[发明专利]基于氧化石墨烯盐的PVC环保型复合稳定剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，涉及一种聚氯乙烯（PVC）热稳定剂及其制备方法。

背景技术

由于PVC塑料具有自熄、阻燃、耐磨、强度较高、电绝缘性和化学稳定性好等优点，且价格低廉，应用十分广泛。近年来，世界对PVC的总需求量仍出现增长的趋势。但纯的PVC树脂对热极为敏感，当加热温度达到90℃以上时，就会发生轻微的热分解反应；当温度升到120℃后分解反应加剧，150℃加热10分钟即可使PVC树脂由原来的白色逐步变为黄色—红色—棕色—黑色。PVC树脂分解过程是由于脱HCl反应引起的一系列连锁反应，最后导致大分子链断裂。因而，在加工过程中，为了抑制PVC降解提高其热稳定性，常加入一定量的稳定剂。

近年来，随着环保意识的增强和各种法规的不断完善，企业对环保型PVC热稳定剂的开发表现出了强烈的兴趣。目前常用的PVC热稳定剂有钡/镉、钙/锌等金属稳定剂以及有机锡类、稀土类稳定剂。其中，稀土稳定剂虽有低毒、润滑性好、制品透明性高、光稳定性好等优点，但单一体系的稀土稳定剂热稳定性不高，不能单独做主稳定剂使用，目前大都以添加金属或金属化合物来解决，如稀土-铅复合热稳定剂、稀土-锌复合热稳定剂、稀土-有机锡复合热稳定剂等。但是，稀土-铅复合型、稀土-有机锡复合型热稳定剂虽然热稳定效果较好，却毒性较强，不能从根本上解决环保问题；而稀土-锌复合热稳定剂虽然安全无毒，却表面能量大，分散性差，与PVC混合后流动性差，热稳定效果不能得到充分发挥。

氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。其二维片层结构有助于提升高分子材料多方面的性能。目前已有文献报道氧化石墨烯能提高高分子基体材料的阻隔性能、力学性能、导热性能等，但利用氧化石墨烯及其盐提高PVC的热稳定性尚未见研究报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于氧化石墨烯盐的PVC环保型复合稳定剂，具有良好的热稳定效果，且安全无毒；目的之二在于提供一种制备所述基于氧化石墨烯盐的PVC环保型复合稳定剂的方法，操作简便、成本低。

经研究，本发明提供如下技术方案：

基于氧化石墨烯盐的PVC环保型复合稳定剂，按重量份计，由主稳定剂50～90份和辅助稳定剂10～50份组成；所述主稳定剂为氧化石墨烯盐与金属皂盐的复合物。

优选的，所述氧化石墨烯盐为氧化石墨烯钠、氧化石墨烯钾、氧化石墨烯钙和氧化石墨烯锂中的一种或多种。

优选的，所述金属皂盐为硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸锂、月桂酸钠、月桂酸钾、月桂酸钙、月桂酸锌、月桂酸锂、环烷酸钠、环烷酸钾、环烷酸钙、环烷酸锌和环烷酸锂中的一种或多种。

优选的，所述氧化石墨烯盐与金属皂盐的重量比为1:1～5。

优选的，所述辅助稳定剂为硬脂酰苯甲酰甲烷、二苯甲酰甲烷、异戊酰苯甲酰甲烷、环氧大豆油、环氧向日葵油、双酚A二缩水甘油醚、脂环族环氧树脂、沸石、水滑石、石蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸丁酯和单油酸甘油酯中的一种或多种。

基于氧化石墨烯盐的PVC环保型复合稳定剂的制备方法有两种技术方案：

方案一，包括以下步骤：

A.主稳定剂的制备：将氧化石墨烯与过量无机碱在水中反应制得氧化石墨烯盐，反应结束后，通过离心法和/或半透膜渗透法除去未反应完的无机碱，干燥，得到固体氧化石墨烯盐，将其与金属皂盐混合均匀，获得主稳定剂；

B.辅助稳定剂的复配：将主稳定剂与辅助稳定剂混合均匀，即得基于氧化石墨烯盐的PVC环保型复合稳定剂。

优选的，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化锂中的一种或多种。

方案二，包括以下步骤：

A.主稳定剂的制备：将氧化石墨烯与无机碱在水中反应制得氧化石墨烯盐，控制无机碱过量20%-50%，反应结束后，再向反应液中加入脂肪酸中和未反应完的无机碱制得金属皂盐，干燥，获得主稳定剂；

B.辅助稳定剂的复配：将主稳定剂与辅助稳定剂混合均匀，即得基于氧化石墨烯盐的PVC环保型复合稳定剂。

优选的，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化锂中的一种或多种。

优选的，所述脂肪酸为硬脂酸、月桂酸和环烷酸中的一种或多种。