一种pvc用水滑石有机锡复合环保稳定剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及PVC助剂领域，具体涉及一种PVC用水滑石有机锡复合环保稳定剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]PVC以其优越的物理性能和低廉的成本被普遍应用在化工、材料、机械、农业、日用品等领域，尤其在塑料领域被广泛应用，被称为五大通用塑料之一。但是PVC有一个非常重要的缺陷，就是在热加工时，容易分解产生HC1气体，自身催化导致PVC剧烈的降解，而影响PVC产品的各种性能，如使PVC产品变色或者降低其机械性能等。为了克服PVC的这种缺陷，目前主要是在PVC的热加工过程中添加适量的稳定剂。
[0003]现在普遍工业化的热稳定剂只有铅盐类、有机锡类和金属皂类。而铅盐类稳定剂存在毒性、且造成一系列环境问题，因此铅盐复合热稳定剂顺应趋势而诞生，虽然铅盐的使用量减少了，但仍存在毒害，镉铅热稳定剂的淘汰已是历史的必然。而有机锡虽然热稳定性高，污染危害小，但价格昂贵，成本高，且有异味，不符合我国现阶段的生产国情，使其发展处于受限状态。金属皂类热稳定剂效果性能有限。
[0004]随着人们对环保意识的增强以及对环境的要求越来越高，PVC用稳定剂的无毒化是未来稳定剂发展的必然。稀土热稳定剂具有良好的热稳定性能，但早期热稳定性不高，初期着色性差，不能单独做主稳定剂，使其应用和推广受到一定限制，单一稀土热稳定剂的应用往往难以满足PVC加工与应用性能的要求，复合化、多功能型稀土热稳定剂已是发展的趋势。稀土热稳定剂与其他助剂配合使用时，会产生协同效应，可有效地提高热稳定效果，其复配型热稳定剂的综合性能常优于传统铅盐及金属皂类稳定剂，在某些应用中，稀土复合稳定剂可部分或全部代替有机锡。我国稀土资源丰富，约占世界储量的23%。因此充分利用我国的稀土资源开发一种我国特有的性能高效、无毒、符合我国目前生产国情的低价稀土复合热稳定剂，实现我国稀土资源的高效利用，具有非常重要的意义，开发PVC高效、无毒复合热稳定剂已成为必然。
【发明内容】
[0005]本发明公开了一种PVC用水滑石有机锡复合环保稳定剂及其制备方法。本发明的PVC稳定剂具有良好的热稳定性和加工性能，且环保无毒、成本低廉，在PVC的加工过程中塑化性好、并可降低平衡扭矩，透光性好，且成本低。
[0006]为实现上述目的本发明采用的技术方案如下:
一种PVC用水滑石有机锡复合环保稳定剂，其特征在于:其由下列重量份的组分原料制备而得:改性镁铝水滑石20-30、二丁基马来酸锡10-12、硬脂酸镧6-9、戊二酸锌3_6、亚磷酸一苯二异辛酯8-10、邻苯二甲酸二正辛酯20-25、环氧大豆油2-4、季戊四醇5_6，硬脂酸锌2-4、聚乙烯蜡2-3、轻质碳酸钙10-15。
[0007]所述的PVC用水滑石有机锡复合环保稳定剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)改性水滑石的制备:
a、取一定量的Mg( N03) 2.6H20和A1 ( N03) 3.9H20加入水中配成总摩尔浓度为0.6mol /L的盐溶液，取一定量的NaOH和Na2C03加入去离子水中配成总摩尔浓度为
0.6mol /L碱溶液，将碱溶液以1-2滴/s速度滴加至盐溶液中，队保护下强烈搅拌，恒温38-42 °C，pH值保持在9.5?10之间，滴加完毕后在搅拌1-1.5 h，于75 °C晶化8 h抽滤后洗涤至中性，将沉淀45-50°C烘干，得到Mg /A1水滑石，其中Mg ( N03) 2.6H20和A1 ( N03) 3.9H20的摩尔比为2: 3，NaOH和Na2C03的摩尔比2:1，滴加时碱溶液与盐溶液的体积比1-1.2:1;
b、马来酸和柠檬酸按照摩尔比为1:1-2的比例称取一定量溶于分析纯乙二醇中，充分混合后，加入步骤(1)制得的Mg /A1水滑石，在85-88°C恒温下，搅拌9-10h，将产物抽滤，洗涤，75°C恒温干燥20-22h，即制得改性镁铝水滑石，所述的马来酸和柠檬酸二者的质量和与乙二醇的体积比0.01-0.02g/mL，Mg /A1水滑石与马来酸和柠檬酸两者的质量和之比为 1:1-1.5 ；
(2)按配方比例将步骤(1)制得的改性镁铝水滑石、二丁基马来酸锡、硬脂酸镧、戊二酸锌、亚磷酸一苯二异辛酯置于高能振磨设备中以600-800转/分的转速充分振磨40-50分钟，振磨温度50-60°C，得到混合物料A ;
3)将邻苯二甲酸二正辛酯加入搅拌釜中，缓慢升温至65-68°C，加入步骤(2)制得的混合物料A及配方中的其余组分，保持温度恒定，充分搅拌1.5-2.0小时，冷却得到复合稳定剂。
[0008]有益效果
本发明的复合稳定剂是将改性水滑石LDH、二丁基马来酸锡、硬脂酸镧、戊二酸锌、亚磷酸一苯二异辛酯及其它助剂复配得到的复合稳定剂，原料间具有很好协同稳定作用，改性水滑石可以明显改善PVC的长期热稳定性，稀土元素有较强的配位络合能力，与PVC中的不稳定氯作用，从而对PVC起到热稳定作用，稀土稳定剂的加入可抑制硬脂酸锌对PVC发生“锌烧”而产生变色现象、同时可以缩短PVC的塑化时间，减少加工时的能耗。改性水滑石、有机锡、稀土热稳定剂与其它助剂配合使用时，会产生协同效应，可有效地提高热稳定效果，其复配型热稳定剂的综合性能优于传统铅盐及金属皂类稳定剂和有机锡，可以代替有机锡，降低了制品成本，本复合稳定剂为新型、复合、高效水滑石稀土复合环保热稳定剂。
【具体实施方式】
[0009]一种PVC用水滑石有机锡复合环保稳定剂，其由下列重量(kg)的组分原料制备而得:改性镁铝水滑石25、二丁基马来酸锡11、硬脂酸镧7、戊二酸锌5、亚磷酸一苯二异辛酯9、邻苯二甲酸二正辛酯22、环氧大豆油3、季戊四醇5，硬脂酸锌3、聚乙烯蜡3、轻质碳酸钙13，
制备方法如下:
(1)改性水滑石的制备:
a、取一定量的Mg ( N03) 2.6H20和A1 ( N03) 3.9H20加入水中配成总摩尔浓度为0.6mol /L的盐溶液，取一定量的NaOH和Na2C03加入去离子水中配成总摩尔浓度为0.6mol /L碱溶液，将碱溶液以1-2滴/s速度滴加至盐溶液中，队保护下强烈搅拌，恒温38-42 °C，pH值保持在9.8，滴加完毕后在搅拌1.5 h，于75 °C晶化8 h抽滤后洗涤至中性，将沉淀48°C烘干，得到Mg /A1水滑石，其中Mg ( N03) 2.6Η20和A1 ( Ν03) 3.9Η20的摩尔比为2:3，NaOH和Na2C03的摩尔比2:1，滴加时碱溶液与盐溶液的体积比1:1;
b、马来酸和柠檬酸按照摩尔比为1:1-2的比例称取一定量溶于分析纯乙二醇中，充分混合后，加入步骤(1)制得的Mg /A1水滑石，在85-88°C恒温下，搅拌10h，将产物抽滤，洗涤，75°C恒温干燥20-22h，即制得改性镁铝水滑石，所述的马来酸和柠檬酸二者的质量和与乙二醇的体积比0.01g/mL，Mg /A1水滑石与马来酸和柠檬酸两者的质量和之比为1:1 ;
(2)按配方比例将步骤(1)制得的改性镁铝水滑石、二丁基马来酸锡、硬脂酸镧、戊二酸锌、亚磷酸一苯二异辛酯置于高能振磨设备中以750转/分的转速充分振磨45分钟，振磨温度55°C，得到混合物料A;
(3)将邻苯二甲酸二正辛酯加入搅拌釜中，缓慢升温至65-68°C，加入步骤(2)制得的混合物料A及配方中的其余组分，保持温度恒定，充分搅拌2.0小时，冷却得到复合稳定剂。
[0010]热稳定性能的测定
1、静态热稳定性测定:
按3.5: 100质量份数比，将本实施例生产的复合热稳定剂与Ga/Zn复合稳定剂分别加入PVC中，采用刚果红试纸法测定了静态热稳定性，结果如下:
Ga/Zn复合稳定剂的静态热稳定时间为60min,本实施例生产的复合热稳定剂静态热稳定时间为121min,可以看出本实施例生产的复合热稳定剂静态热稳定性明显优于Ga/Zn复合稳定剂的静态热稳定性。
[0011 ] 2、动态热稳定性测定:
在100份PVC中添加3.5份热稳定剂的条件下，分别测定Ga/Zn复合稳定剂、本实施例生产的复合热稳定剂的动态热稳定性能，结果为:Ga/Zn复合稳定剂的热稳定时间为35.6 min，塑化转矩和平衡转矩为52 N-m和31.0 Ν.πι，本实施例生产的复合热稳定剂的热稳定时间为48 min,塑化转矩和平衡转矩降为46.2N -m和23.2N.πι，与Ga/Zn复合稳定剂相比，稳定时间明显延长，塑化转矩和平衡转矩明显下降，可以看出本发明的稳定剂更能有效提高PVC动态热稳定性能，降低加工能耗。
【主权项】
1.一种PVC用水滑石有机锡复合环保稳定剂，其特征在于:其由下列重量份的组分原料制备而得:改性镁铝水滑石20-30、二丁基马来酸锡10-12、硬脂酸镧6-9、戊二酸锌.3-6、亚磷酸一苯二异辛酯8-10、邻苯二甲酸二正辛酯20-25、环氧大豆油2_4、季戊四醇.5-6，硬脂酸锌2-4、聚乙烯蜡2-3、轻质碳酸钙10-15。2.根据权利要求1所述的PVC用水滑石有机锡复合环保稳定剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)改性水滑石的制备: a、取一定量的Mg( N03) 2.6H20和A1 ( N03) 3.9H20加入水中配成总摩尔浓度为0.6mol /L的盐溶液，取一定量的NaOH和Na2C03加入去离子水中配成总摩尔浓度为.0.6mol /L碱溶液，将碱溶液以1-2滴/s速度滴加至盐溶液中，队保护下强烈搅拌，恒温.38-42 °C，pH值保持在9.5?10之间，滴加完毕后在搅拌1-1.5 h，于75 °C晶化8 h抽滤后洗涤至中性，将沉淀45-50°C烘干，得到Mg /A1水滑石，其中Mg ( N03) 2.6H20和A1 ( N03) 3.9H20的摩尔比为2: 3，NaOH和Na2C03的摩尔比2:1，滴加时碱溶液与盐溶液的体积比1-1.2:1; b、马来酸和柠檬酸按照摩尔比为1:1-2的比例称取一定量溶于分析纯乙二醇中，充分混合后，加入步骤(1)制得的Mg /A1水滑石，在85-88°C恒温下，搅拌9-10h，将产物抽滤，洗涤，75°C恒温干燥20-22h，即制得改性镁铝水滑石，所述的马来酸和柠檬酸二者的质量和与乙二醇的体积比0.01-0.02g/mL，Mg /A1水滑石与马来酸和柠檬酸两者的质量和之比为 1:1-1.5 ； (2)按配方比例将步骤(1)制得的改性镁铝水滑石、二丁基马来酸锡、硬脂酸镧、戊二酸锌、亚磷酸一苯二异辛酯置于高能振磨设备中以600-800转/分的转速充分振磨40-50分钟，振磨温度50-60°C，得到混合物料A ; (3)将邻苯二甲酸二正辛酯加入搅拌釜中，缓慢升温至65-68°C，加入步骤(2)制得的混合物料A及配方中的其余组分，保持温度恒定，充分搅拌1.5-2.0小时，冷却得到复合稳定剂。
【专利摘要】本发明提供了一种PVC用水滑石有机锡复合环保稳定剂，其由下列重量份的组分原料制备而得：改性镁铝水滑石20-30、二丁基马来酸锡10-12、硬脂酸镧6-9、戊二酸锌3-6、亚磷酸一苯二异辛酯8-10、邻苯二甲酸二正辛酯20-25、环氧大豆油2-4、季戊四醇5-6，硬脂酸锌2-4、聚乙烯蜡2-3、轻质碳酸钙10-15。本发明的PVC稳定剂具有良好的热稳定性和加工性能，且环保无毒、成本低廉，在PVC的加工过程中塑化性好、并可降低平衡扭矩，透光性好，且成本低。
【IPC分类】C08K5/57, C08K5/098, C08L23/06, C08K3/26, C08K9/04, C08L27/06, C08L91/00, C08K5/053, C08K13/06, C08K5/12, C08K5/526
【公开号】CN105295244
【申请号】CN201510793093
【发明人】王圣茂, 丘永桂, 宋开生, 高旭, 李毅, 徐 明, 肖独山, 孙荣兴
【申请人】安徽华塑股份有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月18日