一种(PVC)无毒钙锌热稳定剂组合物及其制备方法技术

采用高级脂肪酸与钙锌氧化物或氢氧化物，在复合催化剂存在下，一步熔融法直接合成脂肪酸钙、脂肪酸锌，进一步与水滑石、β－二酮、双酚Ａ等复配得到无毒钙锌复合热稳定剂。与传统水溶液皂化法相比，该方法实现一步合成高级脂肪酸钙、脂肪酸锌，转化率均接近１００％，设备利用率由原来的１０％左右提高到８５％以上，减少了过滤、洗涤、脱水、干燥等工序，生产环节短，生产周期由原来的１５小时缩短至６小时左右，生产成本低，无“三废”排放，具有明显的技术和经济优势，复配后的钙锌复合热稳定剂静态老化实验变黄时间达到６０分钟以上，刚果红实验变色时间达到４２分钟以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种(PVC)无毒钙锌热稳定剂组合物及其制备方法。
技术介绍
聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一，是仅次于聚乙烯的第二大塑料品种，具有强度高、耐腐蚀、难燃烧以及绝缘性、透明性好等优点，其制品广泛应用于建筑、化工、电器、包装等行业。但是PVC有一个缺点，在加热时会发生降解，释放出氯化氢气体，从而使其性能受到影响，这就需要在PVC加工中加入热稳定剂，在一定时间内阻止或延缓这种降解。迄今为止，国内已形成热稳定剂年产能力约15万吨。基于聚氯乙烯制品应用领域的拓宽和硬制品消费比例的提高，热稳定剂需求量正以10～15％的速率在增长，是塑料助剂行业中发展较快的门类之一。随着PVC制品生产规模的持续增长，铅盐类稳定剂造成的污染环境、公害等问题，已经受到世界各国的重视，PVC专用的热稳定剂无毒环保化亦是大势所趋。铅盐类热稳定剂是PVC最早使用的热稳定剂，其稳定效能很好，20世纪90年代以来，由于铅、镉等重金属对人体毒害和对环境的严重污染，世界各国都在限制使用铅稳定剂。有机锡中的硫醇一定程度有毒，气味难闻，而且会腐蚀铜等金属元素，另外，由于硫醇锡和硫醇锑长期在阳光下暴晒会产生硫化物而使制品变色，所以户外产品的使用也受到限制。因此，国内外现在均重点开发和应用无毒稳定剂，钙锌复合热稳定剂是其中最重要的一个品种。钙锌复合热稳定剂的最大优点是无毒，符合当今的时代发展，在欧美等发达工业国家，已经成为主要的塑料热稳定剂产品，而在我国，由于起步较晚，工艺技术与国外还有一定距离，目前仍然以铅盐类稳定剂为主要产品，但无毒性热稳定剂越来越引起重视，所以，钙锌复合热稳定剂是相关领域的必然发展趋势。钙锌复合热稳定剂的主要不足在于后期稳定性不理想，需要与各种辅助稳定剂复配，一般由钙锌皂及各种助剂组成。钙锌皂的制备方法目前主要采用水溶液皂化法，即首先将脂肪酸在碱性水溶液中经复分解反应得到脂肪酸盐，再与相应的钙或锌盐进行皂化反应，经过滤、洗涤、脱液、分离、干燥、粉碎等工序得到钙皂或锌皂，然后复配得到钙锌复合热稳定剂。
技术实现思路
本专利技术公开了一种复合钙锌皂的新合成方法，在此基础上进一步与水滑石、β-二酮、双酚A等复配得到钙锌复合热稳定剂。与传统老工艺相比，新方法采用一步熔融法工艺，一步合成钙锌皂主稳定剂，然后与其他助剂复配。新的一步熔融法生产工艺物料计量准确，在自制复合催化剂存在下，原料转化率接近100％，原材料损耗低(0.2％以下)，劳动强度大大降低，生产周期短(减少了过滤、洗涤、脱水、干燥等工序)，由原来的15小时减少至6小时，设备利用率大大提高(由原来的10％左右大幅提高到85％以上)，生产能耗低(减少了物料干燥环节)，无三废排放(老工艺存在大量含氯洗涤废水，而新工艺整个生产过程副产物仅为水的气态形式)，生产成本低，产品质量稳定可靠，具有明显的技术与经济优势。本专利技术的钙锌复合热稳定剂制备方法，包括如下步骤1)按一定配比加入C14～C18的高级脂肪酸、氧化钙或氢氧化钙、复合催化剂，加热熔融并搅拌反应，保持温度～160℃，反应约2小时，冷却、陈化约1小时，粉碎、过筛后，得到高级脂肪酸钙。2)按一定配比加入C14～C18的高级脂肪酸、氧化锌或氢氧化锌、复合催化剂，加热熔融并搅拌反应，保持温度～150℃，反应约2小时，冷却、陈化约1小时，粉碎、过筛后，得到高级脂肪酸锌。3)高级脂肪酸钙、高级脂肪酸锌与水滑石、β-二酮、双酚A等按计量混合、捏合均匀后即得到钙锌复合热稳定剂。所用的高级脂肪酸碳数为C14～C18，高级脂肪酸与钙、锌盐摩尔比为1.0∶0.8～1.0∶1.0，钙锌源可以是钙、锌的氢氧化物，也可以是钙、锌的氧化物；辅助稳定剂包括水滑石、β-二酮、双酚A等，水滑石用量为2～20％，β-二酮的用量为10～15％，双酚A用量为1～8％；复合催化剂的用量为高级脂肪酸质量的0.05～1％，由无机酸、一元有机酸、二元有机酸组成，其配比为4∶4∶2，无机酸为硫酸、盐酸、磷酸、亚磷酸等；一元有机酸包括甲酸、乙酸、丙酸，二元有机酸包括戊二酸、己二酸、癸二酸等。具体实施例方式例1高级脂肪酸钙的制备按高级脂肪酸(C18)∶钙(摩尔比)1.0∶0.98、复合催化剂(硫酸+乙酸+己二酸)用量0.2％(高级脂肪酸质量)称重，并将物料混合、加热熔融、搅拌，保持反应温度～160℃，反应约2小时，冷却、陈化约1小时，粉碎、过筛后，得到白色粉末状高级脂肪酸钙(C18)，钙盐转化率99.8％。例2高级脂肪酸钙的制备按高级脂肪酸(C16)∶钙(摩尔比)1.0∶0.90、复合催化剂(磷酸+乙酸+癸二酸)用量0.1％(高级脂肪酸质量)称重，并将物料混合、加热熔融、搅拌，保持反应温度～160℃，反应约2小时，冷却、陈化约1小时，粉碎、过筛后，得到白色粉末状高级脂肪酸钙(C16)，钙盐转化率99.9％。例3高级脂肪酸锌的制备按高级脂肪酸(C18)∶锌(摩尔比)1.0∶0.95、复合催化剂(硫酸+甲酸+己二酸)用量0.5％(高级脂肪酸质量)称重，并将物料混合、加热熔融、搅拌，保持反应温度～150℃，反应约2小时，冷却、陈化约1小时，粉碎、过筛后，得到白色粉末状高级脂肪酸钙(Z18)，锌盐转化率99.9％。例4高级脂肪酸锌的制备按高级脂肪酸(C16)∶锌(摩尔比)1.0∶0.90、复合催化剂(磷酸+甲酸+丁二酸)用量0.2％(高级脂肪酸质量)称重，并将物料混合、加热熔融、搅拌，保持反应温度～150℃，反应约2小时，冷却、陈化约1小时，粉碎、过筛后，得到白色粉末状高级脂肪酸钙(Z16)，锌盐转化率99.9％。例5钙锌复合热稳定剂配方及效果钙锌复合热稳定剂由高级脂肪酸钙、高级脂肪酸锌、水滑石、β-二酮、双酚A等按一定配比计量混合、捏合均匀后得到。配方(质量百分数)及效果见下表 说明基础配方PVC 100份，碳酸钙15份，ACR3份，钙锌复合热稳定剂3份。表中t1为静态老化实验变黄时间(分钟)，t2为刚果红实验变色时间(分钟)。权利要求1.一种(PVC)无毒钙锌热稳定剂组台物及其制备方法，其特征在于复合酸催化熔融法制备高级脂肪酸钙、高级脂肪酸锌，进而复配得到无毒钙锌复台热稳定剂。2.如权利要求1所述的高级脂肪酸钙、高级脂肪酸锌的制备方法，其特征在于由高级脂肪酸与钙、锌氧化物或氢氧化物，在复合催化剂存在下，无溶剂条件下一步熔融法直接合成。3.如权利要求2所述的高级脂肪酸碳数为C14～C18的脂肪酸。4.如权利要求1、2所述的高级脂肪酸钙、高级脂肪酸锌的制备方法，其特征在于钙、锌源为钙、锌的氢氧化物或者氧化物，高级脂肪酸与钙、锌盐摩尔比为1.0∶0.8～1.0∶1.0，高级脂肪酸过量。5.如权利要求1所述的辅助稳定剂，其特征在于辅助稳定剂包括水滑石、β-二酮、双酚A等，其中，水滑石用量为2～20％，β-二酮的用量为10～15％，双酚A用量为1～8％。6.如权利要求2所述的复合催化剂，其特征在于由无机酸、一元有机酸、二元有机酸组成，其配比为4∶4∶2，用量为高级脂肪酸质量的0.05～1％。7.如权利要求6所述的复合催化剂，其特征在于无机酸为硫酸、盐酸、磷酸、亚磷酸等；一元有机酸包括甲酸、乙酸、丙酸，二元有机酸包括戊二酸、己二酸、癸二酸等。8.如权利要求1、2、3、6所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种（ＰＶＣ）无毒钙锌热稳定剂组合物及其制备方法，其特征在于：复合酸催化熔融法制备高级脂肪酸钙、高级脂肪酸锌，进而复配得到无毒钙锌复合热稳定剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟瑜，易国斌，康正，林静川，
申请(专利权)人：汕头市高科达有限公司，广东工业大学，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]