CN207108897U - 一种钙锌复合稳定剂生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钙锌复合稳定剂生产系统，属于热稳定剂的生产技术领域。本实用新型的钙锌复合稳定剂生产系统，包括依工艺流程依次排列并连接的搅拌装置、干燥装置和粉碎装置；其中：所述搅拌装置包括反应釜、搅拌杆、出料管和水泵，所述搅拌杆直插入反应釜内的中下部，出料管和反应釜的底部相通，水泵通过水管和反应釜的上部相通；所述干燥装置为真空冷冻干燥装置。本实用新型的生产工艺制得的钙锌复合稳定剂相较于现有技术的稳定剂，首次采用3组组分均呈1：1的比例，应用于高档塑料时取得了耐寒、耐热、光滑、韧性、耐磨等预料不到的技术效果，而且使用寿命通过破坏性试验证明，至少提高原使用寿命的20％以上。

Description

一种钙锌复合稳定剂生产系统

技术领域

本实用新型涉及热稳定剂的生产技术领域，尤其涉及一种钙锌复合稳定剂生产系统。

背景技术

PVC、PE是产量和用量最大的通用塑料。世界PVC的产量已超过1亿吨，我国1780万吨。由于PVC热稳定性差及加工困难，在成型加工时必须添加4％左右的热稳定剂，我国每年消耗热稳定剂约70万吨。

传统上热稳定剂以铅盐类热稳定剂为主，由于铅盐类稳定剂的毒性较强，具有生物积累性，并且易生成粉尘，因此，在生产和使用过程中会导致操作人员发生慢性铅中毒，而且废弃后会造成严重的环境污染。随着人们环保意识的提高，尤其欧盟RoHS及WEEE指令及美国、日本、韩国也纷纷出台了相关法规，世界环保组织业已提出要在2015年左右在全球禁止铅热稳定剂的使用；我国信息产业部、发展改革委等部门联合制定《电子信息产品污染控制管理办法》，国家发改委、建设部、卫生部等部委联合下文严禁在全国各上水管材中使用铅盐稳定剂，同时相继出台了多项国家相关标准。目前市场上已经出现系列含铅、镉热稳定剂的替代品如：Ca/Zn复合稳定剂、稀土稳定剂、有机锡稳定剂。其中，钙锌热稳定剂由于具有无毒、高效的特点，使其成为近年来复合稳定剂中最活跃的领域和最具有竞争力的产品。但钙锌热稳定剂仍存在稳定效果差、初期着色、“锌烧”等缺陷，应用效果不理想，难以取代铅盐热稳定剂，需要辅助热稳定剂协同作用。

经检索，中国专利申请，公开号：CN106565994A，公开日：2017.04.19，公开了一种制塑料管用钙锌复合稳定剂及其制备方法。该钙锌复合稳定剂由下列重量份的原料制成：碱式亚磷酸钙锌30-70份、硅酸钙锌10-35份、层状双羟基复合金属氧化物20-53份、金属氢氧化物8-32份、表面活性剂2-4份、辅助稳定剂15-35份、润滑剂10-35。上述复合稳定剂的制备方法包括：1)反应合成碱式亚磷酸钙锌；2)表面处理；3)复合；4)成片和破碎。该实用新型具有良好的稳定性，耐硫化污染，用量少，热稳定性超过传统的铅盐复合稳定剂，具有耐候性好，清模周期长，制品物理性能佳等特点。但该实用新型的生产工艺中，增加了表面处理的工艺步骤，生产工艺周期较长。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

针对现有技术中存在钙锌热稳定剂仍存在稳定效果差、生产工艺周期长等问题，本实用新型提供了一种钙锌复合稳定剂生产系统。它通过优化产品配方，优化生产工艺，达到提高的稳定效果和降低生产周期目的，而且制得的钙锌复合稳定剂应用于高档塑料时还有耐寒、耐热、光滑、韧性、耐磨等效果。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种钙锌复合稳定剂生产系统，包括依工艺流程依次排列并连接的搅拌装置、干燥装置和粉碎装置；其中：所述搅拌装置包括反应釜、搅拌杆、出料管和水泵，所述搅拌杆直插入反应釜内的中下部，出料管和反应釜的底部相通，水泵通过水管和反应釜的上部相通；所述干燥装置为真空冷冻干燥装置；钙锌复合稳定剂的配料依次经过搅拌装置的搅拌式混合反应、真空冷冻干燥装置的脱水和粉碎装置的粉碎后，制得成品。

进一步的技术方案，真空冷冻干燥装置包括进出料导轨、冻干仓、冷阱和真空泵；所述进出料导轨和冻干仓内置的导轨接驳；所述冷阱外置于冻干仓一侧，两者通过管道相通；所述真空泵也和冻干仓通过管道相通。

进一步的技术方案，反应釜为串联连通的2个，双级搅拌，可以分为粗搅拌和精搅拌，反应釜内物料搅拌充分；所述冷阱为在冻干仓两侧对称式设置的2个，提高捕水效率。

一种钙锌复合稳定剂生产系统的生产工艺，所述钙锌复合稳定剂配料的组分包括各30～40重量份的复合羧酸的钙盐和锌盐、各8～12重量份的石蜡和硬脂酸，以及各5～8重量份的β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷，相较于现有技术的组分关系，首次采用3组组分均呈1：1的比例，应用于高档塑料时取得了耐寒、耐热、光滑、韧性、耐磨等预料不到的技术效果，而且使用寿命通过破坏性试验证明，至少提高原使用寿命的20％以上。

进一步的生产工艺，复合羧酸的钙盐和锌盐分别为硬脂酸钙和硬脂酸锌，相较于其它复合羧酸的钙盐和锌盐，硬脂酸钙和硬脂酸锌的组合与其它2组的组份的协同作用更加明显，至少提高了耐热的技术效果。

进一步的生产工艺，步骤为：

步骤一、配料：按配方要求将硬脂酸钙、硬脂酸锌、石蜡、硬脂酸、β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷称重配料；

步骤二、搅拌：在反应釜中加入水加热后，将配料依次加入反应釜中搅拌；

步骤三、入模：将步骤二的反应物浇注入模具中；

步骤四、速冻：推入速冻库中进行速冻；将反应物进行快速速冻定位，而且产生细小冰晶，为冻干后的多孔状结构打下基础；

步骤五、冻干：再推入真空冷冻干燥仓中进行干燥，冻干后，水蒸气升华留下微孔结构，为下一步的粉碎打下良好的基础，解决了现有技术的烘干后的坚硬的板结状结构不容易粉碎和粉碎细度过大的技术问题；

步骤六：粉碎：将干燥后的物料进行粉碎至规定细度，冻干后稳定剂，理论上讲可以粉碎至任意细度，解决了现有技术细度过大，不容易和PVC、PE等母料均匀混合反应的技术问题。

进一步的生产工艺，步骤二中，反应釜加热至60～70℃，搅拌时间30～40min；步骤三入模重量为4～10公斤；步骤四速冻温度为-22～-24℃；步骤五冻干入仓量为：15～20公斤/m²冻干面积；步骤六的规定细度为50～300目；并在步骤二搅拌后增加压滤的步骤，可以减少后续脱水干燥的负担，提高加工工艺的效率，并减少脱水能耗，并将压滤后产生的滤水收集后，在下一批次生产中作为复合羧酸的钙盐和锌盐溶液套用在步骤二中。

进一步的生产工艺，冻干的工艺曲线为：

A、升温期：板温0℃～100℃，升温斜率2～4℃/min，100℃保持80～100分钟，抽真空至200Pa以内；

B、升华高峰期：板温降温至75～85℃，保持120～140分钟，真空控制在100Pa以内；

C、后期：板温降温至55～60℃，保持40～60分钟，真空控制在40Pa以内；

D、出仓：曲线物料线和板温线平行保持30分钟后，出仓。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种钙锌复合稳定剂生产系统，通过搅拌装置和真空冷冻干燥装置的协同作用，先将配料混合均匀并反应完全，再通过真空冷冻干燥仓对反应产物进行干燥，冻干后，水蒸气升华留下微孔结构，为下一步的粉碎打下良好的基础，解决了现有技术的烘干后的坚硬的板结状结构不容易粉碎和粉碎细度过大的技术问题，而且，还有将微孔中的有害气体成分用冷阱捕获的预料不到的技术效果，应用于高档塑料制品(比如高档口杯、奶瓶、输液管等)时，有害气体被冷阱捕获，清除彻底，保障了高档塑料制品的应用安全性能；

(2)本实用新型的一种钙锌复合稳定剂生产系统，可以增加压滤的步骤，以减少后续脱水干燥的负担，提高加工工艺的效率，并减少脱水能耗；压滤后液体还能回收利用，避免浪费；

(3)本实用新型的一种钙锌复合稳定剂生产系统的生产工艺，配料中，首次采用复合羧酸的钙盐和锌盐、石蜡和硬脂酸、β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷等3组组分均呈1：1的比例，应用于高档塑料时取得了耐寒、耐热、光滑、韧性、耐磨等预料不到的技术效果，而且使用寿命通过破坏性试验证明，至少提高原使用寿命的20％以上；

(4)本实用新型的一种钙锌复合稳定剂生产系统的生产工艺，相较于其它复合羧酸的钙盐和锌盐，硬脂酸钙和硬脂酸锌的组合与其它2组的组份的协同作用更加明显，至少提高了耐热的技术效果；

(5)本实用新型的一种钙锌复合稳定剂生产工艺，物料粉碎时，理论上讲可以粉碎至任意细度，解决了现有技术细度过大，不容易和PVC、PE等母料均匀混合反应的技术问题；

(6)本实用新型的一种钙锌复合稳定剂生产工艺，-22～-24℃的速冻温度，是发明人结合生成物的复杂性，经过数据的采集、分析、总结等创造性劳动后，测得的该生成物的冷凝点，过高时，冰晶对颗粒的刺透能力较差，冻干后产生的微孔浅且少，而且冰晶过大且不均匀，影响冻干后产物的微孔的均匀性；过低时，虽然能提高微孔深度和数量，但会大大提高生产成本；

(7)本实用新型的钙锌复合稳定剂生产工艺，冻干曲线的设定，是发明人结合自由水较多的属性进行的有针对性的设计，整个冻干过程6个小时左右，大大缩短了工艺时间，提高了产量；

(8)本实用新型的制得的钙锌复合稳定剂，可应用于塑钢、电缆线、汽车塑料、高档塑料和建筑用涂料中，应用面广。

附图说明

图1为本实用新型的钙锌复合稳定剂生产系统工艺流程图；

图2为本实用新型的搅拌装置结构示意图；

图3本实用新型的干燥装置结构示意图。

图中：1、搅拌装置；3、干燥装置；11、反应釜；12、搅拌杆；13、出料管；14、水泵；31、进出料导轨；32、冻干仓；33、冷阱；34、真空泵。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合实施例和附图对本实用新型作详细描述。

实施例1

本实施例的钙锌复合稳定剂生产系统，包括依工艺流程依次排列并连接的搅拌装置1、干燥装置3和粉碎装置；其中：如图2所示，所述搅拌装置1包括反应釜11、搅拌杆12、出料管13和水泵14，所述搅拌杆12直插入反应釜11内的中下部，出料管13和反应釜11的底部相通，水泵14通过水管和反应釜11的上部相通。干燥装置3为烘干机。

本实施例的钙锌复合稳定剂，其配料的组分包括各30重量份的复合羧酸的钙盐和锌盐本实施例中选用硬脂酸钙和硬脂酸锌、各8重量份的石蜡和硬脂酸，以及各5重量份的β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷。

本实施例的钙锌复合稳定剂的生产工艺，步骤为：

步骤一、配料：按配方要求将硬脂酸钙、硬脂酸锌、石蜡、硬脂酸、β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷称重配料；

步骤二、搅拌：在反应釜11中加入水加热至60℃后，加水量为50重量份，将配料依次加入反应釜11中搅拌30min；

步骤三、烘干：将步骤二的反应物浇注入模具中后，再推入烘干机进行烘干，时间为24小时；

步骤四：粉碎：将干燥后的物料进行粉碎至粒径0.1～0.3mm。

本实施例制得的钙锌复合稳定剂，应用于塑钢时取得了耐寒、耐热、光滑、韧性、耐磨等预料不到的技术效果，使用寿命通过破坏性试验证明，至少比普通塑钢提高使用寿命的20％以上。但存在加工工艺过长的问题。

实施例2

本实施例的钙锌复合稳定剂生产系统，基本结构同实施例1。

本实施例的钙锌复合稳定剂，基本配料同实施例1，不同和改进之处在于：其配料的组分包括各40重量份的硬脂酸钙和硬脂酸锌、各12重量份的石蜡和硬脂酸，以及各8重量份的β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷。

本实施例钙锌复合稳定剂的加工工艺，步骤二搅拌后增加压滤的步骤，可以减少后续脱水干燥的负担，提高加工工艺的效率，并减少脱水能耗；并将压滤后产生的滤水收集后，在下一批次生产中作为复合羧酸的钙盐和锌盐溶液套用在步骤二中，避免未充分混合和反应的组分浪费。

本实施例钙锌复合稳定剂的加工工艺，由于压滤的工序将自由基的水分去除掉大部分，后续的烘干工序的用时大幅减少，可以减小至12小时左右，降低了生产工艺成本。

实施例3

本实施例的钙锌复合稳定剂生产系统，基本结构同实施例2，不同和改进之处在于：所述干燥装置3为真空冷冻干燥装置，如图3所示，真空冷冻干燥装置包括进出料导轨31、冻干仓32、冷阱33和真空泵34；所述进出料导轨31和冻干仓32内置的导轨接驳；所述冷阱33外置于冻干仓32一侧，两者通过管道相通；所述真空泵34也和冻干仓32通过管道相通。

本实施例的钙锌复合稳定剂，基本配料同实施例1，不同和改进之处在于：其配料的组分包括各35重量份的硬脂酸钙和硬脂酸锌、各10重量份的石蜡和硬脂酸，以及各7重量份的β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷。

本实施例的钙锌复合稳定剂的生产工艺，如图1所示，步骤为：

步骤一、配料：按以上配方要求将硬脂酸钙、硬脂酸锌、石蜡、硬脂酸、β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷称重配料；

步骤二、搅拌：在反应釜中加入水加热至70℃，将配料依次加入反应釜中搅拌40min；

步骤三、入模：将步骤二的反应物浇注入模具中，入模重量为10公斤，模具大小为500mm*550mm*5mm；

步骤四、速冻：推入速冻库中进行速冻，温度为-22～-24℃；将反应物进行快速速冻定位，而且产生细小冰晶，为冻干后的多孔状结构打下基础；

步骤五、冻干：再推入真空冷冻干燥仓中进行干燥，冻干6.5小时，冻干后，水蒸气升华留下微孔结构，为下一步的粉碎打下良好的基础，解决了现有技术的烘干后的坚硬的板结状结构不容易粉碎和粉碎细度过大的技术问题；

步骤六：粉碎：将干燥后的物料进行粉碎至50目后，包装待用。

本实施例钙锌复合稳定剂应用于电缆线的生产后，添加量为3.5％，经检测，制得的电缆线在耐高温和高寒的性能上有突出表现，比如，在100℃和-30℃的破坏性试验中，相较于普通电缆线，使用寿命提高30％。

实施例4

本实施例的钙锌复合稳定剂生产系统，基本结构同实施例3。

本实施例的钙锌复合稳定剂，其配料的组分包括各30重量份的硬脂酸钙和硬脂酸锌、各10重量份的石蜡和硬脂酸，以及各6重量份的β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷。

本实施例的钙锌复合稳定剂的生产工艺，步骤二搅拌后增加压滤的步骤，减少后续冻干的负担，提高加工工艺的效率，并减少脱水能耗；并将压滤后产生的滤水收集后，在下一批次生产中作为复合羧酸的钙盐和锌盐溶液套用在步骤二中，避免未充分混合和反应的组分浪费，整个冻干过程可以缩短至5小时。

实施例5

本实施例的钙锌复合稳定剂生产系统，基本结构同实施例4，不同和改进之处在于：反应釜11为串联连通的2个，双级搅拌，可以分为粗搅拌和精搅拌，反应釜内物料搅拌充分；所述冷阱33为在冻干仓32两侧对称式设置的2个，提高捕水效率。

本实施例的钙锌复合稳定剂，其配料的组分包括各40重量份的硬脂酸钙和硬脂酸锌、各8重量份的石蜡和硬脂酸，以及各5重量份的β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷。

本实施例的钙锌复合稳定剂的生产工艺，步骤为：

步骤一、配料：按以上配方要求将硬脂酸钙、硬脂酸锌、石蜡、硬脂酸、β-二酮和辛酰苯甲酰甲烷称重配料；

步骤二、搅拌：在反应釜中加入水加热至60℃，将配料依次加入反应釜中搅拌30min；

步骤三、压滤：将自由基的水分通过压滤机滤出。

步骤四、入模：将步骤二的反应物浇注入模具中，入模重量为4公斤，模具大小为380mm*400mm*5mm；

步骤、速冻：推入速冻库中进行速冻，温度为-22～-24℃；将反应物进行快速速冻定位，而且产生细小冰晶，为冻干后的多孔状结构打下基础；

步骤五、冻干：再推入真空冷冻干燥仓中进行干燥，冻干4.5小时，冻干后，水蒸气升华留下微孔结构，为下一步的粉碎打下良好的基础，解决了现有技术的烘干后的坚硬的板结状结构不容易粉碎和粉碎细度过大的技术问题；

步骤六：粉碎：将干燥后的物料进行粉碎至100目后，包装待用。

本实施例钙锌复合稳定剂应用于汽车塑料的生产后，添加量为3％，经检测，制得的汽车塑料光滑、韧性强拉伸冲击强度达800以上，经分析是由于多孔状的结构和塑料的成分结合程度高，反应更加充分、耐磨性好。

实施例6

本实施例的钙锌复合稳定剂生产系统，基本结构同实施例5，不同和改进之处在于：所述冷阱33可以为内置式，在冻干仓32的周壁设置，需要冻干的物料置于冻干仓32正中的位置，相较于实施例5，可以节省设备的安装空间。

本实施例的钙锌复合稳定剂，基本配料和基本工艺同实施例5，不同和改进之处在于：步骤二搅拌时，加水用量为物料总重的2.5倍；步骤三物料铺入模具的厚度为4.0cm；步骤五冻干过程中，冷阱温度控制在-32℃以下，在捕获水蒸气的同时，还可以捕获各种有害气体，避免其污染环境；冻干入仓量为：15公斤/m²冻干面积；冻干的工艺曲线为：

A、升温期：板温0℃～100℃，升温斜率4℃/min，100℃保持80分钟，抽真空至200Pa以内；

B、升华高峰期：板温降温至75℃，保持140分钟，真空控制在100Pa以内；

C、后期：板温降温至60℃，保持40分钟，真空控制在40Pa以内；

D、出仓：曲线物料线和板温线平行保持30分钟后，出仓。

本实施例制得的钙锌复合稳定剂，冻干过程中，可以将有害气体成分彻底清除，并被冷阱捕获，避免污染环境，可以应用于高档塑料中比如塑料杯、奶瓶或注射器，加入量为3％，无毒，安全性高。

实施例7

本实施例的钙锌复合稳定剂生产系统，基本结构同实施例6，钙锌复合稳定剂的基本配料和基本工艺同实施例5，不同和改进之处在于：步骤二搅拌时，加水用量为物料总重的3倍；步骤三物料铺入模具的厚度为5.0cm；步骤五冻干过程中，冷阱温度控制在-32℃以下，在捕获水蒸气的同时，还可以捕获各种有害气体，避免其污染环境；冻干入仓量为：20公斤/m²冻干面积；冻干的工艺曲线为：

A、升温期：板温0℃～100℃，升温斜率2℃/min，100℃保持100分钟，抽真空至200Pa以内；

B、升华高峰期：板温降温至85℃，保持120分钟，真空控制在100Pa以内；

C、后期：板温降温至55℃，保持60分钟，真空控制在40Pa以内；

D、出仓：曲线物料线和板温线平行保持30分钟后，出仓。

本实施例制得的钙锌复合稳定剂，可以粉碎至300目，应用于高档建筑用涂料，加入量为2％，由于均匀性提高，加入量可以在幅降低，而且无毒，安全性高，和壁材的结合强度高，涂料使用寿命长。

实施例8

本实施例的钙锌复合稳定剂生产系统，基本结构同实施例6，钙锌复合稳定剂的基本配料和基本工艺同实施例7，不同和改进之处在于：步骤二搅拌时，加水用量为物料总重的2倍；步骤三物料铺入模具的厚度为4.0cm；步骤五冻干过程中，冷阱温度控制在-32℃以下，在捕获水蒸气的同时，还可以捕获各种有害气体，避免其污染环境；冻干入仓量为：15公斤/m²冻干面积；冻干的工艺曲线为：

A、升温期：板温0℃～100℃，升温斜率3℃/min，100℃保持90分钟，抽真空至200Pa以内；

B、升华高峰期：板温降温至80℃，保持120分钟，真空控制在100Pa以内；

C、后期：板温降温至55℃，保持40分钟，真空控制在40Pa以内；

D、出仓：曲线物料线和板温线平行保持30分钟后，出仓。

本实施例制得的钙锌复合稳定剂，可以粉碎至200目，应用于高档塑料中比如塑料杯、奶瓶或注射器，加入量为2％，无毒，安全性高。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种钙锌复合稳定剂生产系统，其特征在于，包括依工艺流程依次排列并连接的搅拌装置(1)、干燥装置(3)和粉碎装置；其中：

所述搅拌装置(1)包括反应釜(11)、搅拌杆(12)、出料管(13)和水泵(14)，所述搅拌杆(12)直插入反应釜(11)内的中下部，出料管(13)和反应釜(11)的底部相通，水泵(14)通过水管和反应釜(11)的上部相通；

所述干燥装置(3)为真空冷冻干燥装置。

2.根据权利要求1所述的钙锌复合稳定剂生产系统，其特征在于：所述真空冷冻干燥装置包括进出料导轨(31)、冻干仓(32)、冷阱(33)和真空泵(34)；所述进出料导轨(31)和冻干仓(32)内置的导轨接驳；所述冷阱(33)外置于冻干仓(32)一侧，两者通过管道相通；所述真空泵(34)也和冻干仓(32)通过管道相通。

3.根据权利要求2所述的钙锌复合稳定剂生产系统，其特征在于：所述反应釜(11)为串联连通的2个；所述冷阱(33)为在冻干仓(32)两侧对称式设置的2个。