一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，是在裝有攪拌器、溫度計和冷凝器的反應釜中投入脂肪酸，依次加入鈣化合物、鋅化合物進行反應，得到液體脂肪酸金屬鹽；經(jīng)成型設備制成固體片狀，再粉碎，在高速捏合機中加抗氧劑、潤滑劑、多元醇、酮類化合物和水滑石；高速攪拌進行捏合反應，再將環(huán)氧化合物加入，攪拌，制得最終產(chǎn)品。本發(fā)明主要用于聚氯乙烯環(huán)保硬制品的加工，可以提高傳統(tǒng)鈣鋅復合熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定性能，取代鉛鹽類熱穩(wěn)定劑。
【專利說明】一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及精細化工【技術領域】，具體是一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，主要用于聚氯乙烯環(huán)保硬制品的加工。
【背景技術】
[0002]聚氯乙烯（PVC)是世界第三大通用塑料，僅次于聚乙烯（PE)和聚丙烯（PP)。其具有價格低廉、耐腐蝕、耐老化、透明性好、力學性能優(yōu)異、電絕緣性好以及阻燃等優(yōu)點，其制品廣泛應用于建筑、化工、電器等行業(yè)。由于聚氯乙烯樹脂分子結構存在的不穩(wěn)定因素，在受熱和氧的作用下極易分解，失去使用價值，因此在聚氯乙烯加工過程中必須加入熱穩(wěn)定劑，防止其因受到高溫和機械剪切力而發(fā)生降解。
[0003]我國是聚氯乙烯熱穩(wěn)定劑生產(chǎn)消耗大國而非制造強國，鉛鹽類穩(wěn)定劑長期以來在我國穩(wěn)定劑市場中占主導地位。隨著國內(nèi)外環(huán)保意識的增強，相繼出臺了一系列的環(huán)保法規(guī)，如WffWE指令和ROHS指令，限制或者禁止重金屬在熱穩(wěn)定劑中的使用，鉛鹽類穩(wěn)定劑已將逐步被淘汰，環(huán)保產(chǎn)品成為未來發(fā)展趨勢。我國環(huán)保熱穩(wěn)定劑技術水平與國外同類產(chǎn)品相比仍有一段差距，性能還有待提高，目前聚氯乙烯硬制品用的高效環(huán)保熱穩(wěn)定劑基本依靠進口。而我國聚氯乙烯工業(yè)的快速發(fā)展，政府對環(huán)保的高度重視，為熱穩(wěn)定劑無毒化快速發(fā)展提供了良好的市場空間，同時也對熱穩(wěn)定劑行業(yè)提出了更高的要求。隨著越來越多的研究成果向工業(yè)生產(chǎn)的轉化，大大推進了熱穩(wěn)定劑高性能無毒化進程，與世界先進水平的差距正在逐漸縮小。
[0004]由于我國的經(jīng)濟發(fā)展水平還較低，聚氯乙烯加工業(yè)競爭激烈，難以接受有機錫類熱穩(wěn)定劑昂貴的價格，所以價廉物美的鈣鋅復合類產(chǎn)品是我國熱穩(wěn)定劑無毒化發(fā)展的首選途徑。隨著行業(yè)技術的發(fā)展，多功能高性能復合類產(chǎn)品、高性價比、一劑多能已成為聚氯乙烯熱穩(wěn)定劑的發(fā)展趨勢，而安全環(huán)保、節(jié)能減排成為發(fā)展重點，多功能高性能復合類、規(guī)格細化則成為研發(fā)熱點。通過把多種助劑的功能附加在一種“綜合助劑”身上，或者是把多種助劑以合適的配比打成一個“復合包”，助劑就實現(xiàn)了包括穩(wěn)定性、抗氧性、耐光老化性、加工性、增強性等于一體的綜合性能，使用起來十分方便，是市場上最受歡迎的品種，國外各大助劑公司對此趨之若騖。
[0005]現(xiàn)有的環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑普遍存在熱穩(wěn)定性差，成本高的問題。往往通過多加外潤滑劑來延遲塑化，提高加工性能來滿足聚氯乙烯硬制品生產(chǎn)要求。因此造成聚氯乙烯硬制品塑化差，強度低，物理性能差，不耐用。如需達到含鉛穩(wěn)定劑的性能要求，需提高使用量，或添加昂貴的助劑來實現(xiàn)，制造成本大幅度增加，市場競爭力弱。本發(fā)明利用創(chuàng)新工藝合成脂肪酸鈣、鋅的共生物，輔以新型無機和有機輔助穩(wěn)定劑進行復配，制備一種新型環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑，解決了目前國內(nèi)聚氯乙烯硬制品用環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑普遍熱穩(wěn)定性差，添加量大，成本較高和制品物理性能差的難題。本發(fā)明摒棄傳統(tǒng)的復合熱穩(wěn)定劑配方設計理念，采用全效配方設計思路，通過引入數(shù)學正交試驗模式，利用中藥配伍原理，合理調(diào)配，充分發(fā)揮各組份的協(xié)同作用，在穩(wěn)定性和加工性之間尋找最佳點，采用短流程的生產(chǎn)工藝來制備高效全效、多功能的聚氯乙烯環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了提高傳統(tǒng)鈣鋅復合熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定性能，取代鉛鹽類熱穩(wěn)定劑而提供的一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明所設計的一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，系含脂肪酸金屬鹽、抗氧劑、潤滑劑、多元醇、酮類化合物、環(huán)氧化合物和水滑石的復合物；
聚氯乙烯環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝：
第一步，在裝有攪拌器、溫度計和冷凝器的反應釜中投入脂肪酸，依次加入鈣化合物、鋅化合物；投料的摩爾比比例為：脂肪酸：鋅化合物：鈣化合物=4. 4~11. 0 ： I. 8~
4.2： 0.4~1.3 ;在90~140°C溫度下進行反應，此時有水蒸氣產(chǎn)生，當冷凝器出口無水滴流出時，再維持溫度至120~160°C反應2小時，結束反應得到液體脂肪酸金屬鹽；
第二步，將液體脂肪酸金屬鹽通過有冷卻裝置的成型設備制成固體片狀，再用高速粉碎機將固體片狀物料粉碎成細度200目的脂肪酸金屬鹽粉體；
第三步，在高速捏合機中按質(zhì)量百分比依次投入脂肪酸金屬鹽粉體14~42%、抗氧劑I. 5~7. 5%、潤滑劑9~40%、多元醇2. 5~10%、酮類化合物0. 5~8. 5%和水滑石5~32% ；高速攪拌進行捏合，反應5~10分鐘，溫度升至40~70°C，制得均質(zhì)粉體產(chǎn)物；
第四步，維持反應溫度40~70°C，將質(zhì)量百分比2. 5~10. 5%的液體環(huán)氧化合物加入均質(zhì)粉體產(chǎn)物中，高速攪拌2~5分鐘，制得潤濕性粉狀最終產(chǎn)品。
`[0008]所述的脂肪酸是月桂酸、硬脂酸或棕櫚酸。
[0009]所述的鋅化合物是氧化鋅或氫氧化鋅。
[0010]所述的鈣化合物是氧化鈣或氫氧化鈣。
[0011]所述的抗氧劑是胺類、受阻酚類或亞磷酸酯類。
[0012]所述的潤滑劑包括是PE蠟、石蠟、硬脂酸單甘油脂或季戊四醇脂。
[0013]所述的多元醇是季戊四醇、山梨醇、木糖醇或赤藻糖醇。
[0014]所述的酮類化合物是P~二酮、二苯甲酰甲烷、異戊酰苯甲酰甲烷、辛酰苯甲酰甲烷、丙酮鋅或丙酮鈣。
[0015]所述的環(huán)氧化合物是環(huán)氧大豆油、環(huán)氧蓖麻油、環(huán)氧硬脂酸丁脂或辛脂。
[0016]本發(fā)明所得到的聚氯乙烯復合熱穩(wěn)定劑及其制備工藝，采用直接反應法一步制備具有分子結構的脂肪酸鈣、鋅的共生物，因此具備很好的分子內(nèi)的自協(xié)同作用，性能優(yōu)于簡單物理混合的脂肪酸鈣、鋅共混物。將脂肪酸鈣、鋅的共生物與抗氧劑、潤滑劑、多元醇、酮類化合物、環(huán)氧化合物和水滑石等各組份在中溫下通過高速攪拌混合，避免傳統(tǒng)高溫熱熔生產(chǎn)工藝造成的穩(wěn)定效能損失。配方加人油狀環(huán)氧化合物，將產(chǎn)品制成潤濕性粉狀，在使用過程中避免了揚塵，保護了使用者健康。本產(chǎn)品經(jīng)過多元復合，因此具備了置換烯丙基氯，吸收氯化氫，中和和鈍化路易斯酸，阻止不飽和雙鍵的增長和抑制可引起變色的共軛多烯結構的形成的多功能，是一種全效高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑。
[0017]本發(fā)明所得到的聚氯乙烯環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑，因具有很好的分子內(nèi)的自協(xié)同作用特性，十分適合高溫高速要求的聚氯乙烯硬制品加工的應用；是一種新型結構的聚氯乙烯脂肪酸鈣鋅復合熱穩(wěn)定劑，每一組份在發(fā)揮自身作用的同時，還能夠增加具有協(xié)同作用組份效能；對防止熱氧化分解，改善色澤等具有突出的作用。由于其具有很高的熱穩(wěn)定性、潤滑性、耐候性和抗氧化性，綜合性能突出，因此可適當減少其它加工助劑的添加量，是一種不含有重金屬離子，完全滿足國際國內(nèi)各項環(huán)保法規(guī)要求的新型高效全效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0019]實施例I
一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝是在裝有攪拌器、溫度計和冷凝器的反應釜中。第一步：投入4. 4摩爾的硬脂酸，溫度在90~110°C下投入0. 4摩爾的氫氧化鈣進行反應，此時有水蒸汽產(chǎn)生；繼續(xù)升高溫度至120~140°C投入I. 8摩爾的氧化鋅，同時加入0. 01摩爾清水進行催化反應，此時有大量水蒸汽產(chǎn)生，待水蒸汽變小時，維持溫度130~150°C反應二小時；結束反應制得含硬脂酸鈣、鋅共生液體產(chǎn)物。第二步，將液狀反應生成物通過有冷卻裝置的成型設備制成固體片狀，通過粉碎機將物料粉碎成200目的粉體。第三步，在高速捏合機中按質(zhì)量百分比依次投入脂肪酸金屬鹽粉體14%、抗氧劑
I.5%、潤滑劑40%、多元醇2. 5%、酮類化合物0. 5%和水滑石31% ;高速攪拌進行捏合，反應5~10分鐘，溫度升至40~70 °C，制得 均質(zhì)粉體產(chǎn)物；第四步，維持反應溫度40~70°C，將質(zhì)量百分比10. 5%的液體環(huán)氧化合物加入均質(zhì)粉體產(chǎn)物中，高速攪拌2~5分鐘，制得潤濕性粉狀最終產(chǎn)品。
[0020]該實施例所述的抗氧劑是是胺類，如甲酰胺；所述的潤滑劑包括是PE蠟；所述的多元醇是季戊四醇；所述的酮類化合物是3~二酮；所述的環(huán)氧化合物是環(huán)氧大豆油。
[0021]實施例2
一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝是在裝有攪拌器、溫度計和冷凝器的反應釜中。第一步用月桂酸代替硬脂酸；用氧化鈣代替氫氧化鈣；操作按實施例I第一步進行；第二步，將液狀反應生成物通過有冷卻裝置的成型設備制成固體片狀，通過粉碎機將物料粉碎成200目的粉體。第三步，在高速捏合機中按質(zhì)量百分比依次投入脂肪酸金屬鹽粉體40%、抗氧劑7. 5%、潤滑劑9%、多元醇10%、酮類化合物8. 5%和水滑石22. 5% ;高速攪拌進行捏合，反應5~10分鐘，溫度升至40~70°C，制得均質(zhì)粉體產(chǎn)物；第四步，維持反應溫度40~70°C，將質(zhì)量百分比2. 5%的液體環(huán)氧化合物加入均質(zhì)粉體產(chǎn)物中，高速攪拌2~5分鐘，制得潤濕性粉狀最終產(chǎn)品。
[0022]該實施例所述的抗氧劑是受阻酚比如：CHEMN0X 1010 ;所述的潤滑劑是石蠟；所述的多元醇是山梨醇；所述的酮類化合物是二苯甲酰甲烷；所述的環(huán)氧化合物是環(huán)氧蓖麻油。
[0023]實施例3
一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝是在裝有攪拌器、溫度計和冷凝器的反應釜中。第一步用棕櫚酸代替硬脂酸；用氧化鈣代替氫氧化鈣；操作按實施例I第一步進行；第二步，將液狀反應生成物通過有冷卻裝置的成型設備制成固體片狀，通過粉碎機將物料粉碎成200目的粉體。第三步，在高速捏合機中按質(zhì)量百分比依次投入脂肪酸金屬鹽粉體42%、抗氧劑4%、潤滑劑33%、多元醇6. 5%、酮類化合物6%和水滑石5% ;高速攪拌進行捏合，反應5~10分鐘，溫度升至40~70°C，制得均質(zhì)粉體產(chǎn)物；第四步，維持反應溫度40~70°C，將質(zhì)量百分比3. 5%的液體環(huán)氧化合物加入均質(zhì)粉體產(chǎn)物中，高速攪拌2~5分鐘，制得潤濕性粉狀最終產(chǎn)品。
[0024]該實施例所述的抗氧劑是亞磷酸酯類；比如：亞磷酸4，4~二異叉雙酚（12~14)碳烷基酯；所述的潤滑劑是硬脂酸單甘油脂；所述的多元醇是木糖醇；所述的酮類化合物是異戊酰苯甲酰甲烷；所述的環(huán)氧化合物是環(huán)氧硬脂酸丁脂。
[0025]實施例4 一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝是用I摩爾的氫氧化鋅代替氧化鋅，操作按實施例I進行，制取與實施例I產(chǎn)品。該實施例所述的抗氧劑是CHEMN0X1010 ;所述的潤滑劑是季戊四醇脂；所述的多元醇是赤藻糖醇；所述的酮類化合物是辛酰苯甲酰甲烷；所述的環(huán)氧化合物是辛脂。
[0026]實施例5
一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝是用I摩爾的氧化鈣代替氫氧化鈣，操作按實施例I進行，制取與實施例I產(chǎn)品。
[0027]所述的脂肪酸是月桂酸、硬脂酸或棕櫚酸。
[0028]該實施例所述的抗氧劑是CHEMN0X 1010 ;所述的潤滑劑是季戊四醇脂；所述的多元醇是赤藻糖醇；所述的酮類化合物是丙酮鋅。所述的環(huán)氧化合物是環(huán)氧大豆油。
[0029]實施例6
一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝是在裝有攪拌器、溫度計和冷凝器的反應釜中。第一步用棕櫚酸代替硬脂酸；用氧化鈣代替氫氧化鈣；操作按實施例I第一步進行；第二步，將液狀反應生成物通過有冷卻裝置的成型設備制成固體片狀，通過粉碎機將物料粉碎成200目的粉體。第三步，在高速捏合機中按質(zhì)量百分比依次投入脂肪酸金屬鹽粉體20%、抗氧劑6. 5%、潤滑劑15. 5%、多元醇9%、酮類化合物7%和水滑石32% ;高速攪拌進行捏合，反應5~10分鐘，溫度升至40~70°C，制得均質(zhì)粉體產(chǎn)物；第四步，維持反應溫度40~70°C，將質(zhì)量百分比10%的液體環(huán)氧化合物加入均質(zhì)粉體產(chǎn)物中，高速攪拌2~5分鐘，制得潤濕性粉狀最終產(chǎn)品。
[0030]該實施例所述的抗氧劑是亞磷酸酯類；比如：亞磷酸4，4~二異叉雙酚（12~14)碳烷基酯；所述的潤滑劑包括是硬脂酸單甘油脂；所述的多元醇是季戊四醇；所述的酮類化合物是丙酮鈣；所述的環(huán)氧化合物是環(huán)氧蓖麻油。
[0031]此外，因聚氯乙烯環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑有鈣/鋅、鍶/鋅、鎂/鋅、鈣/鋅/鍶、鈣/鋅/鎂、鍶/鋅/鎂等各種鹽類，所生產(chǎn)的工藝路線是相同的，本專利涉及到的方法同樣適合本系列產(chǎn)品的鍶/鋅、鎂/鋅、鈣/鋅/鍶、鈣/鋅/鎂、鍶/鋅/鎂鹽類產(chǎn)品，所以本系列產(chǎn)品的鍶/鋅、鎂/鋅、鈣/鋅/鍶、鈣/鋅/鎂、鍶/鋅/鎂鹽類等產(chǎn)品及其合成工藝均屬本專利的保護范圍。
【權利要求】
1.一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，系含脂肪酸金屬鹽、抗氧劑、潤滑劑、多元醇、酮類化合物、環(huán)氧化合物和水滑石的復合物；其特征在于制備工藝是: 第一步，在裝有攪拌器、溫度計和冷凝器的反應釜中投入脂肪酸，依次加入鈣化合物、鋅化合物；投料的摩爾比比例為：脂肪酸：鋅化合物：鈣化合物=4. 4~11. O ： I. 8~4.2： 0.4~I. 3;在90~140°C溫度下進行反應，此時有水蒸氣產(chǎn)生，當冷凝器出口無水滴流出時，再維持溫度至120~160°C反應2小時，結束反應得到液體脂肪酸金屬鹽； 第二步，將液體脂肪酸金屬鹽通過有冷卻裝置的成型設備制成固體片狀，再用高速粉碎機將固體片狀物料粉碎成細度200目的脂肪酸金屬鹽粉體； 第三步，在高速捏合機中按質(zhì)量百分比依次投入脂肪酸金屬鹽粉體14~42%、抗氧劑I. 5~7. 5%、潤滑劑9~40%、多元醇2. 5~10%、酮類化合物0. 5~8. 5%和水滑石5~32% ；高速攪拌進行捏合，反應5~10分鐘，溫度升至40~70°C，制得均質(zhì)粉體產(chǎn)物； 第四步，維持反應溫度40~70°C，將質(zhì)量百分比2. 5~10. 5%的液體環(huán)氧化合物加入均質(zhì)粉體產(chǎn)物中，高速攪拌2~5分鐘，制得潤濕性粉狀最終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，其特征在于，所述的脂肪酸是月桂酸、硬脂酸或棕櫚酸。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種聚氯 乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，其特征在于，所述的鋅化合物是氧化鋅或氫氧化鋅。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，其特征在于，所述的鈣化合物是氧化鈣或氫氧化鈣。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，其特征在于，所述的抗氧劑是胺類、受阻酚類或亞磷酸酯類。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，其特征在于，所述的潤滑劑包括是PE蠟、石蠟、硬脂酸單甘油脂或季戊四醇脂。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，其特征在于，所述的多元醇是季戊四醇、山梨醇、木糖醇或赤藻糖醇。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，其特征在于，所述的酮類化合物是3~二酮、二苯甲酰甲烷、異戊酰苯甲酰甲烷、辛酰苯甲酰甲烷、丙酮鋅或丙酮鈣。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種聚氯乙烯硬制品用高效環(huán)保復合熱穩(wěn)定劑的制備工藝，其特征在于，所述的環(huán)氧化合物是環(huán)氧大豆油、環(huán)氧蓖麻油、環(huán)氧硬脂酸丁脂或辛脂。
【文檔編號】C08L27/06GK103524945SQ201310480966
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權日:2013年10月15日
【發(fā)明者】李機旻, 段雯玉 申請人:湖南佳倫生物科技有限公司