质和β-二酮加入所述步骤二得到的混合物A中，在30-50℃条件下搅拌30-40min，冷却后得到所述的应用在PVC制品中的无铝稳定剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂使用氢氧化钙/氢氧化镁代替常规稳定剂沸石和水滑石，本发明的无铝稳定剂主要是通过与氯化氢反应达到吸收氯化氢的效果，遏制PVC的进一步分解，且影响稳定剂的长期热稳定性，本发明的在不使用沸石及水滑石的条件下，通过调整配方，使用6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶与β-二酮盐复配，保障PVC制品的初期白度和长期稳定剂性。
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，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明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，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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
一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂的配方如下：
Figure BDA0002630739270000051
其中，硬脂酸盐为硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物，所述的硬脂酸钙和硬脂酸锌额重量之比为1：2。
其中，碱性物质为氢氧化钙。
其中，β-二酮为二苯甲酰甲烷。
其中，抗氧化剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、。
其中，润滑剂分为内润滑和外润滑，所述的内润滑和外润滑均为硬脂酸。
其中，乙酰丙酮盐为乙酰丙酮钙。
按照上述配方本发明的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一：按照配方精确称量各原材料，将硬脂酸盐加入搅拌机中，在40℃条件下搅拌18min；
步骤二：将乙酰丙酮盐、高氯酸盐、润滑剂和抗氧剂加入经步骤一处理后的硬脂酸盐中，在40℃条件下搅拌35min，得混合物A；
步骤三：将6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶、碱性物质和β-二酮加入所述步骤二得到的混合物A中，在40℃条件下搅拌35min，冷却后得到所述的应用在PVC制品中的无铝稳定剂。
实施例2
一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂的配方如下：
Figure BDA0002630739270000061
其中，硬脂酸盐为硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物，所述的硬脂酸钙和硬脂酸锌额重量之比为2：5。
其中，碱性物质为氢氧化镁。
其中，β-二酮为硬质酰苯甲酰甲烷。
其中，抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
其中，润滑剂分为内润滑和外润滑，所述的内润滑和外润滑均为季戊四醇硬脂酸酯。
其中，乙酰丙酮盐为乙酰丙酮锌。
按照上述配方本发明的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一：按照配方精确称量各原材料，将硬脂酸盐加入搅拌机中，在30℃条件下搅拌20min；
步骤二：将乙酰丙酮盐、高氯酸盐、润滑剂和抗氧剂加入经步骤一处理后的硬脂酸盐中，在30℃条件下搅拌40min，得混合物A；
步骤三：将6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶、碱性物质和β-二酮加入所述步骤二得到的混合物A中，在30℃条件下搅拌40min，冷却后得到所述的应用在PVC制品中的无铝稳定剂。
实施例3
一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂的配方如下：
Figure BDA0002630739270000071
Figure BDA0002630739270000081
其中，硬脂酸盐为硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物，所述的硬脂酸钙和硬脂酸锌额重量之比为1：4。
其中，碱性物质为氢氧化钙。
其中，β-二酮为二苯甲酰甲烷和硬质酰苯甲酰甲烷的混合物。
其中，抗氧化剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
其中，润滑剂分为内润滑和外润滑，所述的内润滑和外润滑均为脂肪酸复合酯和氧化蜡中的混合物。
其中，乙酰丙酮盐为乙酰丙酮钙和乙酰丙酮锌的混合物。
按照上述配方本发明的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一：按照配方精确称量各原材料，将硬脂酸盐加入搅拌机中，在50℃条件下搅拌15min；
步骤二：将乙酰丙酮盐、高氯酸盐、润滑剂和抗氧剂加入经步骤一处理后的硬脂酸盐中，在50℃条件下搅拌30min，得混合物A；
步骤三：将6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶、碱性物质和β-二酮加入所述步骤二得到的混合物A中，在50℃条件下搅拌30min，冷却后得到所述的应用在PVC制品中的无铝稳定剂。
实施例4
一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂的配方如下：
Figure BDA0002630739270000091
其中，硬脂酸盐为硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物，所述的硬脂酸钙和硬脂酸锌额重量之比为2：5。
其中，碱性物质为氢氧化钙和者氢氧化镁的混合物。
其中，β-二酮为二苯甲酰甲烷和硬质酰苯甲酰甲烷中的混合物。
其中，抗氧化剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
其中，润滑剂分为内润滑和外润滑，所述的内润滑和外润滑均为硬脂酸、硬脂酸丁酯、季戊四醇硬脂酸酯和氧化蜡的混合物。
其中，乙酰丙酮盐为乙酰丙酮钙和乙酰丙酮锌中的混合物。
按照上述配方本发明的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一：按照配方精确称量各原材料，将硬脂酸盐加入搅拌机中，在40℃条件下搅拌18min；
步骤二：将乙酰丙酮盐、高氯酸盐、润滑剂和抗氧剂加入经步骤一处理后的硬脂酸盐中，在40℃条件下搅拌35min，得混合物A；
步骤三：将6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶、碱性物质和β-二酮加入所述步骤二得到的混合物A中，在40℃条件下搅拌35min，冷却后得到所述的应用在PVC制品中的无铝稳定剂。
实验例
将实施例1-4制备得到的无铝稳定剂应用于PVC制品得到样品A1-A4，其添加量为3g，同时以添加3g的AIMSTA-503型号钙锌稳定剂作为对比例得到样品D1，除了稳定剂的添加不同，PVC制品的配方为：PVC100g、碳酸钙8g、ACR1g、CPE6g、二氧化钛1g、润滑剂0.5g，制备得到PVC制品。
将制备得到的PVC制品开放式炼胶机上混炼，温度为190±2℃，混炼时间3min，制片。然后将试样片制成10块16mm×16mm的圆片置于铝箔上，放入401A型老化试验箱中，温度为190±1℃，每10min取出一块片。根据ASTM D1925-70，测试不同时间不同配方的黄度值，具体结果见表1：
表1
Figure BDA0002630739270000101
Figure BDA0002630739270000111
表1试验数据表明，与对比例相比，添加本发明无铝稳定剂的PVC制品具有较好的初期白度和相近的长期稳定性。
本发明仅仅提供了一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂及其制备方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂，其特征在于：所述的应用在PVC制品中的无铝稳定剂按照重量份数计，包括以下组分：
硬脂酸盐 25-35份
6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶 1-2份
碱性物质 5-10份
β-二酮 2-4份
抗氧剂 1-2份
润滑剂 25-35份
乙酰丙酮盐 3-5份
高氯酸盐 1-2份；
所述的碱性物质为氢氧化钙或者氢氧化镁中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂，其特征在于：所述的硬脂酸盐为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸钡中的一种或任意一种以上按任意比例混合的混合物。
3.根据权利要求1或者2任一所述的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂，其特征在于：所述的硬脂酸盐为硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物，所述的硬脂酸钙和硬脂酸锌的重量之比为（5-10）：（20-25）。
4.根据权利要求1所述的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂，其特征在于：所述的β-二酮为二苯甲酰甲烷和硬脂酰苯甲酰甲烷中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂，其特征在于：所述的抗氧化剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、2，6-二叔丁基对甲酚和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或任意一种以上按任意比例混合的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂，其特征在于：所述的润滑剂分为内润滑和外润滑，所述的内润滑和外润滑均为硬脂酸、硬脂酸丁酯、季戊四醇硬脂酸酯、脂肪酸复合酯、液体白蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、合成蜡、费托蜡、微品蜡和氧化蜡中的一种或任意一种以上按任意比例混合的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂，其特征在于：所述的乙酰丙酮盐为乙酰丙酮钙和乙酰丙酮锌中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种应用在PVC制品中的无铝稳定剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按照配方精确称量各原材料，将硬脂酸盐加入搅拌机中，在30-50℃条件下搅拌15-20min；
步骤二：将乙酰丙酮盐、高氯酸盐、润滑剂和抗氧剂加入经步骤一处理后的硬脂酸盐中，在30-50℃条件下搅拌30-40min，得混合物A；
步骤三：将6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶、碱性物质和β-二酮加入所述步骤二得到的混合物A中，在30-50℃条件下搅拌30-40min，冷却后得到所述的应用在PVC制品中的无铝稳定剂。
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