CN1884360A - 大豆蛋白在pvc塑料加工中作为热稳定辅助剂的应用 - Google Patents

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Abstract

大豆蛋白在PVC塑料加工中作为热稳定辅助剂的应用，属于塑料加工技术领域。本发明提出大豆蛋白具有在聚氯乙烯(PVC)的加工过程中起到热稳定的作用，可作为热稳定辅助剂使用。在PVC加工过程中，加入一定量的大豆蛋白，可使PVC的稳定性提高；使用大豆蛋白作热稳定剂的助剂，对PVC的热稳定性起到良好的辅助作用。大豆蛋白对硬脂酸钙、硬脂酸锌等稳定剂具有协同作用，能明显延长PVC的热稳定时间，PVC扭矩变化经历时间变长，使得PVC的力学性能也得到了改善；对于实现PVC热稳定剂的无毒化，降低生产成本也有显著作用。

Description

大豆蛋白在PVC塑料加工中作为热稳定辅助剂的应用
技术领域
大豆蛋白在PVC塑料加工中作为热稳定辅助剂的应用，属于塑料加工技术领域。由于镉、铅热稳定剂有毒而钡热稳定剂可能具有潜在危害，因此PVC热稳定剂的无毒化努力主要集中在有机锡和钙锌复合热稳定剂两方面，并取得长足进展。但由于这些稳定剂价格昂贵，实际生产中难以大规模推广，本发明为采用在常规热稳定剂中加入大豆蛋白作为热稳定辅助剂，以此来提高PVC的热稳定性，从而既提高PVC塑料的加工热稳定性，实现PVC热稳定剂的无毒化，同时降低生产成本。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是世界上产量与用量仅次于聚丙烯的五大合成树脂之一，但由于PVC的结构特征，其热分解温度低于加工成型温度，所以在加工成型过程中一定要添加一定量的热稳定剂，因而热稳定剂成为PVC加工成型过程中必不可少的最重要的助剂之一。
由于历史原因，在PVC热稳定剂中，铅类热稳定剂因价廉和优异的热稳定效果，一开始即成为PVC热稳定剂中的主要品种，并获得大量应用。此外，含镉、钡热稳定剂也因其毒性被禁用。与此同时，美国、日本开始限制使用铅类热稳定剂，近年美国饮用水含铅允许量从5μg/L降至1.5μg/L。欧洲从2003年开始进一步限制使用铅热稳定剂，其饮用水含铅允许量从50μg/L降至25μg/L，2013年预期将降为10μg/L。因此，欧美发达国家的PVC热稳定剂中铅热稳定剂比例大幅下降。与此同时，PVC热稳定剂的无毒化研究与应用的努力一直没有停止过，美国首先在有机锡热稳定剂上取得重要进展，走上主要使用有机锡热稳定剂的发展方向，而欧洲各国则致力于发展无毒钙锌复合热稳定剂。
由于经济发展水平等原因，我国长期以来主要使用铅热稳定剂，据统计，至今在PVC热稳定剂中约占三分之二，而无毒热稳定剂不到15％。随着全球经济一体化进程加快，我国加入WTO之后，许多PVC产品质量标准要求与国际接轨，尤其是2008年奥运会在北京举行，其环境设施和所有涉及PVC的建材、管材、板材、电线和电缆都必须达到发达国家水平，因此我国PVC热稳定剂无毒化问题已成为急待解决的重要课题之一。
但就目前现状来看，完全杜绝铅系稳定剂还需要较长时间，需要社会各界的支持和法律法规的约束，但随着人们日益对居住和生活环境的关心，环境问题已经成为全社会关注的一个焦点，在这种形势下，世界各国、团体、企业乃至个人，都在积极寻找环境保护的方法，相信在不远的将来，非铅稳定剂和无重金属稳定剂的广泛应用一定会实现。
由于我国目前经济发展水平还较低，PVC加工行业竞争激烈，在可以预见的时期内难以接受有机锡热稳定剂的高价格，所以复合钙锌应当是我国PVC热稳定剂无毒化首选的发展途径。无毒钙锌复合热稳定剂在我国目前急待解决的问题是：提高热稳定性，解决其在硬制品中加工流变性，推出新的高效价廉的辅助组分，实现工业生产。
大豆蛋白是一种蛋白质，它的一级结构是一系列的结点，即根据一定的氨基酸顺序合成的多肽链，蛋白质的一级结构形成的原因是氨基酸分子间-COOH和一-NH2之间的脱水；蛋白质的二级结构则是氨基酸长链上的螺旋排列，是指蛋白质的多肽链或多肽链之间邻近基团的空间关系，二级结构形成的原因是-C＝O-和-NH-基团之间形成氢键；蛋白质的三级结构是指一根多肽链的总的折叠形态，三级结构形成的原因是组成多肽链的氨基酸单元的侧链基团的相互作用力；蛋白质的四级结构则只存在于一个分子内含有两条以上多肽链的情况下，是指几条多肽链之间的聚集状态，四级结构形成的原因是几条多肽链之间的静电作用。在这些相互作用力中，形成蛋白质的一级结构的酰胺键属共价键，作用很强，三级结构中所涉及到的四种相互作用力：硫共价键(能量209kJ·mol～418kJ·mol)、盐键(能量20.9kJ·mol～41.8kJ·mol)、氢键(能量8.4kJ·mol～20.9kJ·mol)、疏水键(能量4.2kJ·mol～8.4kJ·mol)，其中硫共价键作用也很强，只有二级结构的氢键和三级结构中盐键、氢键和疏水键以及四级结构中的静电作用较弱，但蛋白质的四级结构的破坏一般不影响蛋白质的生理功能(除酶常常失去活性外)，所以蛋白质的变性作用实际上只是破坏蛋白质的二级结构和三级结构，而蛋白质的化学组成和原子排列顺序并未发生改变，即并没有新物质生成，因而并未发生化学变化。所以蛋白质的变性的定义是蛋白质受物理或化学因素的影响(如受热、外光照射、酸碱性变化、有机溶剂、重金属盐等)，而激烈地改变其物理性质和生理性质的过程。
发明内容
本发明的目的是采用在钙锌复合热稳定剂中加入大豆蛋白作为热稳定辅助剂，以此来提高PVC的热稳定性，以此实现PVC热稳定剂的无毒化，降低PVC加工成本。
本发明的技术方案：大豆蛋白在PVC塑料加工中作为热稳定辅助剂的应用，是在PVC塑料加工过程中加入硬脂酸盐和硬脂酸作为主要稳定剂，亚磷酸脂和/或有机锡作为其它辅助稳定剂，同时加入大豆蛋白作为热稳定辅助剂，加入大豆蛋白的量为主要稳定剂质量的0.1～2倍。所加入的硬脂酸盐为硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。
在软质PVC塑料加工过程中还要按常规加入增塑剂作为稳定剂，加入量为PVC质量的20％～50％。按常规加入的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
也可用纯度更高的大豆分离蛋白来替代大豆蛋白作为PVC热稳定剂辅助剂。
本发明的有益效果：本发明采用大豆蛋白在聚氯乙烯(PVC)的加工过程中作热稳定剂的助剂，有助于实现PVC加工稳定剂的无毒化。加入大豆蛋白，可使PVC的热稳定性明显提高；在加工过程中，使用大豆蛋白作热稳定剂的助剂，对PVC的热稳定剂起到了良好的辅助作用。大豆蛋白对硬脂酸钙、硬脂酸锌等稳定剂具有协同效应，能延长PVC的热稳定时间。且随着大豆蛋白含量的提高，PVC扭矩变化经历时间变长，使得PVC的力学性能也得到了改善，同时加入大豆蛋白作热稳定剂，大大降低了生产成本。
具体实施方式
下面以实施例来说明本发明的应用，但本发明的应用不受所述实施例的限制。
实施例1、硬质PVC
分别按照配方进行混合：
  质量份数   配方一   配方二   配方三   配方四   配方五
  PVC主要稳定剂其它辅助稳定剂大豆蛋白静态稳定时间动态稳定时间   1005.01.0055mim25mim   1005.01.01.064min35min   1005.01.03.085min45min   1005.01.06.0100min65min   1005.01.010.075min40min
结果表明，加入大豆蛋白，能使PVC的热稳定时间延长一倍左右，含有硬脂酸钙、硬脂酸锌和大豆蛋白混合稳定体系的PVC具有更长的稳定时间，大豆蛋白对硬脂酸钙、硬脂酸锌稳定剂具有协助作用，能延长PVC的热稳定时间。由于大豆蛋白加入到硬脂酸Ca/Zn的稳定剂中能够对硬脂酸Ca/Zn稳定剂起到协同稳定效果，说明大豆蛋白可以作为热稳定剂的助剂，对PVC的热稳定性起到辅助作用。不同配方其动态热稳定时间不同。随着大豆蛋白加入量的提高，其稳定时间也依次提高。
实施例2、软质PVC
分别按照配方进行混合：
  质量份数   配方一   配方二   配方三   配方四   配方五
  PVC主要稳定剂其它辅助稳定剂DOP大豆分离蛋白静态稳定时间动态稳定时间流变稳定时间   1005.01.040030mim73mim400s   1005.01.0401.038min84min860s   1005.01.0404.045min103min1200s   1005.01.0408.066min110min1280s   1005.01.04012.050min95min800s
结果表明，随着大豆蛋白含量的增加，软质PVC的稳定时间也随之增加。大豆蛋白对PVC起的是辅助稳定的效果，对Ca/Zn稳定剂起的是协同稳定的作用，因而大豆蛋白是作为一种辅助稳定剂用于PVC配方中。随着大豆蛋白含量的增加，其流变稳定时间也有极大的提高。在PVC受热过程中，PVC到一定程度释放出氯化氢，生成具有双键结构的碳链，双键碳链不稳定，受热继续发生反应，生成长链结构，这就导致PVC样品的粘度增大，在流变实验中表现为扭矩变大。由于大豆蛋白对金属复合稳定剂的协助作用，随着大豆蛋白含量的提高，PVC样品扭矩变化经历时间越长。

Claims (5)

1.大豆蛋白在PVC塑料加工中作为热稳定辅助剂的应用，其特征是在PVC塑料加工过程中加入硬脂酸盐和硬脂酸作为主要稳定剂，亚磷酸酯和/或有机锡作为其它辅助稳定剂，同时加入大豆蛋白作为热稳定辅助剂，加入大豆蛋白的量为主要稳定剂质量的0.1～2倍。
2.根据权利要求1所述的大豆蛋白在PVC塑料加工中作为热稳定辅助剂的应用，其特征是所加入的硬脂酸盐为硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。
3.根据权利要求1所述的大豆蛋白在PVC塑料加工中作为热稳定辅助剂的应用，其特征是用纯度更高的大豆分离蛋白来替代大豆蛋白作为PVC热稳定剂辅助剂。
4.根据权利要求1所述的大豆蛋白在PVC塑料加工中作为热稳定辅助剂的应用，其特征是在软质PVC塑料加工过程中还要按常规加入增塑剂作为稳定剂，加入量为PVC质量的20％～50％。
5.根据权利要求4所述的大豆蛋白在PVC塑料加工中作为热稳定辅助剂的应用，其特征是在软质PVC塑料加工过程中按常规加入的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
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