一種稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法，稀土熱穩(wěn)定劑是以鑭鈰共生稀土氧化物和脂肪族羧酸為原料，采用直接熔融法合成的。制備步驟包括：首先將脂肪族羧酸加入反應(yīng)釜加熱，然后向反應(yīng)釜中投入鑭鈰共生稀土氧化物，控制稀土金屬離子與脂肪族二元羧酸的物質(zhì)的量之比為（1.01～1.15）∶1.5，滴加催化劑過(guò)氧化氫，加入正丁醇，密封反應(yīng)釜，反應(yīng)0.5～2.5h，最后打開反應(yīng)釜投料口，降溫至80℃，出料，降至室溫后粉碎、研磨，制得稀土熱穩(wěn)定劑。該稀土熱穩(wěn)定劑與PVC的相容性良好，熱穩(wěn)定效果好。制備方法工藝簡(jiǎn)單，無(wú)三廢污染，反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率高。
【專利說(shuō)明】一種稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于PVC熱穩(wěn)定劑領(lǐng)域，涉及一種稀土熱穩(wěn)定劑，還涉及稀土熱穩(wěn)定劑的 制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國(guó)內(nèi)PVC熱穩(wěn)定劑以鉛鹽類穩(wěn)定劑占主導(dǎo)，但是鉛鹽會(huì)對(duì)人類身體健康和 環(huán)境造成危害，并已禁止在供水管的UPVC中使用，其用量必將逐步減少。新型環(huán)保熱穩(wěn)定 劑的研發(fā)至關(guān)重要。
[0003] 稀土熱穩(wěn)定劑作為我國(guó)特有的一類PVC熱穩(wěn)定劑，屬于環(huán)保熱穩(wěn)定劑產(chǎn)品，其熱 穩(wěn)定性能優(yōu)良，而且無(wú)毒環(huán)保，具有廣泛的應(yīng)用前景。稀土熱穩(wěn)定劑的合成工藝主要有復(fù)分 解法、皂化法和直接熔融法。復(fù)分解法反應(yīng)必須在相當(dāng)稀釋的條件下進(jìn)行，反應(yīng)速度緩慢， 工業(yè)廢水較多，成本較高。皂化法生產(chǎn)工藝需要兩階段加堿，操作較復(fù)雜，對(duì)工藝過(guò)程控制 要求嚴(yán)格。直接熔融法是在催化劑存在下，加熱并攪拌脂肪酸與稀土氧化物的混合物，一 步合成脂肪酸稀土化合物，該方法所需要的試劑種類少，工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單，產(chǎn)品成本低，"三 廢"少，能耗少，是一種有效的合成稀土熱穩(wěn)定劑的方法，相關(guān)專利也有報(bào)道，例如發(fā)明專利 CN101935430A (-種聚氯乙烯用長(zhǎng)效稀土熱穩(wěn)劑及其應(yīng)用）公布了一種采用直接熔融法合 成的稀土熱穩(wěn)定劑，采用脂肪族一元羧酸和多元酸(二元羧酸和/或三元羧酸和/或四元羧 酸和/或五元羧酸）作為有機(jī)組分與La 3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+稀土離子合成系列稀土熱穩(wěn)定劑； 發(fā)明專利CN102061042A (-種用于PVC的稀土熱穩(wěn)定、促塑化劑和PVC的復(fù)合助劑及其制 備方法）采用脂肪族羧酸、稀土氧化物、催化劑為原料采用直接法合成了稀土熱穩(wěn)定劑，上 述專利均采用簡(jiǎn)單的直接熔融法成功制備了稀土熱穩(wěn)定劑。與復(fù)分解法和皂化法相比，采 用直接熔融法制備的稀土熱穩(wěn)定劑存在轉(zhuǎn)化率低的弊端，一般的，轉(zhuǎn)化率在60%左右，制備 的稀土熱穩(wěn)定劑產(chǎn)品中存在大量未反應(yīng)的稀土氧化物和脂肪族羧酸，從而造成稀土熱穩(wěn)定 劑產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能下降，而且其與PVC基體的結(jié)合力不好，影響PVC制品的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種稀土熱穩(wěn)定劑，該稀土熱穩(wěn)定 劑與PVC的相容性良好，可大幅度提高PVC的熱穩(wěn)定性，可應(yīng)用于PVC加工業(yè)。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種稀土熱穩(wěn)定劑的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，無(wú)三 廢污染，反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率高。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述稀土熱穩(wěn)定劑是以鑭鈰共生稀土 氧化物和脂肪族羧酸為主要原料，采用直接熔融法合成的， 所述制備方法包括以下步驟： (1) 將脂肪族羧酸加入反應(yīng)釜中，攪拌，120?160°C下加熱2h ; (2) 向反應(yīng)釜中投入鑭鈰共生稀土氧化物，控制稀土金屬離子與脂肪族二元羧酸的物 質(zhì)的量之比為（I. Ol?I. 15): I. 5,攪拌lh，然后滴加催化劑過(guò)氧化氫，持續(xù)攪拌，再一次性 加入正丁醇，密封反應(yīng)釜，反應(yīng)〇. 5?2. 5h ; (3)打開反應(yīng)釜投料口，使反應(yīng)副產(chǎn)物自然揮發(fā)，降溫至80°C，出料，在儲(chǔ)料罐中降至室 溫，粉碎，研磨，制得稀土熱穩(wěn)定劑。
[0007] 優(yōu)選的，所述鑭鈰共生稀土氧化物為稀土礦初步分離的工業(yè)級(jí)鑭鈰混合稀土氧化 物。
[0008] 優(yōu)選的，所述脂肪族羧酸為脂肪族一元羧酸、脂肪族二元羧酸的一種或幾種的混 合物。
[0009] 優(yōu)選的，所述脂肪族一元羧酸為脂肪族一元羧酸為含碳原子個(gè)數(shù)為8?18的而且 具有直鏈結(jié)構(gòu)的脂肪族一元羧酸。
[0010] 優(yōu)選的，所述脂肪族二元羧酸為含碳原子個(gè)數(shù)為6?26的而且具有直鏈結(jié)構(gòu)的脂 肪族二元羧酸。
[0011] 優(yōu)選的，所述過(guò)氧化氫的加入量為脂肪族二元羧酸質(zhì)量的6%。
[0012] 優(yōu)選的，所述正丁醇的加入量為脂肪族二元羧酸質(zhì)量的4%。
[0013] 本發(fā)明采用直接熔融法合成工藝，以稀土礦初步分離的工業(yè)級(jí)鑭鈰共生稀土和脂 肪族二元羧酸為主要反應(yīng)原料，制備稀土熱穩(wěn)定劑，直接熔融法合成工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便， 無(wú)三廢污染，綠色環(huán)保，兩種原料成本低，可降低生產(chǎn)成本，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。本發(fā)明采用 控制物料比例的方法，有目的的在合成時(shí)是控制稀土離子過(guò)量，稀土離子大部分可以與脂 肪族羧酸發(fā)生反應(yīng)生成稀土有機(jī)酸鹽，過(guò)量稀土離子以游離粒子形式存在于反應(yīng)體系中， 可包覆于稀土有機(jī)酸鹽表面，這層稀土離子薄膜有助于提高稀土有機(jī)酸鹽與PVC基體的相 容性，提高熱穩(wěn)定劑的分散性，并且稀土離子能夠?qū)o(wú)機(jī)粉體進(jìn)行表面改性，發(fā)揮偶聯(lián)劑、 增塑劑、潤(rùn)滑劑的作用，提高PVC復(fù)合材料的力學(xué)性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1稀土熱穩(wěn)定劑的IR光譜圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1稀土熱穩(wěn)定劑的DSC圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016] 實(shí)施例1 一種稀土熱穩(wěn)定劑的制備步驟如下： (1) 將硬脂酸加入反應(yīng)釜中，攪拌，120°c下加熱2h ; (2) 向反應(yīng)釜中投入鑭鈰共生稀土氧化物，控制稀土金屬離子與硬脂酸的物質(zhì)的量之 比為I. I :1. 5,攪拌lh，然后滴加催化劑過(guò)氧化氫(加入量為硬脂酸質(zhì)量的6%)，持續(xù)攪拌， 再一次性加入正丁醇(加入量為硬脂酸質(zhì)量的4%)，密封反應(yīng)釜，反應(yīng)2. 5 h ; (3) 打開反應(yīng)釜投料口，使反應(yīng)副產(chǎn)物自然揮發(fā)，降溫至80°C，出料，在儲(chǔ)料罐中降至室 溫，粉碎，研磨，制得稀土熱穩(wěn)定劑。
[0017] 為了驗(yàn)證實(shí)施例1制備的稀土熱穩(wěn)定劑的性能，進(jìn)行了 IR、DSC、轉(zhuǎn)化率、熱穩(wěn)定性 和力學(xué)性能測(cè)試。（1)轉(zhuǎn)化率計(jì)算：將產(chǎn)物置于熱乙醇中攪拌溶解，趁熱過(guò)濾，將不溶于熱 乙醇的固體烘干稱重，計(jì)算硬脂酸轉(zhuǎn)化率。轉(zhuǎn)化率計(jì)算式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述稀土熱穩(wěn)定劑是以鑭鈰共生稀 土氧化物和脂肪族羧酸為主要原料，采用直接熔融法合成的， 所述制備方法包括以下步驟： (1) 將脂肪族羧酸加入反應(yīng)釜中，攪拌，120?160°C下加熱2h ; (2) 向反應(yīng)釜中投入鑭鈰共生稀土氧化物，控制稀土金屬離子與脂肪族二元羧酸的物 質(zhì)的量之比為（1. 01?1. 15): 1. 5,攪拌lh，然后滴加催化劑過(guò)氧化氫，持續(xù)攪拌，再一次性 加入正丁醇，密封反應(yīng)釜，反應(yīng)〇. 5?2. 5h ; (3) 打開反應(yīng)釜投料口，使反應(yīng)副產(chǎn)物自然揮發(fā)，降溫至80°C，出料，在儲(chǔ)料罐中降至室 溫，粉碎，研磨，制得稀土熱穩(wěn)定劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述鑭鈰共生稀 土氧化物為稀土礦初步分離的工業(yè)級(jí)鑭鈰混合稀土氧化物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述脂肪族羧酸 為脂肪族一元羧酸、脂肪族二元羧酸的一種或幾種的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述脂肪族一元 羧酸為脂肪族一元羧酸為含碳原子個(gè)數(shù)為8?18的而且具有直鏈結(jié)構(gòu)的脂肪族一元羧酸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述脂肪族二元 羧酸為含碳原子個(gè)數(shù)為6?26的而且具有直鏈結(jié)構(gòu)的脂肪族二元羧酸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述過(guò)氧化氫的 加入量為脂肪族二元羧酸質(zhì)量的6%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土熱穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述正丁醇的加 入量為脂肪族二元羧酸質(zhì)量的4%。
【文檔編號(hào)】C08L27/06GK104311875SQ201410663886
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】李軍偉 申請(qǐng)人:天津儒創(chuàng)新材料科技有限公司