一种绿色无毒PVC热稳定剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种绿色无毒PVC热稳定剂的制备方法，属于热稳定剂合成领域。本发明专利技术首先将山药蒸煮后磨成浆料，经酶解处理破坏细胞壁后，加入酵母菌发酵，利用发酵液将山药中的尿囊素浸出，经旋蒸浓缩后，与制备得到的浅黄色锌盐晶体按比例混合，即得绿色无毒PVC热稳定剂。本发明专利技术利用山药中有效成分尿囊素吸收PVC降解脱出的HCl达到延缓其降解的效果，同时可作为络合剂，络合锌盐与PVC发生稳定反应生成的氯化锌，生成对PVC无催化活性的络合物，从而达到使PVC长期稳定的效果，且对人体无毒害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种绿色无毒PVC热稳定剂的制备方法，属于热稳定剂合成领域。
技术介绍
聚氯乙烯（PVC）是产量仅次于聚乙烯（PE）的第二大通用塑料，具有强度高且可增塑、耐腐蚀、难燃、绝缘性好、透明度高等优点，通过加入适当的添加剂和使用适当的工艺和设备可生产出各式各样的塑料制品，包括板材、管件、异型材等硬制品和膜、管、鞋、玩具、电缆线、人造革等软制品，广泛应用于工业建筑、农业、日用品、包装、电力、公用事业等领域。但是，PVC存在热稳定性差，在100～150℃下开始明显分解，紫外光、机械力、氧、臭氧、HCl以及活性金属离子等都会大大加速PVC的分解。PVC的热氧老化比较复杂，往往同时进行好几种化学反应过程，既有分解脱HCl，又有氧化断链与交联，此外还有少量芳构化和大分子链断裂生成烃的反应过程，其中分子解脱HCl是导致PVC老化的主要原因。PVC结构存在缺陷，在热和机械剪切作用下极易分解，放出HCl，颜色加深，机械性能降低，直至失去使用价值，因而PVC的加工必须使用热稳定剂。热稳定剂主要有铅盐类、有机金属皂类、有机锡类、复合稳定剂类、有机热稳定剂类。铅盐类稳定剂虽具有优良的热稳定性能，但毒性大、危害人体健康，在国内外已被逐步禁止或限制使用；金属皂类通常要配合使用，加工时容易析出；有机锡类是十分有效的热稳定剂，能够使透明PVC制品保持很高的透明度，并且用量较少，但其主要缺点是价格昂贵，有异味，同时有机锡对人体中枢神经有害。随着人们环保意识的进一步增强，开发新型环境友好型无毒PVC热稳定剂已成为必然趋势。
技术实现思路
针对传统PVC热稳定剂在制备和使用过程中出现的，加工过程中易析出，有异味，生产环境较差，对人体中枢神经有害，且传统稳定剂的稳定效果较差的问题，提供了一种绿色无毒PVC热稳定剂的制备方法，本专利技术首先将山药蒸煮后磨成浆料，经酶解处理破坏细胞壁后，加入酵母菌发酵，利用发酵液将山药中的尿囊素浸出，经旋蒸浓缩后，与制备得到的浅黄色锌盐晶体按比例混合，即得绿色无毒PVC热稳定剂。本专利技术利用山药中有效成分尿囊素吸收PVC降解脱出的HCl达到延缓其降解的效果，同时可作为络合剂，络合锌盐与PVC发生稳定反应生成的氯化锌，生成对PVC无催化活性的络合物，从而达到使PVC长期稳定的效果，且对人体无毒害。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）称取新鲜山药300～500g，经人工反复清洗3～5次后，削去山药表皮，并切成厚为8～10mm薄片，随后将山药薄片均匀平铺于蒸锅中，于90～95℃条件下，蒸煮20～30min，出料，待其自然冷却至室温；（2）将上述蒸煮后的冷却山药薄片投入盛有200～280mL去离子水的豆浆机中，以1200～1500r/min转速搅拌打匀成山药浆液，出料，将所得山药浆液置于烧杯中，再加入2～4g纤维素酶和1～3g果胶酶，随后将烧杯放于数显测速恒温磁力搅拌器上，调节转速至680～750r/min，加热升温至45～50℃，恒温搅拌反应25～35min；（3）待反应结束，迅速加热升温至80～85℃，灭酶6～10min，将烧杯中物料投入发酵罐中，再加入30～40g酿酒酵母粉，启动搅拌器，以600～800r/min转速搅拌混合10～15min后，静置密封发酵8～10天，出料，将所得物料转入烧杯中，随后将烧杯置于超声振荡仪中，以8～12kHz功率超声处理10～15min，抽滤，除去滤饼，收集得到滤液，随后将滤液转入旋转蒸发器中，以75～85℃条件旋蒸浓缩至原体积的1/3，得浓缩液，备用；（4）称取2～4g二乙烯三胺，溶于盛有25～30mL二氯甲烷的恒压漏斗中，随后以1～2mL/min速率逐滴滴加至盛有50～60mL质量浓度为10～15%水杨醛的二氯甲烷溶液的三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于磁力搅拌器上，以520～580r/min转速搅拌反应3～5h，待反应结束，将烧杯转入2～4℃冰箱中，冷藏10～12h，过滤，除去滤液，将所得晶体置于105～110℃真空干燥箱中，干燥至恒重，得黄色晶体；（6）称取2～4g上述所得黄色晶体，加入盛有45～50mL乙酸乙酯的烧杯中，再加入3～5g乙酸锌，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器，加热升温至50～65℃，以350～460r/min转速搅拌反应2～4h，抽滤，除去滤液，用乙酸乙酯洗涤滤饼3～5次，再用去离子水洗涤1～3次，随后将滤饼转入75～85℃真空干燥箱中，干燥12～16h，得浅黄色晶体；（6）按重量份数计，在烧杯中依次加入70～80份上述所得浅黄色晶体，20～30份步骤（3）备用浓缩液，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，蒸发结晶，再将所得晶体放于研钵中研磨6～8min，即得绿色无毒PVC热稳定剂。本专利技术的具体应用方法：按重量份数计，依次称取45～50份PVC树脂，4～6份邻苯二甲酸二辛酯，0.3～0.5份季戊四醇，2～4份本专利技术所得热稳定剂，混合后，研磨6～8min，随后将混合物投入170～176℃双棍开炼机上混炼5～8min，随后用平板压片机压成5～8mm的板材，所得板材在正常使用过程中，未观察到发黄发黑现象，相比于常规PVC板材，使用寿命延长了8～10年。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术所得热稳定剂具有廉价易得、无毒高效等特点，可有效替代进口产品，降低塑料制品的成本，优化生存环境；（2）本专利技术所得产品可有效增加塑料制品的使用寿命，减少了塑料制品丢弃焚烧等造成的环境污染，可大规模推广使用。具体实施方式称取新鲜山药300～500g，经人工反复清洗3～5次后，削去山药表皮，并切成厚为8～10mm薄片，随后将山药薄片均匀平铺于蒸锅中，于90～95℃条件下，蒸煮20～30min，出料，待其自然冷却至室温；将上述蒸煮后的冷却山药薄片投入盛有200～280mL去离子水的豆浆机中，以1200～1500r/min转速搅拌打匀成山药浆液，出料，将所得山药浆液置于烧杯中，再加入2～4g纤维素酶和1～3g果胶酶，随后将烧杯放于数显测速恒温磁力搅拌器上，调节转速至680～750r/min，加热升温至45～50℃，恒温搅拌反应25～35min；待反应结束，迅速加热升温至80～85℃，灭酶6～10min，将烧杯中物料投入发酵罐中，再加入30～40g酿酒酵母粉，启动搅拌器，以600～800r/min转速搅拌混合10～15min后，静置密封发酵8～10天，出料，将所得物料转入烧杯中，随后将烧杯置于超声振荡仪中，以8～12kHz功率超声处理10～15min，抽滤，除去滤饼，收集得到滤液，随后将滤液转入旋转蒸发器中，以75～85℃条件旋蒸浓缩至原体积的1/3，得浓缩液，备用；称取2～4g二乙烯三胺，溶于盛有25～30mL二氯甲烷的恒压漏斗中，随后以1～2mL/min速率逐滴滴加至盛有50～60mL质量浓度为10～15%水杨醛的二氯甲烷溶液的三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于磁力搅拌器上，以520～580r/min转速搅拌反应3～5h，待反应结束，将烧杯转入2～4℃冰箱中，冷藏10～12h，过滤，除去滤液，将所得晶体置于105～110℃真空干燥箱中，干燥至恒重，得黄色晶体；称取2～4g上述所得黄色晶体，加入盛有45～50mL乙酸乙酯的烧杯中，再加入3～5g乙酸锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绿色无毒PVC热稳定剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取新鲜山药300～500g，经人工反复清洗3～5次后，削去山药表皮，并切成厚为8～10mm薄片，随后将山药薄片均匀平铺于蒸锅中，于90～95℃条件下，蒸煮20～30min，出料，待其自然冷却至室温；（2）将上述蒸煮后的冷却山药薄片投入盛有200～280mL去离子水的豆浆机中，以1200～1500r/min转速搅拌打匀成山药浆液，出料，将所得山药浆液置于烧杯中，再加入2～4g纤维素酶和1～3g果胶酶，随后将烧杯放于数显测速恒温磁力搅拌器上，调节转速至680～750r/min，加热升温至45～50℃，恒温搅拌反应25～35min；（3）待反应结束，迅速加热升温至80～85℃，灭酶6～10min，将烧杯中物料投入发酵罐中，再加入30～40g酿酒酵母粉，启动搅拌器，以600～800r/min转速搅拌混合10～15min后，静置密封发酵8～10天，出料，将所得物料转入烧杯中，随后将烧杯置于超声振荡仪中，以8～12kHz功率超声处理10～15min，抽滤，除去滤饼，收集得到滤液，随后将滤液转入旋转蒸发器中，以75～85℃条件旋蒸浓缩至原体积的1/3，得浓缩液，备用；（4）称取2～4g二乙烯三胺，溶于盛有25～30mL二氯甲烷的恒压漏斗中，随后以1～2mL/min速率逐滴滴加至盛有50～60mL质量浓度为10～15%水杨醛的二氯甲烷溶液的三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于磁力搅拌器上，以520～580r/min转速搅拌反应3～5h，待反应结束，将烧杯转入2～4℃冰箱中，冷藏10～12h，过滤，除去滤液，将所得晶体置于105～110℃真空干燥箱中，干燥至恒重，得黄色晶体；（5）称取2～4g上述所得黄色晶体，加入盛有45～50mL乙酸乙酯的烧杯中，再加入3～5g乙酸锌，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器，加热升温至50～65℃，以350～460r/min转速搅拌反应2～4h，抽滤，除去滤液，用乙酸乙酯洗涤滤饼3～5次，再用去离子水洗涤1～3次，随后将滤饼转入75～85℃真空干燥箱中，干燥12～16h，得浅黄色晶体；（6）按重量份数计，在烧杯中依次加入70～80份上述所得浅黄色晶体，20～30份步骤（3）备用浓缩液，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，蒸发结晶，再将所得晶体放于研钵中研磨6～8min，即得绿色无毒PVC热稳定剂。...

【技术特征摘要】
1.一种绿色无毒PVC热稳定剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取新鲜山药300～500g，经人工反复清洗3～5次后，削去山药表皮，并切成厚为8～10mm薄片，随后将山药薄片均匀平铺于蒸锅中，于90～95℃条件下，蒸煮20～30min，出料，待其自然冷却至室温；（2）将上述蒸煮后的冷却山药薄片投入盛有200～280mL去离子水的豆浆机中，以1200～1500r/min转速搅拌打匀成山药浆液，出料，将所得山药浆液置于烧杯中，再加入2～4g纤维素酶和1～3g果胶酶，随后将烧杯放于数显测速恒温磁力搅拌器上，调节转速至680～750r/min，加热升温至45～50℃，恒温搅拌反应25～35min；（3）待反应结束，迅速加热升温至80～85℃，灭酶6～10min，将烧杯中物料投入发酵罐中，再加入30～40g酿酒酵母粉，启动搅拌器，以600～800r/min转速搅拌混合10～15min后，静置密封发酵8～10天，出料，将所得物料转入烧杯中，随后将烧杯置于超声振荡仪中，以8～12kHz功率超声处理10～15min，抽滤，除去滤饼，收集得到滤液，随后将滤液转入旋转蒸发器中，以75～85℃条件旋蒸浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭迎庆，许博伟，
申请(专利权)人：郭迎庆，
类型：发明
国别省市：江苏;32