[发明专利]高耐候多效环保PVC复合热稳定剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用具有长效热稳定性的疏水性纳米水滑石和具有超分散效应的PVC用超分散剂制备的复合热稳定剂。

背景技术

众所周知，PVC在加工温度条件下，易发生分解，必须加入稳定剂才能使其顺利加工。另外，聚氯乙烯受热或受紫外线辐射时，也会引起聚合物的降解及脱HCl。因此，PVC的使用和加工必须使用稳定剂。稳定剂是一种化学助剂，它能抑制PVC在加工成型和使用过程中由于热、光作用而引起的降解和变色。稳定剂按其化学结构可分为盐基性铅盐稳定剂、金属皂类、有机锡化合物、有机稳定剂及复合稳定剂五大类。

由于铅盐稳定剂原料易得、生产工艺简单，价格低廉、性能出色等优点，迄今仍是应用最广泛的品种，产量约占我国稳定剂产量的65％。铅盐稳定剂的缺点是毒性高、塑料着色难、在塑料中的分散性差等，特别是粉状铅化合物在配料、搅拌或塑化过程中产生大量铅盐粉尘，会对操作人员及环境产生极大危害。为了克服这些缺点，大多采用复合铅盐稳定剂。复合铅盐稳定剂与传统的三盐、二盐相比，性能有很大的提高，它的针对性强，操作简单，减少了加工混配工艺，从而减少了粉尘污染，降低了成本。总之，复合铅盐稳定剂以其综合性能优异而著称。复合铅盐稳定剂也存在一些不足之处，如分散性差，与PVC基料相容性差，常在成品中产生白点，严重影响型材质量。复合铅盐稳定剂还存在着色能力差，通用性不高等问题。

水滑石(Layered Double Hydrotalcides，LDHs)是一类具有层状结构的阴离子层状功能无机材料，具有可调变的化学组成及独特的结构和性能。其典型的铝镁水滑石化学式为：[Mg6Al2(OH)16CO3]4H2O。水滑石具集阻燃剂、绝缘剂、稳定剂、着色剂、滑爽剂、抗老化剂、抗紫外线剂等诸多功能于一身的填充和改进的原材料。水滑石的性能：(1)铝镁水滑石是高效、无毒、低烟、高性价比的优良的环保型阻燃剂。水滑石兼有氢氧化镁和氢氧化铝类似的结构和组成，受热分解时释放出大量的水和二氧化碳，并吸收大量的热，能降低燃烧体系的温度；分解释放出的水蒸汽和二氧化碳气体能稀释和阻隔可燃性气体；热分解生成的镁铝氧化物与高分子材料燃烧时形成的炭化物，在材料表面形成保护膜，从而阻隔了氧的进一步侵入，也起阻燃效果。水滑石粒子分解后的固体产物具有很大的比表面积及很强的碱性，能及时吸收材料热分解时释放的酸性气体和烟雾并转变成相应的化合物，从而起到抑烟和消烟的作用。因此水滑石是很有希望的对环境友好的消烟型无毒无卤阻燃剂新品种。其阻燃性能明显优于氢氧化铝和氢氧化镁，而且兼具两者的优点。(2)水滑石是无毒的热稳定材料。LDHs可以作为聚氯乙烯(PVC)高效、无毒、价廉的热稳定剂。它可以有效地吸收PVC在加工和使用过程中分解产生的HCl，提高PVC的加工条件和热稳定性。可与有机锡或铅锌共同作为热稳定剂，或与其他助剂共同使用，进一步提高PVC的热稳定性。LDHs本身无毒，可大范围代替铅盐和其他金属类稳定剂，且可用于食品包装PVC中。(3)水滑石与其它制剂混用，除了可改善高分子材料的耐热性外，还可以改善它们的其它性能。如机械强度、抗老化温度、制品表面亮度、绝缘性能、抗静电性能、抗紫外线性能等。水滑石还具有良好的隔热性，促进PVC农膜对红外线的吸收，提高农膜的保温性。水滑石的用途：(1)用作塑料、橡胶、化纤等高分子材料的阻燃、稳定、绝缘、着色、抗紫外线等多功能填充改进剂。(2)用作染料、涂料、油漆、油墨、化妆品日用化工原材料。(3)用作染织物废水处理剂、放射性废水处理剂，污染净化絮凝剂。(4)用作化工催化剂载体和芳构化催化剂。(5)用作多种材料的改进剂和中间体。

纳米水滑石具有高的比表面，其阻燃性、吸附性、稳定性等性能较常规水滑石都有显著提升，是一种非常有前途的功能性材料。关于纳米水滑石制备的专利已有不少，如“一种以卤水为原料制备纳米级镁铝水滑石的方法(专利号ZL 03150037.4)”，该专利将工业卤水进行脱除杂质和有色物质的处理后，利用其中的镁盐来制备纳米水滑石，可适当降低水滑石的生产成本；专利“一种水滑石基含氯高聚物复合热稳定剂(专利号ZL200410037656.7)”主要是制备了纳米水滑石，并用制备的水滑石和钙皂、锌皂合成了PVC复合热稳定剂。已有多种纳米水滑石的制备方法，但制备的水滑石是亲水性的。亲水性的水滑石与聚氯乙烯等有机物质相容性不好，难以均匀混合，且易析出，使得复合稳定剂稳定效果不理想，极大限制了水滑石在PVC复合热稳定剂中的应用效果。