CN112831090A - 一种pvc热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,步骤如下:S1:将油酸、固体金属氧化物催化剂、甲酸、双氧水加入反应器,得到环氧化油酸液;S2:往环氧化油酸液的反应器中加入碱性溶液和表面活性剂,得到环氧化油酸钠皂化液;S3:将环氧化油酸钠皂化液用稀酸中和,加入含钙/锌离子溶液,降至常温出料过滤;S4:将滤饼干燥至恒重得到环氧化油酸钙锌成品。本发明制备的环氧化油酸钙锌具有优异的热稳定性和良好的增塑性,且采用了固体金属氧化物催化剂,对比常用的浓硫酸及对甲苯磺酸催化剂,环氧值相较有明显的提高,催化剂为金属类化合物,可直接变为相应的PVC稳定剂,和环氧化油酸钙锌起到协同效应,提高反应速率。
Description
技术领域
本发明涉及一种PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,属于PVC加工助剂合成技术领域。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是世界五大通用树脂之一,也是最早工业化的树脂之一,其产量仅次于聚乙烯,因其性能优异、价格低廉而被广泛应用于人们生活的各个领域。但由于自身结构的缺陷,受热过程中容易发生脱氯化氢反应而降解。因此,在PVC加工应用中必须加入热稳定剂。
目前已经工业化的PVC热稳定剂主要有铅盐类、金属皂类、有机锡类、稀土类以及有机辅助热稳定剂。这些稳定剂虽有各自的优点,但存在着或有毒或价格昂贵以及稳定效率差等诸多缺点。因此开发多功能性、无毒、价格合理的热稳定剂十分必要,且传统稳定剂采用硬脂酸锌、硬脂酸钙复配使用,与PVC相容性差,协同效果也未能达到最佳。
因此,现有技术存在缺陷,需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种环氧值高、多功能性、无毒、生产成本低的PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法。
为了实现上述目的,本发明技术方案如下:一种PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,包括以下步骤:
S1:将0.3mol油酸、0.2~0.8%油酸质量的固体金属氧化物催化剂、0.2~0.6mol的甲酸、含过氧化氢为0.5~1.5mol的工业双氧水,加入至反应器中搅拌均匀,反应器内的温度控制在40~100℃,反应2~6h后得到环氧化油酸液;
S2:中和反应:将步骤S1得到的环氧化油酸液中加入0.4~1.0mol的碱性溶液、1~4g表面活性剂,反应1~2h后得到环氧化油酸钠皂化液;
S3:复分解反应:将步骤S2得到的环氧化油酸钠皂化液用稀酸中和至pH值为7~8,加入0.4~1.0mol的含钙/锌离子的可溶性盐类溶液,反应器内的温度控制在40~100℃,反应2~5h,待溶液温度降至常温后出料,经过过滤,得到滤饼;
S4:将步骤S3得到的滤饼在40~100℃下干燥2~6h至恒重,以得到环氧化油酸钙锌成品。
作为优选的,在步骤S1中,固体金属氧化物催化剂中油酸质量分数为0.2%,甲酸的浓度为0.2mol/L,工业双氧水中过氧化氢的浓度为0.5mol/L。
作为优选的,在步骤S1中,固体金属氧化物催化剂中油酸质量分数为0.8%,甲酸的浓度为0.6mol/L,工业双氧水中过氧化氢的浓度为0.5mol/L。
作为优选的,所述固体金属氧化物催化剂为锌、铜、锆或镍化合物的其中一种。
作为优选的,在步骤S2中,所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或是其它可溶性碱液。
作为优选的,在步骤S2中,所述表面活性剂为阴离子型十二烷基苯磺酸钠。
作为优选的,在步骤S3中,所述烯酸为稀盐酸或稀硝酸的其中一种。
作为优选的,在步骤S3中,所述含钙/锌离子的可溶性盐类溶液为氯化钙溶液、氯化锌溶液、硝酸钙溶液或硝酸锌溶液的其中一种。
作为优选的,在步骤S3中,环氧化油酸液采用离心过滤法进行过滤。
本发明具有以下有益效果:本发明制备的环氧化油酸钙锌稳定剂引入了环氧基团,而环氧基团具有化学活性,能与PVC降解老化而析出的HCL反应,从而起到热稳定作用;同时由于环氧基团引入到了油酸皂中,可以增强油酸皂的稳定性,减少环氧化油酸皂在PVC中的用量,因此环氧化油酸钙锌稳定剂具有优异的热稳定性和良好的增塑性;另外本发明的制备过程采用了固体金属氧化物催化剂,不仅可以使环氧值较常用的浓硫酸、对甲苯磺酸催化剂有一定程度的提高,并且催化剂为金属类化合物,可以直接变为相应的的PVC稳定剂,和环氧化油酸钙锌共同起到协同效应,有效提高反应速率;本发明制备的环氧化油酸钙锌稳定剂具有无毒、环保、生产成本低、价格低廉等优点。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合具体实例对本发明做进一步的描述。
实施例1:
本实施例提供一种PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,将0.3mol油酸、0.2%油酸质量的固体金属氧化物催化剂、0.2mol甲酸、含过氧化氢0.5mol的工业双氧水,加入反应器中搅拌均匀,其中,0.2%油酸质量的固体金属氧化物催化剂为锌金属化合物,控制温度在40℃,反应2h后得到环氧化油酸液;再往上述得到的环氧化油酸液中加入0.4mol的氢氧化钠溶液、1g十二烷基苯磺酸钠,反应1h后得到环氧化油酸钠皂化液;将环氧化油酸钠皂化液用稀盐酸中和到pH值为7,再加入0.4mol氯化钙溶液,在40℃继续反应2h,待溶液温度降至常温后出料,通过离心过滤法进行过滤后得到滤饼;将滤饼放至40℃下干燥2h至恒重,即得到环氧化油酸钙锌成品,测其环氧值在7.81%。
实施例2:
本实施例提供一种PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,将0.3mol油酸、0.5%油酸质量的固体金属氧化物催化剂、0.4mol甲酸、含过氧化氢1.0mol的工业双氧水,加入反应器中搅拌均匀,其中,0.5%油酸质量的固体金属氧化物催化剂为铜金属化合物,控制温度在70℃,反应4h后得到环氧化油酸液;再往上述得到的环氧化油酸液中加入0.7mol的氢氧化钠溶液、2g十二烷基苯磺酸钠,反应1.5h后得到环氧化油酸钠皂化液;将环氧化油酸钠皂化液用稀盐酸中和到pH值为7.5,再加入0.7mol氯化锌溶液,在70℃继续反应3h,待溶液温度降至常温后出料,通过离心过滤法进行过滤后得到滤饼;将滤饼放至70℃下干燥4h至恒重,即得到环氧化油酸钙锌成品,测其环氧值在9.17%。
实施例3:
本实施例提供一种PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,将0.3mol油酸、0.8%油酸质量的固体金属氧化物催化剂、0.6mol甲酸、含过氧化氢1.5mol的工业双氧水,加入反应器中搅拌均匀,其中,0.8%油酸质量的固体金属氧化物催化剂为锆金属化合物,控制温度在100℃,反应6h后得到环氧化油酸液;再往上述得到的环氧化油酸液中加入1.0mol的氢氧化钠溶液、4g十二烷基苯磺酸钠,反应2h后得到环氧化油酸钠皂化液;将环氧化油酸钠皂化液用稀硝酸中和到pH值为8,再加入1.0mol硝酸钙溶液,在100℃继续反应5h,待溶液温度降至常温后出料,通过离心过滤法进行过滤后得到滤饼;将滤饼放至100℃下干燥6h至恒重,即得到环氧化油酸钙锌成品,测其环氧值在10.53%。
本发明具有以下有益效果:油酸中含有不饱和双键,因此可以对它进行环氧化处理,且环氧基团的引入可以增加油酸皂的稳定性,在合成环氧化油酸钙锌的反应中,环氧化油酸钙锌稳定剂单体引入了环氧基团,而环氧基团具有化学活性,能与PVC降解老化而析出的HCL反应,从而起到热稳定作用;同时由于环氧基团引入到了油酸皂中,可以增强油酸皂的稳定性,减少环氧化油酸皂在PVC中的用量,因此环氧化油酸钙锌稳定剂具有优异的热稳定性和良好的增塑性;另外本发明的制备过程采用了固体金属氧化物催化剂,不仅可以使环氧值较常用的浓硫酸、对甲苯磺酸催化剂有一定程度的提高,并且催化剂为金属类化合物,可以直接变为相应的的PVC稳定剂,和环氧化油酸钙锌共同起到协同效应,有效提高反应速率;本发明制备的环氧化油酸钙锌稳定剂具有无毒、环保、生产成本低、价格低廉等优点。
以上仅为本发明的较佳实施个例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:将0.3mol油酸、0.2~0.8%油酸质量的固体金属氧化物催化剂、0.2~0.6mol的甲酸、含过氧化氢0.5~1.5mol的工业双氧水,加入至反应器中搅拌均匀,反应器内的温度控制在40~100℃,反应2~6h后得到环氧化油酸液;
S2:中和反应:将步骤S1得到的环氧化油酸液中加入0.4~1.0mol的碱性溶液、1~4g表面活性剂,反应1~2h后得到环氧化油酸钠皂化液;
S3:复分解反应:将步骤S2得到的环氧化油酸钠皂化液用稀酸中和至pH值为7~8,加入0.4~1.0mol的含钙/锌离子的可溶性盐类溶液,反应器内的温度控制在40~100℃,反应2~5h,待溶液温度降至常温后出料,经过过滤,得到滤饼;
S4:将步骤S3得到的滤饼在40~100℃下干燥2~6h至恒重,以得到环氧化油酸钙锌成品。
2.根据权利要求1所述一种PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,其特征在于:在步骤S1中,固体金属氧化物催化剂中油酸质量分数为0.2%,甲酸的浓度为0.2mol/L,工业双氧水中过氧化氢的浓度为0.5mol/L。
3.根据权利要求1一种PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,其特征在于:在步骤S1中,固体金属氧化物催化剂中油酸质量分数为0.8%,甲酸的浓度为0.6mol/L,工业双氧水中过氧化氢的浓度为0.5mol/L。
4.根据权利要求1至3任一项所述的PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,其特征在于:所述固体金属氧化物催化剂为锌、铜、锆或镍化合物的其中一种。
5.根据权利要求1至3任一项所述的PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,其特征在于:在步骤S2中,所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或是其它可溶性碱液。
6.根据权利要求1至3任一项所述的PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,其特征在于:在步骤S2中,所述表面活性剂为阴离子型十二烷基苯磺酸钠。
7.根据权利要求1至3任一项所述的PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,其特征在于:在步骤S3中,所述烯酸为稀盐酸或稀硝酸的其中一种。
8.根据权利要求1至3任一项所述的PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,其特征在于:在步骤S3中,所述含钙/锌离子的可溶性盐类溶液为氯化钙溶液、氯化锌溶液、硝酸钙溶液或硝酸锌溶液的其中一种。
9.根据权利要求1至3任一项所述的PVC热稳定剂用环氧化油酸钙锌的制备方法,其特征在于:在步骤S3中,环氧化油酸液采用离心过滤法进行过滤。
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