技術領域：
本發(fā)明涉及化學穩(wěn)定劑
技術領域：
，具體設計一種插層聚合高效無毒環(huán)保鈣鋅穩(wěn)定劑的合成制備方法。
背景技術：
：聚氯乙烯(PVC)塑料具有優(yōu)異的力學性能，孔能與普通填料很好地結(jié)合，耐溫可達105℃，純PVC的氧指數(shù)可達41％。PVC還具有優(yōu)異的電氣絕緣性能，因而在電線電纜行業(yè)，特別是在低壓電線電纜方面，占有極大的優(yōu)勢。但普通PVC電纜料含有重金屬元素鉛、鎘等有害物質(zhì)，因而成為制約其在電氣設備、基礎設施等場合府用的重要因素。目前同內(nèi)外對環(huán)保型電纜料的需求迅速增大，歐美等發(fā)達國家已相繼制定出鉛、鎘、汞等重金屬元素和多溴聯(lián)苯類有害物質(zhì)對環(huán)境的保護標準，如英國--歐洲標準BSEN．71、ENll22，美國環(huán)境保護局標準USEPA3050B等，軟PVC電纜料無鉛無毒已是大勢所趨，環(huán)保型PVC電纜料已成為當前電纜料研發(fā)和生產(chǎn)的重要課題。由于PVC為無定形結(jié)構的白色粉末，支化度較小，對光和熱的穩(wěn)定性差，在140℃時就開始分解，但PVC的加工溫度在170-200℃，因此，實際應用時必須在PVC中加入穩(wěn)定劑來提高其對光和熱的穩(wěn)定性，防止或減緩其在加工或使用過程中的熱降解。PVC行業(yè)中比較常用的熱穩(wěn)定劑有鉛鹽、有機錫類、金屬皂類、鈣鋅類等穩(wěn)定劑。鉛鹽類穩(wěn)定劑曾是PVC最常用的熱穩(wěn)定劑，價格低廉，熱穩(wěn)定性好，但其毒性大，易對環(huán)境造成污染。有機錫類和金屬皂類是目前較常用的無毒穩(wěn)定劑。有機錫類價格高昂，考慮經(jīng)濟成本效益，其應用受到限制。金屬皂類單獨使用效果差，通常將主、輔金屬皂和輔助穩(wěn)定劑進行復配，獲得復合熱穩(wěn)定劑。鈣鋅類熱穩(wěn)定劑不但可以取代鉛鎘鹽類有毒穩(wěn)定劑，而且具有相當好的熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和透明性及著色力，是一種良好的無毒穩(wěn)定劑。鈣鋅穩(wěn)定劑外觀主要呈白色粉狀、片狀、膏狀。粉狀的鈣鋅穩(wěn)定劑是作為應用最為廣泛的無毒PVC穩(wěn)定劑使用，常用于食品包裝，醫(yī)療器械，電線電纜料等。目前國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)可用于硬質(zhì)管材的PVC鈣鋅穩(wěn)定劑。粉狀鈣鋅穩(wěn)定劑的熱穩(wěn)定性不如鉛鹽，自身具有一定的潤滑性，透明性差，易噴霜等特點。為了提高其穩(wěn)定性及透明性，常常加入受阻酚、多元醇、亞磷酸酯與β-二酮等抗氧劑來改善。與PVC樹脂加工過程中有很好的分散性、相容性、加工流動性，適應性廣，制品表面光潔度優(yōu)；熱穩(wěn)定性優(yōu)良，初期色相小，無析出現(xiàn)象；不含重金屬及其他有毒成分，無硫化現(xiàn)象；剛果紅測試時間長，具有優(yōu)良的電絕緣性，無雜質(zhì)，具有高效耐候性；適用范圍廣，實用性強，用量少，具有多功能性；在白色制品中，白度較其同類產(chǎn)品更佳。金屬皂類穩(wěn)定劑是高級脂肪酸金屬鹽的總稱，它也屬于鈣鋅穩(wěn)定劑中的一大類，品種很多。作為電石法PVC熱穩(wěn)定劑的金屬皂中,金屬基使用最多的一般是鎘、鋇、鋅、鈣、鎂等金屬、堿土金屬等,脂肪酸基常用的是硬脂酸(HSt)、C8一16飽和脂肪酸、油酸等不飽和脂肪酸,其中HSt基最為常用。金屬皂熱穩(wěn)定劑也可以是兩種或兩種以上的有機金屬鹽再加上某些經(jīng)選擇的助劑所組成的復合物。金屬皂熱穩(wěn)定劑具有潤滑性,透明性也較鉛鹽好,但是熱穩(wěn)定性不如鉛鹽和有機錫。金屬皂除Cd、Pb外都無毒;除Pb、Ca外都透明;其穩(wěn)定效果依次為:Zn鹽>Cd鹽>Pb鹽>Ca鹽>Ba鹽水滑石是日本于20世紀90年代開發(fā)的新型無機穩(wěn)定劑，在克服天然水滑石用作添加劑諸多缺陷的同時，又賦予這一新型添加劑許多新的性能，特別是當它與其它添加劑進行復配使用時。因此，人工合成水滑石是一種極具開發(fā)前景的新型熱穩(wěn)定劑。目前已成為國外商家關注和開發(fā)的熱點，近年來已有多篇相關專利發(fā)表，并已有水滑石添加的高效無毒熱穩(wěn)定劑產(chǎn)品的出現(xiàn)。與此同時，人工合成水滑石具有獨特的多層結(jié)構，不溶于水溶于酸，無毒，已被美國FDA認可，JHPA及歐洲各國也認可了他的安全性能，作為穩(wěn)定劑在PVC中的使用也越來越受到重用。水滑石作為熱穩(wěn)定劑使用具有以下特點：1，是一種無機化合物。2，是一種良好的酸吸收劑。3，在加工時能有效的抑制鋅燃燒。4，在高溫時仍有良好的熱穩(wěn)定性，是加工溫度可達400℃左右，特別適用于硬質(zhì)加工配方。5，適用于Ba/Zn系及Ca/Zn系配方添加，在Ca/Zn系硬質(zhì)配方應用時更能顯現(xiàn)其獨特效果。6，屬無毒配方不含八大類重金屬。利用水滑石的獨特層狀結(jié)構，選擇適當?shù)拟}鋅皂鹽，與鈣鋅復合穩(wěn)定劑進行復配，制備具有無毒環(huán)保的水滑石/鈣鋅復合穩(wěn)定劑。對于PVC的熱穩(wěn)定性和加工性能有著較大的提高。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是設計一種插層聚合高效無毒環(huán)保鈣鋅穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑耐高溫、環(huán)保無毒，能顯著提高PVC的熱穩(wěn)定性，且制品表面光潔，耐老化。本發(fā)明采用的技術方案如下：一種插層聚合高效無毒環(huán)保鈣鋅穩(wěn)定劑的合成制備方法，其特征在于，制備步驟如下：以總反應物的質(zhì)量為基準，按照下述配方制取水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑：脂肪酸鈣1.2-1.5份芳香酸鋅1.0-1.2份工業(yè)水滑石0.9份輔助穩(wěn)定劑0.55份DOP10份TiO23份按上述配比將反應物加入反應容器中，在140℃下，均勻混合攪拌，聚合反應1h,以獲得水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑制品。所述的脂肪酸鈣為硬脂酸鈣。所述的芳香酸鋅為硬脂酸鋅。所述的工業(yè)水滑石為鎂鋁水滑石。所述的輔助穩(wěn)定劑為亞磷酸酯，主要有亞磷酸三苯酯、亞磷酸三癸酯、亞磷酸三壬基苯酯、亞磷酸三辛酯。所述的DOP為鄰苯二甲酸二辛酯。上述技術方案以硬脂酸鈣和硬脂酸鋅作為金屬皂。再按設定的配方將復合鈣鋅金屬皂與工業(yè)水滑石，輔助穩(wěn)定劑，DOP,TiO2進行聚合反應，制得水滑石/復合鈣鋅熱穩(wěn)定劑。本發(fā)明采用有機輔助熱穩(wěn)定劑，帶有特殊螯合功能的有機物與鈣鋅離子反應形成鈣鋅復合有機物，提高鈣鋅金屬皂熱穩(wěn)定性，通用性強，制品具有較好的光滑度。具體實施方式實施例一以總反應物的質(zhì)量為基準，按照下述配方制取水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑：脂肪酸鈣1.5份芳香酸鋅1.2份工業(yè)水滑石0.9份輔助穩(wěn)定劑0.55份DOP10份TiO23份按上述配比將反應物加入反應容器中，在140℃下，均勻混合攪拌，聚合反應1h,以獲得水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比PVC、潤滑劑、增塑劑等將基本配方物料進行混合。然后分別加入相對PVC質(zhì)量的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶嶒灲Y(jié)果見表1。表1塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色無色無色無色無色淺黃淺棕棕色實驗結(jié)果表明，顏色發(fā)生變化所需的時間較長，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能較好。。實施例二以總反應物的質(zhì)量為基準，按照下述配方制取水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑：脂肪酸鈣1.4份芳香酸鋅1.15份工業(yè)水滑石0.9份輔助穩(wěn)定劑0.55份DOP10份TiO23份按上述配比將反應物加入反應容器中，在140℃下，均勻混合攪拌，聚合反應1h,以獲得水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比PVC、潤滑劑、增塑劑等將基本配方物料進行混合。然后分別加入相對PVC質(zhì)量的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶嶒灲Y(jié)果見表2。表2塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色無色無色無色無色淺棕棕紅黑色實驗結(jié)果表明，顏色發(fā)生變化所需的時間較長，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能較好。實施例三以總反應物的質(zhì)量為基準，按照下述配方制取水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑：脂肪酸鈣1.3份芳香酸鋅1.1份工業(yè)水滑石0.9份輔助穩(wěn)定劑0.55份DOP10份TiO23份按上述配比將反應物加入反應容器中，在140℃下，均勻混合攪拌，聚合反應1h,以獲得水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比PVC、潤滑劑、增塑劑等將基本配方物料進行混合。然后分別加入相對PVC質(zhì)量的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶嶒灲Y(jié)果見表3。表3塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色無色無色無色淺黃淺棕棕色黑色實驗結(jié)果表明，顏色發(fā)生變化所需的時間較長，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能較好。實施例四以總反應物的質(zhì)量為基準，按照下述配方制取水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑：脂肪酸鈣1.25份芳香酸鋅1.05份工業(yè)水滑石0.9份輔助穩(wěn)定劑0.55份DOP10份TiO23份按上述配比將反應物加入反應容器中，在140℃下，均勻混合攪拌，聚合反應1h,以獲得水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比PVC、潤滑劑、增塑劑等將基本配方物料進行混合。然后分別加入相對PVC質(zhì)量的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶嶒灲Y(jié)果見表4。表4塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色無色無色無色淺黃淺棕棕紅黑色實驗結(jié)果表明，顏色發(fā)生變化所需的時間較長，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能較好。實施例五以總反應物的質(zhì)量為基準，按照下述配方制取水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑：脂肪酸鈣1.2份芳香酸鋅1.0份工業(yè)水滑石0.9份輔助穩(wěn)定劑0.55份DOP10份TiO23份按上述配比將反應物加入反應容器中，在140℃下，均勻混合攪拌，聚合反應1h,以獲得水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比PVC、潤滑劑、增塑劑等將基本配方物料進行混合。然后分別加入相對PVC質(zhì)量的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶嶒灲Y(jié)果見表5。表5塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色無色無色淺黃淺棕棕紅黑色黑色實驗結(jié)果表明，顏色發(fā)生變化所需的時間較長，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能較好。對比例一按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份按質(zhì)量比PVC、潤滑劑、增塑劑等將基本配方物料進行混合。然后分別加入相對PVC質(zhì)量的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶嶒灲Y(jié)果見表6。表6塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色淺黃棕紅黑色黑色黑色黑色黑色黑色黑色實驗結(jié)果表明，顏色發(fā)生變化的時間較短。這說明PVC材料本身的耐熱性能較差對比例二以總反應物的質(zhì)量為基準，按照下述配方制取水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑：脂肪酸鈣0.5份芳香酸鋅0.2份工業(yè)水滑石0.9份輔助穩(wěn)定劑0.55份DOP10份TiO23份按上述配比將反應物加入反應容器中，在140℃下，均勻混合攪拌，聚合反應1h,以獲得水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比PVC、潤滑劑、增塑劑等將基本配方物料進行混合。然后分別加入相對PVC質(zhì)量的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況。“塑料試片耐熱性”的實驗結(jié)果見表7。表7塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色淺黃淺棕棕紅黑色黑色黑色黑色實驗結(jié)果表明，在添加了一定量的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑的PVC中熱穩(wěn)定性耐熱持續(xù)時間較對比例一有著明顯的延長。當與實施例相比，其持續(xù)時間有著較大的差距。這說明水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑復配比例有著一個較為合適的區(qū)間。根據(jù)上述實施例和對比例在180℃下的耐熱性能測試結(jié)果可以看出本發(fā)明的水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑使得PVC制品的耐熱性能有著明顯的提高。在該體系中充分利用了水滑石的層狀特殊結(jié)構，通過插層聚合的方式，制備水滑石/復合鈣鋅穩(wěn)定劑。這種方法具有高效，無毒環(huán)保的特點。是一種具有普適性的合成制備方法。當前第1頁1 2 3