[发明专利]一种稀土配合物PVC热稳定剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种稀土配合物PVC热稳定剂及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)塑料以其良好的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、气体水汽低渗透性、综合机械性能、制品透明性、电绝缘性、隔热隔音性等得到广泛应用。同时，PVC树脂也是一种热敏性树脂，在高温和高剪切强度下进行加工容易脱去HCl而导致降解，使其产品变色和机械性能等下降。因此在PVC加工过程中必需加入一定量的稳定剂，以提高PVC的分解温度。随着硬质PVC树脂在建筑行业的广泛应用，PVC树脂的生产和消费总量将进一步增加，热稳定剂是PVC树脂加工必不可少的添加剂，因此热稳定剂的生产和消费量也将逐渐增加，因此PVC热稳定剂的开发和应用具有重要的经济和社会效益。

我国目前使用的PVC热稳定剂主要有铅盐、金属皂、有机锡和稀土热稳定剂等4大类。铅盐类热稳定剂具有卓越的热稳定性和低廉的价格，但铅盐类稳定剂有毒，缺乏润滑性，并且遇硫会生成黑色PbS，不适宜于有硫污染的地方。大部分金属皂稳定剂无毒，有一定润滑作用，特别是钙锌复合皂，其使用范围正在逐步增加，但钙锌热稳定剂存在“锌烧”问题，且对PVC的稳定能力较差。有机锡稳定剂的热稳定性能优异，但其价格昂贵，目前产量较少。稀土类PVC热稳定剂具有出色的热稳定性和耐光耐候性，独特的偶联性，而且绿色、环保，我国是稀土储量大国，因此发展稀土热稳定剂在我国具有广阔的前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有出色的热稳定性和耐光耐候性以及独特的偶联性，而且绿色、环保的稀土配合物PVC热稳定剂。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种稀土配合物聚氯乙烯热稳定剂，其特征在于，所述稀土配合物为N-苯基马来酰胺酸根稀土配合物，其化学分子式为R_E(OA)₃·nH₂O，式中：R_E表示稀土，OA表示N-苯基马来酰胺酸根，n＝1或2；N-苯基马来酰胺酸根稀土配合物的结构式为：

所述稀土为钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)中的一种或几种。

所述N-苯基马来酰胺酸根稀土配合物的用量为聚氯乙烯质量的1.5-10％。

所述N-苯基马来酰胺酸根稀土配合物与硬脂酸钙、硬脂酸锌、季戊四醇和有机锡中的一种或几种经搅拌混合制成组合聚氯乙烯热稳定剂。

所述组合聚氯乙烯热稳定剂的原料组成按重量份计为：N-苯基马来酰胺酸根稀土配合物25～100，硬脂酸钙0～75，硬脂酸锌0～15，季戊四醇0～10，有机锡0～50。

本发明的另一目的是提供了一种稀土配合物聚氯乙烯热稳定剂的制备方法：其特征在于，制备过程为：在pH为7～8的N-苯基马来酰胺酸盐乙醇水溶液中，边搅拌边滴加可溶性稀土无机盐水溶液，在20～50℃条件下反应生成沉淀，经洗涤、真空干燥，得N-苯基马来酰胺酸根稀土配合物，其中可溶性稀土无机盐与N-苯基马来酰胺酸盐的摩尔比为1∶2.5～3.5。

作为配位剂的N-苯基马来酰胺酸盐乙醇水溶液的制备过程为：

(1)将马来酸酐溶解于乙酸乙酯中，然后滴加与马来酸酐等摩尔量的精制苯胺，室温反应至完全沉淀，过滤，经无水乙醇洗涤、真空干燥，得N-苯基马来酰胺酸，具体反应过程如下：

(2)将步骤(1)中的N-苯基马来酰胺酸与等摩尔量的碱在乙醇水溶液中反应，得N-苯基马来酰胺酸盐乙醇水溶液。

作为提供中心离子的可溶性稀土无机盐是指包括所有稀土元素的硝酸盐、氯化物或高氯酸盐。

上述步骤(2)中所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或它们的组合。

热稳定剂性能评价试验

静态热稳定实验：首先将PVC100份，N-苯基马来酰胺酸根稀土(III)配合物或其组合PVC热稳定剂0.5～3份，DOP(邻苯二甲酸二辛酯)50份，混合均匀，置于烘箱，120℃恒温20min，制得PVC试片，然后将试片剪成约2mm×2mm的粒状试样，根据GB/T2917.1-2002刚果红法：试样在试管中的高度约为50mm，刚果红试纸的底部距试样表面约25mm，在200℃恒温油浴中，记录刚果红试纸出现明显的由红变蓝的时间即为静态稳定时间。