[发明专利]一种高效、环保聚氯乙烯热稳定剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在PVC塑料的加工过程中使用的无机型热稳定剂及其合成制备工艺，尤其涉及一种高效、环保聚氯乙烯热稳定剂及其制备方法。

背景技术

近年来, 尽管对发展聚氯乙烯( PVC) 的利弊有不同的看法, 但迄今为止PVC仍是世界上产量和用量仅次于聚丙烯的五大合成树脂之一。PVC在加工过程中受热氧及剪切力的作用会脱除氯化氢形成自由基和过氧自由基而引发降解，其降解显示出相应的特征颜色。为有效抑制这种降解引起的产品外观色泽及力学性能的下降，热稳定剂成为PVC加工不可缺少的主要助剂。

随PVC产业的快速发展，市场对热稳定剂的需求量也大幅度增加。然而由于经济发展水平等原因，我国长期以来主要使用铅盐热稳定剂，而无毒热稳定剂不到15%。然而，研究发现铅盐作为一种有害金属化合物，易于被水及溶剂从PVC制品中抽出，从而通过各种途径进入人体造成伤害。铅是典型的多亲合性毒物，在体内具有蓄积作用，在血液中可形成盐基硫酸铅，并以稳定的形式存在于骨骼内，对各种组织都具有毒害作用。因此， PVC热稳定剂无毒化、高效化问题已成为亟待解决的重要课题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有效提高稳定效率及着色性能的高效、环保聚氯乙烯热稳定剂。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该高效、环保聚氯乙烯热稳定剂的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种高效、环保聚氯乙烯热稳定剂，其特征在于：该稳定剂由下述质量组分来制得：Ca/Zn无机复合皂盐50~80份、水滑石2~14份、亚磷酸醋1~9份、β-二酮10~20份、石蜡1~7份。

所述Ca/Zn无机复合皂盐是指在将25 ~150mL脂肪酸在匀速搅拌下缓慢升温至55~65℃时，加入4~20 g冰醋酸、1.5~7.5 g浓硫酸，并开始滴加质量浓度为20%~30%的双氧水10~45 mL，1 h滴加完毕，并在温度为55~65℃的条件下继续搅拌反应3 h，生成环氧油酸；所述环氧油酸用水洗至中性后，在真空度为0.1~0.2MPa的条件下进行真空脱水，得到脱水环氧油酸；所述脱水环氧油酸加热至70~80℃后加入5.6~28g氢氧化钙、14.4~72 g氧化锌、1~5g强酸型阳离子交换树脂，搅拌均匀即得。

所述石蜡是指分子量为1500-25000的低分子量聚乙烯蜡。

如上所述的一种高效、环保聚氯乙烯热稳定剂的制备方法，其特征在于：首先按配比称重，然后在Ca/Zn无机复合皂盐中依次加入水滑石、亚磷酸醋、β-二酮、石蜡进行反应，反应完成后过滤，得到复合Ca/Zn稳定剂粗产物，该复合Ca/Zn稳定剂粗产物在温度为25~35℃的条件下干燥至恒重后按常规方法切片，即得钙锌复合稳定剂产物。

如上所述的一种高效、环保聚氯乙烯热稳定剂在制备聚氯乙烯制品中的应用，其特征在于：该聚氯乙烯热稳定剂的加入量为聚氯乙烯质量的2%~11%。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本发明中含有β-二酮，它可与PVC中不稳定的烯丙基氯快速发生碳烷基化取代反应，形成牢固的碳-碳结构，因此，本发明有效提高了稳定效率及着色性能。

2、由于本发明中采用Ca/Zn皂盐代替传统的有机重金属盐，因此，本发明无毒、环保，减少了对环境的污染。

3、由于本发明中含有电负性较大的金属元素Zn，能与PVC树脂中不稳定的烯丙基形成配位键，而使金属皂的阴离子取代不稳定氯原子，缓解了PVC脱除氯化氢发降解反应的反应速率，因此，本发明降低了PVC塑料的降解速度。

4、本发明对PVC塑料的热稳定效果采用刚果红热实验法、热烘实验法进行考察，可以看出：本发明高效、环保的聚氯乙烯热稳定剂热稳定性与传统的Ca/Zn热稳定剂相比，其稳定性能有很大的提高（参见表1）。实验方法如下：

将热稳定剂按PVC 120 g、本发明30 g的配方比例投料混合，混合后的原料加到双辊炼塑机上，在180~200 ℃下混炼5 min成片。将制得的PVC试片剪成l cm × l cm的片状试样，置于铝箔纸上，放入(185±1)℃ 的烘箱中，每隔l0 min取样，观察试样变色情况；将试样剪成边长为1 mm的小颗粒，装入试管中，高5 cm，置于180℃恒温油浴中，测定刚果红试纸变色时间。

同时，选取传统的Ca/Zn稳定剂进行实验对比。

表1热稳定性测试结果