一種耐高溫複合增塑劑的製作方法
2023-07-03 15:29:51 2
本發明涉及一種增塑劑，具體的說是一種耐高溫複合增塑劑。
背景技術：
增塑劑是一種高分子材料助劑，其種類繁多，最常見的品種是DEHP（商業名稱DOP），DEHP化學名鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯，是一種無色、無味液體，工業上應用廣泛。增塑劑是工業上被廣泛使用的高分子材料助劑，在塑料加工中添加這種物質，可以使其柔韌性增強，容易加工，可合法用於工業用途。目前國內的增塑劑主要以普通增塑劑為主，普通增塑劑只能滿足普通製品的要求，且非環保；車用電線、特種電纜、汽車內飾儀錶盤等耐高溫增塑劑要求高，現有的普通的增塑劑無法滿足其低霧化、低揮發、耐高溫等要求。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：
⑴如何通過加入阻燃劑及耐高溫劑來提高增塑劑的阻燃及耐高溫效果；
⑵如何改善由於加入阻燃劑和耐高溫劑後導致由該增塑劑生產的塑料力學性能低下的技術問題。
本發明解決以上技術問題的技術方案是：
一種耐高溫複合增塑劑，包括增塑劑基體，增塑劑基體由偏苯三酸酐、C8-10脂肪醇、催化劑、碳酸鈉和輔料經過酯化、精製、壓濾精製、蒸餾製得；偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇的重量份配比為：偏苯三酸酐：1份，C8-10脂肪醇：2.2-3.0份；催化劑的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的0.1-1%，碳酸鈉的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的0.1-0.7%，輔料的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的0.3-1%；耐高溫複合增塑劑還包括阻燃體系和耐高溫體系，阻燃體系的加入量為所述增塑劑基體重量的1.5-2.6%，耐高溫體系的加入量為所述增塑劑基體重量的3.2-3.5%；阻燃體系的重量份的組分構成為：納米二氧化矽：2.7-2.9份，乙氧基化烷基胺：25-27份，甲基含氫矽油：41-43份，羥基聚二甲基矽氧烷：6.7-6.9份，乙烯基三甲氧基矽烷：5.8-6份，聚磷酸銨：4.5-4.7份，活性稀釋劑：1.5-1.7份，相容劑：2.5-2.7份，偶聯劑：1.1-1.3份，流平劑：0.5-0.7份，混合氯化稀土：0.3-0.5份；納米二氧化矽的粒徑為20-30nm；耐高溫體系的重量份的組分構成為：納米蒙脫土：12-15份，氣相法白炭黑：5.5-5.7份，納米氧化鋅：2.5-2.7份，γ-氨丙基三乙氧基矽烷：22-25份，烷基酚聚氧乙烯醚：5.1-5.3份，混合氯化稀土：0.3-0.5份；納米蒙脫土的粒徑為20-30nm。
本發明進一步限定的技術方案是：
前述的耐高溫複合增塑劑，其中催化劑為鈦酸異丙酯、鈦酸正丁酯和對甲苯磺酸中的一種或幾種混合；輔料為硅藻土或者活性炭。
前述的耐高溫複合增塑劑，其中活性稀釋劑為烷基縮水甘油醚、辛葵酸縮水甘油酯、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、甲苯縮水甘油醚、蓖麻油多縮水甘油醚中的一種或一種以上混合物；所述相容劑為馬來酸酐接枝改性聚丙烯；偶聯劑為乙烯基三丁酮肟基矽烷偶聯劑、甲基乙烯基二氯矽烷偶聯劑、甲基三丁酮肟基矽烷偶聯劑中的一種或一種以上混合物；流平劑為異佛爾酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基矽氧烷、聚甲基烷基矽氧烷、有機改性聚矽氧烷中的一種或一種以上混合物。
前述的耐高溫複合增塑劑，增塑劑基體的按以下步驟製得：
㈠酯化：按配比將計量好的C8-10脂肪醇打入反應釜，反應釜溫度低於80℃後按配比加入偏苯三酸酐，然後再按配比加入催化劑，當料溫升至220-225℃時，開始負壓反應，當酸值＜0.1mgKOH/g，進行閃蒸脫醇；
㈡精製：閃蒸結束後按配比加入碳酸鈉進行中和，中和時間10-25分鐘，反應釜溫度升至220-225℃時，開始汽提，而後料溫自220-225℃降至210-215℃後，保持210-215℃汽提2.5-3h，並保溫半小時後冷卻，並按配比加入輔料進行精製攪拌；
㈢壓濾精製：調節過濾泵旁路閥使過濾機內壓力保持在0.3～0.5Mpa，待壓濾料沒有且過濾機內壓力下降時，結束壓濾；
㈣蒸餾：打開分子蒸餾設備的真空系統，運行真空泵，使得分子蒸餾設備系統的真空度達到100pa以內，打開導熱油循環泵，使分子蒸餾設備系統的物料進口溫度保持在218±5℃，打開成品罐的底部閥門以及分子蒸餾設備系統的進樣閥門，保持進樣頻率20±5HZ，進樣流量0.6m3-1m3，開啟分子蒸餾設備的分離減速機，保持攪拌頻率為45±5HZ，產品在分子蒸餾設備中自動分離提純輕重組分，收集重組分成品，轉入成品罐儲存。
由以上工藝製得的增塑劑基體環保性好，增塑效率高，耐高溫，揮發性低、揮發性極低，穩定性好。本發明的增塑劑基體與現有增塑劑的霧化度對比如下：DOP：4.9mg，DPHP：1.0mg，DIDP：0.8mg，TOTM：0.2mg，本發明增塑劑基體：0.1 mg。
本發明的有益效果是：實驗結果顯示， 本發明的阻燃體系能有效改善增塑劑的阻燃性能，當納米二氧化矽、乙氧基化烷基胺、甲基含氫矽油、羥基聚二甲基矽氧烷、乙烯基三甲氧基矽烷和聚磷酸銨組成阻燃體系加入增塑劑基體後，能使極限氧指數提升22%左右，且活性稀釋劑、相容劑、偶聯劑、流平劑和混合氯化稀土的加入存在協調作用，能顯著進一步提升本發明增塑劑的阻燃性能，使極限氧指數進一步提升至31%左右。通過SEM觀測發現，納米二氧化矽、乙氧基化烷基胺、甲基含氫矽油、羥基聚二甲基矽氧烷、乙烯基三甲氧基矽烷和聚磷酸銨組成阻燃體系在增塑劑基體中分散性較差，加入活性稀釋劑、相容劑、偶聯劑、流平劑和混合氯化稀土後能夠提高阻燃體系的分散性。另外，在車用電線和汽車內飾儀錶盤塑料加工中添加本發明的耐高溫複合增塑劑後，由於阻燃體系的添加會使塑料的力學性能相比有所下降，但添加了活性稀釋劑、相容劑、偶聯劑、流平劑和混合氯化稀土後能使其力學性能有所改善，可以達到或超過其本身的力學要求。綜合結果顯示，當阻燃體系的加入量為增塑劑基體重量的1.5-2.6%，增塑劑的極限氧指數達到了31.2%，且阻燃效率高，其阻燃性能、力學性能以及熱穩定性三種性能達到一個平衡點，阻燃性能、力學性能以及熱穩定性均較優。另外，實驗結果顯示，本發明耐高溫體系的加入能有效改善增塑劑的耐高溫性能，同樣耐高溫材料納米蒙脫土、氣相法白炭黑和納米氧化鋅的添加會使本發明增塑劑的力學性能有所下降，但添加了γ-氨丙基三乙氧基矽烷、烷基酚聚氧乙烯醚和混合氯化稀土後能使它們的力學性能有所改善；通過掃描電鏡發現加入γ-氨丙基三乙氧基矽烷、烷基酚聚氧乙烯醚和混合氯化稀土後可以提高耐高溫材料與增塑劑基體的相容性。綜合結果顯示，當耐高溫體系的加入量為增塑劑基體重量的3.2-3.5%，其耐高溫性能、阻燃性能、力學性能以及熱穩定性四種性能達到一個平衡點，各種性能均較優。另外，本發明阻燃體系的加入還能有效提高增塑劑的防靜電性能，獲得了意想不到的技術效果。綜上所述，本發明通過加入阻燃體系和耐高溫體系，可以提高增塑劑的耐高溫性能、阻燃性能、力學性能、熱穩定性能以及抗靜電性能。
具體實施方式
實施例1
本實施例是一種耐高溫複合增塑劑，包括增塑劑基體，增塑劑基體由偏苯三酸酐、C8-10脂肪醇、催化劑、碳酸鈉和輔料經過酯化、精製、壓濾精製、蒸餾製得；偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇的重量份配比為：偏苯三酸酐：1份，C8-10脂肪醇：2.2份；催化劑的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的0.1%，碳酸鈉的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的0.1%，輔料的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的0.3%；耐高溫複合增塑劑還包括阻燃體系和耐高溫體系，阻燃體系的加入量為增塑劑基體重量的1.5%，耐高溫體系的加入量為增塑劑基體重量的3.2%；阻燃體系的重量份的組分構成為：納米二氧化矽：2.7份，乙氧基化烷基胺：25份，甲基含氫矽油：41份，羥基聚二甲基矽氧烷：6.7份，乙烯基三甲氧基矽烷：5.8份，聚磷酸銨：4.5份，活性稀釋劑：1.5份，相容劑：2.5份，偶聯劑：1.1份，流平劑：0.5份，混合氯化稀土：0.3份；納米二氧化矽的粒徑為20nm；耐高溫體系的重量份的組分構成為：納米蒙脫土：12份，氣相法白炭黑：5.5份，納米氧化鋅：2.5份，γ-氨丙基三乙氧基矽烷：22份，烷基酚聚氧乙烯醚：5.1份，混合氯化稀土：0.3份；納米蒙脫土的粒徑為20nm。
其中催化劑為鈦酸異丙酯、鈦酸正丁酯和對甲苯磺酸中的一種或幾種混合；輔料為硅藻土或者活性炭；活性稀釋劑為烷基縮水甘油醚、辛葵酸縮水甘油酯、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、甲苯縮水甘油醚、蓖麻油多縮水甘油醚中的一種或一種以上混合物；所述相容劑為馬來酸酐接枝改性聚丙烯；偶聯劑為乙烯基三丁酮肟基矽烷偶聯劑、甲基乙烯基二氯矽烷偶聯劑、甲基三丁酮肟基矽烷偶聯劑中的一種或一種以上混合物；流平劑為異佛爾酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基矽氧烷、聚甲基烷基矽氧烷、有機改性聚矽氧烷中的一種或一種以上混合物。
本實施例增塑劑基體的按以下步驟製得：
㈠酯化：按配比將計量好的C8-10脂肪醇打入反應釜，反應釜溫度低於80℃後按配比加入偏苯三酸酐，然後再按配比加入催化劑，當料溫升至220℃時，開始負壓反應，當酸值＜0.1mgKOH/g，進行閃蒸脫醇；
㈡精製：閃蒸結束後按配比加入碳酸鈉進行中和，中和時間10分鐘，反應釜溫度升至220℃時，開始汽提，而後料溫自220℃降至210℃後，保持210℃汽提2.5h，並保溫半小時後冷卻，並按配比加入輔料進行精製攪拌；
㈢壓濾精製：調節過濾泵旁路閥使過濾機內壓力保持在0.3Mpa，待壓濾料沒有且過濾機內壓力下降時，結束壓濾；
㈣蒸餾：打開分子蒸餾設備的真空系統，運行真空泵，使得分子蒸餾設備系統的真空度達到100pa以內，打開導熱油循環泵，使分子蒸餾設備系統的物料進口溫度保持在213℃，打開成品罐的底部閥門以及分子蒸餾設備系統的進樣閥門，保持進樣頻率15HZ，進樣流量0.6m3，開啟分子蒸餾設備的分離減速機，保持攪拌頻率為40HZ，產品在分子蒸餾設備中自動分離提純輕重組分，收集重組分成品，轉入成品罐儲存。
實施例2
本實施例是一種耐高溫複合增塑劑，包括增塑劑基體，增塑劑基體由偏苯三酸酐、C8-10脂肪醇、催化劑、碳酸鈉和輔料經過酯化、精製、壓濾精製、蒸餾製得；偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇的重量份配比為：偏苯三酸酐：1份，C8-10脂肪醇：2.6份；催化劑的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的0.5%，碳酸鈉的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的0.3%，輔料的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的0.6%；耐高溫複合增塑劑還包括阻燃體系和耐高溫體系，阻燃體系的加入量為增塑劑基體重量的2.0%，耐高溫體系的加入量為增塑劑基體重量的3.3%；阻燃體系的重量份的組分構成為：納米二氧化矽：2.8份，乙氧基化烷基胺：26份，甲基含氫矽油：42份，羥基聚二甲基矽氧烷：6.8份，乙烯基三甲氧基矽烷：5.9份，聚磷酸銨：4.6份，活性稀釋劑：1.6份，相容劑：2.6份，偶聯劑：1.2份，流平劑：0.6份，混合氯化稀土：0.4份；納米二氧化矽的粒徑為25nm；耐高溫體系的重量份的組分構成為：納米蒙脫土：13份，氣相法白炭黑：5.6份，納米氧化鋅：2.6份，γ-氨丙基三乙氧基矽烷：23份，烷基酚聚氧乙烯醚：5.2份，混合氯化稀土：0.4份；納米蒙脫土的粒徑為25nm。
其中催化劑為鈦酸異丙酯、鈦酸正丁酯和對甲苯磺酸中的一種或幾種混合；輔料為硅藻土或者活性炭；活性稀釋劑為烷基縮水甘油醚、辛葵酸縮水甘油酯、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、甲苯縮水甘油醚、蓖麻油多縮水甘油醚中的一種或一種以上混合物；所述相容劑為馬來酸酐接枝改性聚丙烯；偶聯劑為乙烯基三丁酮肟基矽烷偶聯劑、甲基乙烯基二氯矽烷偶聯劑、甲基三丁酮肟基矽烷偶聯劑中的一種或一種以上混合物；流平劑為異佛爾酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基矽氧烷、聚甲基烷基矽氧烷、有機改性聚矽氧烷中的一種或一種以上混合物。
本實施例增塑劑基體的按以下步驟製得：
㈠酯化：按配比將計量好的C8-10脂肪醇打入反應釜，反應釜溫度低於80℃後按配比加入偏苯三酸酐，然後再按配比加入催化劑，當料溫升至223℃時，開始負壓反應，當酸值＜0.1mgKOH/g，進行閃蒸脫醇；
㈡精製：閃蒸結束後按配比加入碳酸鈉進行中和，中和時間20分鐘，反應釜溫度升至223℃時，開始汽提，而後料溫自223℃降至212℃後，保持212℃汽提2.8h，並保溫半小時後冷卻，並按配比加入輔料進行精製攪拌；
㈢壓濾精製：調節過濾泵旁路閥使過濾機內壓力保持在0.4Mpa，待壓濾料沒有且過濾機內壓力下降時，結束壓濾；
㈣蒸餾：打開分子蒸餾設備的真空系統，運行真空泵，使得分子蒸餾設備系統的真空度達到100pa以內，打開導熱油循環泵，使分子蒸餾設備系統的物料進口溫度保持在218℃，打開成品罐的底部閥門以及分子蒸餾設備系統的進樣閥門，保持進樣頻率20HZ，進樣流量0.8m3，開啟分子蒸餾設備的分離減速機，保持攪拌頻率為45HZ，產品在分子蒸餾設備中自動分離提純輕重組分，收集重組分成品，轉入成品罐儲存。
實施例3
本實施例是一種耐高溫複合增塑劑，包括增塑劑基體，增塑劑基體由偏苯三酸酐、C8-10脂肪醇、催化劑、碳酸鈉和輔料經過酯化、精製、壓濾精製、蒸餾製得；偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇的重量份配比為：偏苯三酸酐：1份，C8-10脂肪醇：3.0份；催化劑的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的1%，碳酸鈉的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的0.7%，輔料的加入量為偏苯三酸酐和C8-10脂肪醇總重量的1%；耐高溫複合增塑劑還包括阻燃體系和耐高溫體系，阻燃體系的加入量為增塑劑基體重量的2.6%，耐高溫體系的加入量為增塑劑基體重量的3.5%；阻燃體系的重量份的組分構成為：納米二氧化矽：2.9份，乙氧基化烷基胺：27份，甲基含氫矽油：43份，羥基聚二甲基矽氧烷：6.9份，乙烯基三甲氧基矽烷：6份，聚磷酸銨：4.7份，活性稀釋劑：1.7份，相容劑：2.7份，偶聯劑：1.3份，流平劑：0.7份，混合氯化稀土：0.5份；納米二氧化矽的粒徑為30nm；耐高溫體系的重量份的組分構成為：納米蒙脫土：15份，氣相法白炭黑：5.7份，納米氧化鋅：2.7份，γ-氨丙基三乙氧基矽烷：25份，烷基酚聚氧乙烯醚：5.3份，混合氯化稀土：0.5份；納米蒙脫土的粒徑為30nm。
其中催化劑為鈦酸異丙酯、鈦酸正丁酯和對甲苯磺酸中的一種或幾種混合；輔料為硅藻土或者活性炭；活性稀釋劑為烷基縮水甘油醚、辛葵酸縮水甘油酯、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、甲苯縮水甘油醚、蓖麻油多縮水甘油醚中的一種或一種以上混合物；所述相容劑為馬來酸酐接枝改性聚丙烯；偶聯劑為乙烯基三丁酮肟基矽烷偶聯劑、甲基乙烯基二氯矽烷偶聯劑、甲基三丁酮肟基矽烷偶聯劑中的一種或一種以上混合物；流平劑為異佛爾酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基矽氧烷、聚甲基烷基矽氧烷、有機改性聚矽氧烷中的一種或一種以上混合物。
本實施例增塑劑基體的按以下步驟製得：
㈠酯化：按配比將計量好的C8-10脂肪醇打入反應釜，反應釜溫度低於80℃後按配比加入偏苯三酸酐，然後再按配比加入催化劑，當料溫升至225℃時，開始負壓反應，當酸值＜0.1mgKOH/g，進行閃蒸脫醇；
㈡精製：閃蒸結束後按配比加入碳酸鈉進行中和，中和時間25分鐘，反應釜溫度升至225℃時，開始汽提，而後料溫自225℃降至215℃後，保持215℃汽提2.5-3h，並保溫半小時後冷卻，並按配比加入輔料進行精製攪拌；
㈢壓濾精製：調節過濾泵旁路閥使過濾機內壓力保持在0.5Mpa，待壓濾料沒有且過濾機內壓力下降時，結束壓濾；
㈣蒸餾：打開分子蒸餾設備的真空系統，運行真空泵，使得分子蒸餾設備系統的真空度達到100pa以內，打開導熱油循環泵，使分子蒸餾設備系統的物料進口溫度保持在222℃，打開成品罐的底部閥門以及分子蒸餾設備系統的進樣閥門，保持進樣頻率25HZ，進樣流量1m3，開啟分子蒸餾設備的分離減速機，保持攪拌頻率為50HZ，產品在分子蒸餾設備中自動分離提純輕重組分，收集重組分成品，轉入成品罐儲存。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。