無鉛有機矽、有機硼聚氯乙烯熱穩定劑的製備方法
2023-06-03 10:20:31
專利名稱：無鉛有機矽、有機硼聚氯乙烯熱穩定劑的製備方法
技術領域：
本發明屬於化工領域，詳細地講是涉及一種以矽、硼、碳的氧化物或含氧化合物、脂肪醇、脂肪酸、酸酐、脂肪胺等有機化合物為原料，製備無鉛有機矽、有機硼聚氯乙烯熱穩定劑的方法。
二.
背景技術：
眾所周知，由於PVC分子鏈中的分子缺陷，在加工過程中極易脫出氯化氫而老化變色，因此，熱穩定劑就是PVC加工中最重要的助劑。迄今為止，在PVC的硬製品中，主要穩定劑是各種鉛鹽及複合鉛，鉛類穩定劑雖然熱穩定性好，但鉛鹽的毒性是眾所周知的，隨著環保意識的提高，鉛鹽對環境的汙染及毒性必將嚴重地影響它的市場。在PVC的軟製品及透明製品中，以有機錫類、液態鋇、鎘、鋅類及亞磷酸脂類為主，這些品種，有的雖然毒性較小但是應用中有極強的刺激氣味，汙染環境，且成本都很高。單獨使用，其熱穩定性也難以滿足PVC加工的要求。除此之外，近幾年發展起來的稀土類穩定劑也有一定的市場，但稀土產品生產成本高，熱穩定性不高不能單獨使用，必須和鉛鹽、鎘類、鋅類等穩定劑協同使用，也使其受到一定的限制。
三.
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提出了新的技術方案。
本發明是通過如下技術措施實現的一種無鉛有機矽、有機硼聚氯乙烯熱穩定劑的製備方法，它是用矽、硼、碳的氧化物或含氧化合物和與之相反應量的有機醇、有機酸、多元醇、多元酸、含氮化合物及高級脂肪或芳香醇、酸或胺為原料再加少許催化劑經醚化、酯化、醯化反應，製備出以無機元素為核心，分子鏈規整的有機矽、硼、碳的齊聚物，是不含任何金屬或少量金屬的新型熱穩定劑。根據製品性能的要求，本產品亦可添加少量的偶聯劑、增塑劑及輔助穩定劑，如矽烷、鋁酸脂、鈦酸脂、亞磷酸酯、環氧大豆油等，復配成聚氯乙烯性能優異的熱穩定劑。矽、硼、碳氧化物或含氧化合物，可單一使用，也可混合使用。無鉛有機矽、有機硼聚氯乙烯熱穩定劑可以是一步醚化或酯化的產品，亦可經兩步以上的醚化或酯化反應而成的產品。
上述的逐步醚化、酯化、醯化反應是分步進行的，第一步醚化反應的溫度為100-200℃，1-3小時，第二步酯化反應溫度為150-200℃，2-3小時，第三、第四步的酯化反應溫度為160-230℃，2-3小時。
上述的有機醇為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、辛醇、壬醇、葵醇、月桂醇、十六醇、十八醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、辛二醇、葵二醇、二乙醇胺、丙三醇、三羥基甲苯、三乙醇胺，有機酸為丁酸、己酸、辛酸、丁二酸、己二酸、苯二甲酸、十二酸、油酸、硬脂酸，酸酐有苯酐、順丁稀二酐。有機醇和有機酸可以單一使用，也可以混合使用。
本發明的PVC熱穩定劑與鉛鹽及現行的其他熱穩定劑相比具有如下優點1.產品性能優異，其熱穩定性是鉛鹽和複合鉛鹽的1.2倍以上。可代替鉛鹽，應用於硬製品，特別是在塑鋼門窗異型材、管材、板材上的應用，其穩定性能均達到或超過了鉛類穩定劑的性能，在透明製品、無毒製品和軟製品中可等量替代有機錫類，主要性能指標均達到或超過有機錫類產品。
2.可使聚氯乙烯製品生產成本降低，應用本發明產品，根據不同PVC可使其每噸材料成本降低100-600元。
3.熱穩定性好，由於本產品的分子對稱性和共軛性，本產品具有優異的主鏈保護機理的熱穩定性和耐紫外線性能。
4.本產品具有多個酯鍵、醚鍵和胺鍵和苯環，又含有長鏈脂肪鍵，因此具有優異的內外潤滑性。
5.本產品既含有無機過度元素，矽、硼、碳對無機元素有親和性，又含有脂肪鏈，因此本產品和具有優異的偶聯性，與環氧大豆油、矽烷系列偶聯劑等配合在硬製品中使用，可加大碳酸鈣的添加量，降低成本，且保證製品各項指標不降低。
6.本產品設備投資少、生產成本低，經濟效益高。
7.本產品為環保性化工產品，不僅產品生產過程中無三廢，產品應用過程中也無毒無塵。
四.
具體實施例方式
實例1在反應釜內，加入硼酸80公斤，矽酸20公斤，加入計量的三乙醇胺，加入少量濃硫酸，在120-180℃脫水反應1-3小時，反應階段不停充二氧化碳氣體。降溫至150℃以下，加入計量的己二酸，在150-190℃下，反應2-3小時，滴加少許磷酸，再加入計量的辛二醇，在160-200℃反應2-3小時，脫水後再加入計量的硬脂酸，在160-230℃脫水反應2-3小時，降溫，加入5％左右的矽烷偶聯劑，即得產品1650公斤，產品收率98％以上。
實例2在反應釜中加入矽酸鈉30公斤，硼酸50公斤，加入計量甘油和辛二醇，滴加少許濃硫酸，在120-180℃下連續充二氧化碳氣體的條件下脫水反應1-3小時，加入油酸600公斤，在150-220℃脫水反應2-3小時，加入5％左右的矽烷偶聯劑，即得產品950公斤，產品收率98％。
權利要求
1.一種無鉛有機矽、有機硼聚氯乙烯熱穩定劑的製備方法，其特徵在於用矽、硼、碳的氧化物或含氧化物和與之相反應量的有機醇、有機酸、多元醇、多元酸、含氮化合物及高級脂肪或芳香醇、酸、酸酐、胺為原料，經醚化、酯化、醯化反應，製備出以無機元素為核心，分子鏈中含有多個醚鍵、酯鍵、胺鍵及苯環的化合物。
2.按照要求1所述的無鉛有機矽、有機硼聚氯乙烯熱穩定劑的製備方法，其特徵在於上述的醚化、酯化、醯化反應是分步進行的，第一步醚化反應的溫度為100-200℃，1-3小時，第二步酯化反應溫度為150-200℃，2-3小時，第三、第四步酯化反應溫度160-230℃，2-3小時。
3.按照要求1所述的無鉛有機矽、有機硼聚氯乙烯熱穩定劑的製備方法，其特徵在於有機醇為丙醇、戊醇、辛醇、月桂醇、十六醇、十八醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、辛二醇、葵二醇、二乙醇胺、三羥甲基苯、三乙醇胺、丙三醇。有機酸為丁二酸、己二酸、苯二甲酸、苯酐、十二酸、油酸、硬脂酸。有機醇、有機酸可單一使用，也可混合使用。
4.按照權利要求1所述的無鉛有機矽、有機硼聚氯乙烯熱穩定劑的製備方法，其特徵在於矽、硼、碳氧化物或含氧化合物，可單一使用，也可混合使用。
5.按權利要求1所述的無鉛有機矽、有機硼聚氯乙烯熱穩定劑可以是一步醚化或酯化的產品，亦可經兩步以上的醚化或酯化反應而成的產品。
全文摘要
一種以矽、硼、碳的氧化物或含氧化合物，脂肪酸、脂肪醇、脂肪胺等有機化合物為原料，經醚化、酯化、醯化反應，製備出以無機元素為核心，分子鏈規整的有機矽、硼、碳的齊聚物，是不含任何金屬或含微量金屬元素的新型熱穩定劑。該穩定劑性能超過了目前鉛類穩定劑，且成本低、無毒、熱穩定性好，軟製品的透明性好，生產過程無三廢，應用中無毒無塵。可廣泛代替多種鉛鹽和有機錫類穩定劑。經濟效益、社會效益和環境效益顯著。
文檔編號C08K5/55GK1583848SQ20041002426
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月10日 優先權日2004年6月10日
發明者姜亦文, 劉繼泉, 丁麗, 姜媛, 曹長青, 吳天祥 申請人:青島科技大學