一种壳聚糖-钙铝水滑石基PVC热稳定剂的制备方法与流程

一种壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂的制备方法
技术领域
1.本发明涉及塑料加工助剂领域，特别涉及一种壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂的制备方法。


背景技术：

2.水滑石是一种阴离子粘土，具有层状结构以及层间阴离子可调控性等特点，在热稳定剂、阻燃剂、吸附剂和催化等领域具有广泛的应用前景。水滑石对聚氯乙烯（pvc）具有热稳定性，原因在于水滑石可与pvc降解过程中产生的hcl发生反应，有效抑制hcl对pvc进一步降解的催化作用。近年来，关于水滑石作为pvc热稳定剂的报道主要集中在制备条件（如原料配比、反应温度和反应时间等）的优化及表面改性剂（如表面改性剂的种类和用量）的筛选等方面。
3.为了进一步提升水滑石对pvc的热稳定性能，林彦军等（cn 105347310）采用成核/晶化隔离法合成水滑石，制备的水滑石对pvc表现出较好的热稳定性能，但旋转液膜反应器这一特殊设备的使用对其规模化应用具有一定的影响。因此，通过传统设备实现高性能水滑石基pvc热稳定剂的简单、低成本、高效制备，仍然是本领域的技术人员需要解决的关键技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂的制备方法，该方法制备的壳聚糖-钙铝水滑石对pvc具有优异的热稳定性能。
5.为了实现以上目的，本发明采取的技术方案是一种壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将碳酸钠溶于水中，加入氢氧化钙、氢氧化铝和壳聚糖，经高速剪切形成稳定的悬浮液，搅拌条件下升温至60～90℃，反应1～3小时；（2）加入表面改性剂，在70～100℃继续反应15～30小时，将反应得到的固体物脱水干燥后，得到壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂。
6.进一步的，所述氢氧化钙与氢氧化铝的摩尔比为1.8～2.5：1。
7.进一步的，所述碳酸钠与氢氧化铝的摩尔比为0.4～0.6：1。
8.进一步的，所述壳聚糖与氢氧化铝的质量比为0.08～0.2：1。
9.进一步的，所述表面改性剂为硬脂酸、硬脂酸锌、油酸、环氧大豆油或聚乙二醇。
10.进一步的，所述表面改性剂与氢氧化铝的质量比为0.08～0.2：1。
11.本发明提供的技术方案以壳聚糖为基体材料，在壳聚糖表面原位自组装合成钙铝水滑石。经过高速剪切，氢氧化钙、氢氧化铝和壳聚糖分散在水中形成稳定的悬浮液，壳聚糖可通过鳌合作用和表面吸附，使氢氧化钙和氢氧化铝附着在壳聚糖表面形成形成晶核。基于壳聚糖与钙铝水滑石的表面相互作用，限制了钙铝水滑石晶粒的过度增大，且不易发生团聚。因此，壳聚糖-钙铝水滑石的粒径较小，在pvc中的分散性较好，对pvc表现出优异的
热稳定性能。此外，壳聚糖分子结构中的氨基基团也能有效吸收pvc热降解释放的氯化氢，提高pvc的热稳定性。这为制备高性能水滑石基pvc热稳定提供了新的方法。
具体实施方式
12.下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
13.实施例1将2.12 g na2co3（0.02 mol）溶于200 ml水中配制成溶液，加入5.92 g氢氧化钙（0.08 mol）、3.12 g氢氧化铝（0.04 mol）和0.32 g壳聚糖，经高速剪切形成稳定的悬浮液，搅拌升温至80℃，反应1.5小时；加入0.50 g硬脂酸，在90℃继续反应20小时，经过滤，洗涤，干燥，粉碎后，得到壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂。
14.实施例2将1.91 g na2co3（0.018 mol）溶于300 ml水中配制成溶液，加入5.62 g氢氧化钙（0.076 mol）、3.12 g氢氧化铝（0.04 mol）和0.29 g壳聚糖，经高速剪切形成稳定的悬浮液，搅拌升温至60℃，反应3小时；加入0.55 g硬脂酸，在70℃继续反应30小时，经过滤，洗涤，干燥，粉碎后，得到壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂。
15.实施例3将2.12 g na2co3（0.02 mol）溶于150 ml水中配制成溶液，加入6.66 g氢氧化钙（0.09 mol）、3.12 g氢氧化铝（0.04 mol）和0.50 g壳聚糖，经高速剪切形成稳定的悬浮液，搅拌升温至90℃，反应1小时；加入0.60 g硬脂酸，在100℃继续反应15小时，经过滤，洗涤，干燥，粉碎后，得到壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂。
16.比较例1除未添加壳聚糖外，其余制备过程同实施例1，得到钙铝水滑石基pvc热稳定剂。
17.比较例2将壳聚糖与比较例1制备的钙铝水滑石进行物理混合，得到壳聚糖/钙铝水滑石基pvc热稳定剂。
18.性能测试实验：将壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂与其它助剂混合均匀制成复合热稳定剂，其具体组成为（质量分数）：壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂为73%，硬脂酸锌为15%， 1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶为3%，乙酰丙酮镁为1%，抗氧剂1010为1%，pe蜡为7%。
19.以壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂为主要成分制备的复合热稳定剂的性能采用哈普rm-200a转矩流变仪测试，测试条件：料温190℃，实验载荷5 kg，转速35 rpm。测试样品组成：55份pvc(sg-3型)树脂，1.6份复合热稳定剂，12份caco3，5份cpe，1.6份钛白粉，0.2份季戊四醇硬脂酸酯，0.2份pe蜡，1份acr。测试方法：在转矩流变仪中混炼10分钟后取出样品，采用色差仪测试初期白度，并另外取样测试动态热稳定时间。测试结果见表1。
20.表1：
从表1结果可知，壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂既能显著抑制pvc的初期着色，使pvc制品具有较高的初期白度，又具有较长的动态热稳定时间，综合性能非常优异。从实施例1与比较例1、2的结果可知，壳聚糖-钙铝水滑石复合物对pvc的热稳定性能显著优于传统的钙铝水滑石以及通过物理混合得到壳聚糖/钙铝水滑石。
21.经过高速剪切，氢氧化钙、氢氧化铝和壳聚糖分散在水中形成稳定的悬浮液，壳聚糖可通过鳌合作用和表面吸附，使氢氧化钙和氢氧化铝附着在壳聚糖表面形成形成晶核。基于壳聚糖与钙铝水滑石的表面相互作用，限制了钙铝水滑石晶粒的过度增大，且不易发生团聚。因此，壳聚糖-钙铝水滑石的粒径较小，在pvc中的分散性较好，对pvc表现出优异的热稳定性能。
22.应当理解，本发明虽然已通过以上实施例进行了清楚说明，然而在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的变化和修正，但这些相应的变化和修正都应属于本发明的权利要求的保护范围。


技术特征：
1.一种壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将碳酸钠溶于水中，加入氢氧化钙、氢氧化铝和壳聚糖，经高速剪切形成稳定的悬浮液，搅拌条件下升温至60～90℃，反应1～3小时；（2）加入表面改性剂，在70～100℃继续反应15～30小时，将反应得到的固体物脱水干燥后，得到壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂。2.根据权利要求1所述的壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钙与氢氧化铝的摩尔比为1.8～2.5：1。3.根据权利要求1所述的壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂的制备方法，其特征在于，所述碳酸钠与氢氧化铝的摩尔比为0.4～0.6：1。4.根据权利要求1所述的壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖与氢氧化铝的质量比为0.08～0.2：1。5.根据权利要求1所述的壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂的制备方法，其特征在于，所述表面改性剂为硬脂酸、硬脂酸锌、油酸、环氧大豆油或聚乙二醇。6.根据权利要求1所述的壳聚糖-钙铝水滑石基pvc热稳定剂的制备方法，其特征在于，所述表面改性剂与氢氧化铝的质量比为0.08～0.2：1。

技术总结
本发明提出了一种壳聚糖-钙铝水滑石基PVC热稳定剂的制备方法。该方法包括：（1）将碳酸钠溶于水中，加入氢氧化钙、氢氧化铝和壳聚糖，经高速剪切形成稳定的悬浮液，搅拌条件下升温至60～90℃，反应1～3小时；（2）加入表面改性剂，在70～100℃继续反应15～30小时，将反应得到的固体物脱水干燥后，得到壳聚糖-钙铝水滑石基PVC热稳定剂。采用本发明提供的技术方案制备的壳聚糖-钙铝水滑石基PVC热稳定剂对PVC的热稳定性能优于传统的钙铝水滑石。PVC的热稳定性能优于传统的钙铝水滑石。


技术研发人员：蒋邵武 邱政友
受保护的技术使用者：湖南雄创新材料科技有限公司
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2023/1/30