一種PVC用苯二酸單酯類金屬鹽/脂肪酸鋅複合熱穩定劑的製作方法

2023-09-17 00:56:45

本發明屬於高分子材料技術領域，具體涉及一種pvc用苯二酸單酯類金屬鹽/脂肪酸鋅複合熱穩定劑。

背景技術：

聚氯乙烯(pvc)為五大通用樹脂之一，其年產量僅次於聚乙烯，因其優異的性能和低廉的價格而被廣泛應用於我們生活的各個方面。但是由於pvc自身結構的「缺陷」，如存在烯丙基氯、叔丁氯等不穩定氯結構，在加工過程中受熱容易發生脫氯化氫反應而降解。因此在pvc加工過程中必須加入熱穩定劑。

當前使用的pvc熱穩定劑主要有鉛鹽類、金屬皂類、有機錫類和稀土類熱穩定劑。目前，鉛鹽穩定劑有良好的熱穩定效果和優異的加工性能，但有毒性，逐步被淘汰；金屬皂類穩定劑一般是金屬化合物與有機酸皂化製取，但熱穩定效果差；有機錫穩定劑具有高效的熱穩定效果，是鉛鹽穩定劑主要的替代產品，但存在異味；稀土類熱穩定劑主要包括稀土鑭、鈰、釹的有機弱酸鹽和無機鹽，具有較好的長期熱穩定性，但成本較高。這些熱穩定劑雖有各自的優點，但存在著或有毒或熱穩定效率差或價格昂貴等缺點。因此，開發環保、價格合理、熱穩定效率高的熱穩定劑十分必要。

在環保熱穩定劑中，鈣/鋅類複合熱穩定劑憑藉著無毒、環保和價格低廉等優點成為國內外熱穩定劑研究中的熱點，但是它也存在著熱穩定效果差等缺點。因此研究高效、環保的複合熱穩定劑十分必要。本發明中，苯二酸單酯類金屬鹽與脂肪酸鋅複合熱穩定劑不僅環保，且兩者具有較好的協同效應，復配組成的熱穩定劑具有優異的熱穩定性，熱穩定效果優於傳統的鈣/鋅鹽熱穩定劑。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決目前鈣/鋅鹽複合熱穩定劑的穩定性不佳，而提供的一種苯二酸單酯類金屬鹽/脂肪酸鋅複合熱穩定劑，得到熱穩定效果優良的新型pvc熱穩定劑。

為實現本發明的目的，通過以下技術來解決：

一種pvc用苯二酸單酯類金屬鹽/脂肪酸鋅複合熱穩定劑，其特徵在於：所述複合熱穩定劑由主穩定劑和輔助穩定劑復配而成，主穩定劑為苯二酸單酯類金屬鹽，輔助穩定劑為脂肪酸鋅；其中主穩定劑：輔助穩定劑的質量比為(1～4)：(1～4)，複合熱穩定劑的用量為每100質量份pvc中添加1～4質量份複合熱穩定劑。

該複合熱穩定劑中，主穩定劑的結構式為：

式中，r為羧酸根類物質，如-coo-、-ch2coo-等；m為金屬，選自mg、al、ca、zn、sn、sb、ba、la、ce等；n為該金屬的化合價。

該複合熱穩定劑中，輔助穩定劑為硬脂酸鋅、油酸鋅、月桂酸鋅等脂肪酸鋅中的任意一種。

評價本發明對pvc熱穩定性的方法為剛果紅實驗，即：在pvc粉料上方懸掛剛果紅試紙，加熱到170℃恆溫，觀察記錄剛果紅試紙變色時間。pvc在約170℃時，會急劇分解釋放氯化氫氣體，剛果紅試紙與氯化氫反應變藍。加入熱穩定劑，抑制了其分解，通過變色時間的長短可判斷熱穩定劑效果的優劣。

本發明能使pvc在170℃下的熱穩定時間最大延長至約4h，遠遠優於傳統的鈣/鋅鹽複合熱穩定劑。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

⑴利用苯二酸單酯類金屬鹽/脂肪酸鋅的協同穩定作用，可以有效地提高pvc的熱穩定性能，並且由於傳統的鈣/鋅鹽複合熱穩定劑。

⑵體系中的芳香族有機酸鹽和脂肪酸鋅都屬於低毒環保類熱穩定劑，完全符合當今世界對於環保需求的發展潮流，有廣泛的應用前景。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明，但本發明並不限於以下實施例。

主穩定劑的的製備方法：

(1)將苯二酸或酐溶於溶劑中，在一定時間內分批加入2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇，並升溫至40℃～80℃，恆溫攪拌條件下反應1h～3h，然後冷卻至室溫，過濾，乾燥，即得到苯二酸單四甲基哌啶醇酯固體；

(2)a.用步驟(1)所得的苯二酸單四甲基哌啶醇酯、氫氧化鈉在有機溶劑或有機溶劑和水中反應，然後再加入金屬鹽發生複分解反應生成目標產物；

或b.用步驟(1)所得的苯二酸單四甲基哌啶醇酯、金屬氫氧化物或金屬氧化物加熱反應，直接生成目標產物。

苯二酸或酐為的酸或酐。

實施例1

選擇pvc樹脂與穩定劑總量的質量比為25：1，固定複合熱穩定劑的總質量，改變兩者的配比，在對鄰苯二甲酸單四甲基哌啶醇酯鈣鹽/硬脂酸鋅複合熱穩定劑效果進行評價，結果如表1所示。

表1鄰苯二甲酸單四甲基哌啶醇酯鈣鹽/硬脂酸鋅複合熱穩定劑

實施例2

選擇pvc樹脂與穩定劑總量的質量比為25：1，固定複合熱穩定劑的總質量，改變兩者的配比，在對鄰苯二甲酸單四甲基哌啶醇酯鑭鹽/硬脂酸鋅複合熱穩定劑效果進行評價，結果如表2所示。

表2鄰苯二甲酸單四甲基哌啶醇酯鑭鹽/硬脂酸鋅複合熱穩定劑

實施例3

選擇pvc樹脂與穩定劑總量的質量比為25：1，固定複合熱穩定劑的總質量，改變兩者的配比，在對鄰苯二甲酸單四甲基哌啶醇酯鈰鹽/硬脂酸鋅複合熱穩定劑效果進行評價，結果如表3所示。

表3鄰苯二甲酸單四甲基哌啶醇酯鈰鹽/硬脂酸鋅複合熱穩定劑

實施例4

選擇pvc樹脂與穩定劑總量的質量比為50：1，固定複合熱穩定劑的總質量，改變兩者的配比，在對鄰苯二甲酸單四甲基哌啶醇酯鈣鹽/油酸鋅複合熱穩定劑效果進行評價，結果如表4所示。

表4鄰苯二甲酸單四甲基哌啶醇酯鈣鹽/油酸鋅複合熱穩定劑

實施例5

選擇pvc樹脂與穩定劑總量的質量比分別為30:1、37.5:1、50:1、67.5:1、75:1，固定pvc樹脂含量，在對鄰苯二甲酸單四甲基哌啶醇酯鈣鹽/硬脂酸鋅複合熱穩定劑效果進行評價，結果如表5所示。

表5鄰苯二甲酸單四甲基哌啶醇酯鈣鹽/硬脂酸鋅複合熱穩定劑

從實施例1～4中可以看出，該複合熱穩定劑均具有良好的協同效應；在實施例1～3中，實施例1中的複合熱穩定劑效果最好，最佳配比為5:5，其次為實施例2中的複合熱穩定劑，最佳配比為5:5，最後為實施例3的複合熱穩定劑，最佳配比為7:3；實施例4中的複合熱穩定劑的最佳配比為5:5；實施例5中，隨著複合熱穩定劑的含量增加，熱穩定效果越好。

以上所述，僅為本發明的具體實施方案，但本發明的保護範圍並不局限於此。在閱讀了本發明講授的內容後，本領域技術人員可以用任何相同或相似手段對本發明作各種變換或修改，這些等價形式也同樣落入本發明的保護範圍之內。