乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑及其PVC材料的製作方法

2024-04-08 09:14:05 1

本發明涉及一種pvc穩定劑，具體說，涉及一種乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑及其pvc材料。

背景技術：

聚氯乙烯(pvc)塑料性能優異，價格低廉，其應用十分廣泛，約佔整個塑料消耗量的40％，是目前世界上產量僅次於聚乙烯的第二類塑料產品。但由於其分子結構對熱不穩定，通常在120℃以上就容易發生脫氯化氫的降解反應，在pvc的加工過程中必須添加加入適當的穩定劑，以減緩pvc在加工過程中熱分解。

隨著我國環保條列的出臺以及歐盟對鉛鹽類穩定劑的嚴格限定，鉛鹽類穩定劑已被逐步限制或禁止使用，目前使用範圍最廣的是鈣鋅類穩定劑。雖然鈣鋅類穩定劑無明顯異味，且成本較為低廉，但是仍然存在著初期著色性差和後期熱穩定性能急劇下降等現象。另外pvc在加入鈣鋅類穩定劑，在製備pvc製品的過程中，平衡扭矩偏大，導致工業生產過程中能耗損失嚴重，生產效率降低。

稀土離子擁有許多4f～5d空電子能級，以此作為配位中心與pvc分子中活潑的氯原子發生配位作用，使c-cl鍵趨於穩定不易發生斷裂，從而起到穩定作用。另外乙醯丙酮屬於輔助穩定劑，它單獨使用時無明顯的穩定作用，但與稀土離子並用後，能明顯改善pvc製品的耐熱性和耐候性。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題是提供一種乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑及其pvc材料，能夠有效改善pvc的初期著色性和長期熱穩定性能，並降低pvc製品在生產過程中的平衡扭矩，提高生產效率。

技術方案如下：

一種乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑，包括乙醯丙酮稀土、有機鋅金屬化合物、輔助熱穩定劑、潤滑劑和填料；按重量計，乙醯丙酮稀土、有機鋅金屬化合物、輔助熱穩定劑、潤滑劑和填料的用量比為2.0～5.0：3.0～10.0：1.0～3.0：1.0～5.0：2.0～10.0。

進一步：乙醯丙酮稀土中，稀土元素選用sc、y或鑭系元素。

進一步：有機鋅金屬化合物選用硬脂酸鋅、磷酸鋅、硼酸鋅或乙醯水楊酸鋅。

進一步：輔助熱穩定劑選用水滑石、乙醯丙酮鈣、抗氧劑、亞磷酸酯、β-二酮或環氧大豆油中的一種或多種。

進一步：潤滑劑選用石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、單甘脂中的一種或多種。

進一步：填料選用碳酸鈣、高嶺土、金紅石、碳白、玻璃纖維中的一種或多種。

一種應用乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑的pvc材料，乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑的用量為每100重量份pvc中配加1.0～5.0重量份乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑。

與現有技術相比，本發明技術效果包括：

1、本發明製備的乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑，能夠有效改善pvc的初期著色性和長期熱穩定性能，並降低pvc製品在生產過程中的平衡扭矩，提高生產效率。

本發明可明顯地改善pvc的熱穩定性能，降低pvc初期著色並延長後期的穩定時間，有效解決鈣鋅類穩定劑後期出現的「鋅燒」現象，並且在pvc製品生產過程中可明顯降低平衡扭矩，提高生產效率。

2、本發明工藝操作簡單，原料易得，綠色環保，無重金屬汙染，環保節能，在工業生產中具有非常廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明中烘箱老化試驗結果的示意圖；

圖2是本發明中配方4、配方5、配方6轉矩流變結果圖。

具體實施方式

下面參考示例實施方式對本發明技術方案作詳細說明。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明更全面和完整，並將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。

本發明綜合了稀土離子與乙醯丙酮化合物兩者的優點，製得乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑，並輔以其它輔料，製得了乙醯丙酮類稀土穩定劑，並用於改善pvc的熱穩定性能。

乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑，由乙醯丙酮稀土、有機鋅金屬化合物、輔助熱穩定劑、潤滑劑及填料複合而成。按重量計，其用量比為2.0～5.0：3.0～10.0：1.0～3.0：1.0～5.0：2.0～10.0。

乙醯丙酮稀土中，稀土元素選用sc、y或鑭系元素的一種。有機鋅金屬化合物選用硬脂酸鋅、磷酸鋅、硼酸鋅或乙醯水楊酸鋅中的一種。輔助熱穩定劑為水滑石、乙醯丙酮鈣、抗氧劑、亞磷酸酯、β-二酮或環氧大豆油中的一種或多種。潤滑劑為石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、單甘脂中的一種或多種。填料為碳酸鈣、高嶺土、金紅石、碳白、玻璃纖維中的一種或多種。

應用乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑的pvc材料，其中乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑用量為：100重量份pvc中配加1.0～5.0重量份乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑。

實施例1：

準確稱取乙醯丙酮鑭2.5g、磷酸鋅3.0g、水滑石1.0g、抗氧劑1.0g、聚乙烯蠟2.0g、碳酸鈣5.0g，並將以上組分經高速混合機充分混合，即得乙醯丙酮鑭稀土複合熱穩定劑1#。

實施例2：

準確稱取乙醯丙酮釓3.0g、硼酸鋅4.0g、水滑石1.0g、抗氧劑0.5g、β-二酮1.0g、聚乙烯蠟2.0g、碳酸鈣5.0g、碳白1.0g，並將以上組分經高速混合機充分混合，即得乙醯丙酮釓稀土複合熱穩定劑2#。

實施例3：

準確稱取乙醯丙酮銪3.5g、硬脂酸鋅5g、水滑石0.3g、乙醯丙酮鈣0.5g、抗氧劑0.3g、β-二酮0.6g、石蠟2.0g、碳酸鈣5.0g，高嶺土1.0g，並將以上組分經高速混合機充分混合，即得乙醯丙酮銪稀土複合熱穩定劑3#。

實施例4：

準確稱取乙醯丙酮鑭2.5g、磷酸鋅6.0g、水滑石0.5g、抗、β-二酮0.6g、環氧大豆油0.3g、聚乙烯蠟2.0g、碳酸鈣5.0g、高嶺土1.0g，並將以上組分經高速混合機充分混合，即得乙醯丙酮鑭稀土複合熱穩定劑4#。

實施例5：

準確稱取乙醯丙酮釓3.0g、硼酸鋅7.0g、水滑石0.5g、抗氧劑0.5g、亞磷酸三辛酯1.0g、聚乙烯蠟1.0g、氧化聚乙烯蠟1.0g、碳酸鈣5.0g、高嶺土0.5g、金紅石1.0g，並將以上組分經高速混合機充分混合，即得乙醯丙酮釓稀土複合熱穩定劑5#。

實施例6：

準確稱取乙醯丙酮銪3.0g、硬脂酸鋅9.0g、水滑石0.5g、乙醯丙酮鈣0.5g、抗氧劑0.3g、亞磷酸三辛酯0.6g、環氧大豆油0.6g、聚乙烯蠟1.0g、單甘脂1.0g、碳酸鈣7.0g、高嶺土0.5g、金紅石0.5g，並將以上組分經高速混合機充分混合，即得乙醯丙酮銪稀土複合熱穩定劑6#。

1、乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑的烘箱老化試驗，實驗配方的組成示於表1中，具體如下：

表1：配方組分單位：g

準確按上述配方要求，對每個樣品精確稱量並混合均勻，置於輥溫160℃、輥距1mm的雙輥煉塑機上塑煉3min，取片後，剪成2cm×2cm方塊試片，按gb/t7141-92標準要求，將pvc片按順序分組置於老化烘箱中，在200±1℃下進行烘箱老化實驗測試，每隔10min取出試片，觀察並記錄試片色度的變化，時間一直持續到試片出現黑色為止。

如圖1所示，是本發明中烘箱老化試驗結果的示意圖。

由圖1可見，從配方1、2、3中可以發現，隨著穩定劑用量的增加，熱穩定時間明顯提高，但總體熱穩定時間較短，這主要是由於穩定劑各成分配比不當所致。

從配方4～配方6比較可發現，不同品種、不同用量的輔助穩定劑及潤滑劑的使用對熱穩定時間也有所不同。從實驗數據中可以看出：配方5的熱穩定性能最好，不僅具有優良的初期穩定性，而且後期鋅燒現象也不明顯。

從圖1中可以看出，隨著時間的推移，試片的顏色逐漸變深，白度值也逐漸降低。試片的基本變化規律為白色—淡黃色—黃色—橘黃色—深綠色—黑色。

2、乙醯丙酮類稀土複合熱穩定劑的轉矩流變實驗。

按照表1的配方，準確稱取配方4、配方5、配方6各70克，在哈克流變儀上進行了轉矩流變實驗。設置轉矩流變溫度為185℃，轉速50r/min，結果見圖2。

如圖2所示，是本發明中配方4、配方5、配方6轉矩流變結果圖。

從圖1中可以看出，配方5、配方6穩定劑的平衡扭矩明顯比配方4穩定劑的平衡扭矩要小，這主要是由於配方5和配方6中的潤滑劑量佔的比重比較大，因此，在實際生產中如果採用配方5或配方6的稀土穩定劑，可以提高產品生產效率。另外，配方6的動態老化時間也比其它配方的動態老化時間要長，這與烘箱老化結果一致。

因此，從烘箱老化結果和轉矩流變結果來看，本發明熱穩定劑的熱穩定性能明顯比鈣鋅熱穩定性能要好，且本發明穩定劑的平衡扭矩較低，具有較好的工業應用前景。

本發明所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在隨附權利要求所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效範圍內的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。