一种改性金属皂热稳定剂、其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及材料助剂技术领域，公开了一种改性金属皂热稳定剂、及其制备方法及应用，其制备方法是将二异氰酸酯、一元醇混合，反应得到改性中间体；再将蓖麻油酸金属皂或氢化蓖麻油酸金属皂熔融后，与改性中间体反应得到改性蓖麻油酸金属皂热稳定剂和改性氢化蓖麻油酸金属皂热稳定剂，该稳定剂与PVC的相容性良好。得到的热稳定剂用于PVC材料中能够改善在PVC中的分散性，增加热稳定效果，减轻或消除喷霜和压析现象。

【技术实现步骤摘要】
一种改性金属皂热稳定剂、其制备方法和应用
本专利技术涉及材料助剂
，具体涉及一种改性金属皂热稳定剂、其制备方法和应用。
技术介绍
聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一产量仅次于聚乙烯(PE)，其制品具有广泛的用途。但是，PVC存在热稳定性差的缺点，加工时必须添加适当的热稳定剂以抑制其热降解。目前工业上常用的热稳定剂主要有无机铅盐、金属皂和有机锡等。但是，其中大多数品种是有毒的，对环境和劳动健康造成的危害正随PVC制品生产的持续增长而迅速加深。为保护环境、改善劳动卫生条件，近年来国内、外均已先后制定并实施了限制使用有毒有害化学品的政策和法规。因此，国内外正掀起研究开发并实质性推广应用无毒热稳定剂以取代传统有毒品种的热潮。无毒产品主要有部分金属皂和部分有机锡产品。但由于价格的因素，市售无毒PVC热稳定剂以价廉的含锌金属皂为主。这些皂类为脂肪酸、环烷酸、取代苯甲酸、取代苯酚、树脂酸(松香酸)甚至氨基酸的锌皂与碱土皂或稀土皂的混合物，可以统称为传统含锌金属皂。但传统的金属皂与PVC相溶性差会有如下缺点：1、与PVC树脂相溶相差，在PVC中呈团状分布，只有团状物表面的金属皂发挥稳定作用，导致稳定效果差。2、与PVC树脂相溶相差加上分子量较小产品在生产时会沉积在设备上产生“压析”，使用和贮存过程中稳定剂会以喷霜的形势在产品表面渗出影响产品的美观。3、由于与PVC树脂相溶性差，不能加入太多的量，不能满足长时间高温的加工。CN110527210A公开了一种PVC热稳定剂，采用硬脂酸稀土盐10～25份，硝酸稀土盐0.1～1份，硬脂酸锌20～35份，硬脂酸钙35～45份，亚磷酸酯10～15份，季戊四醇5～15份，β-二酮3～10份进行混合，得到的热稳定剂具有热稳定性能优良、与PVC相容性好等优点。CN108892631A公开了一种用于PVC的热稳定剂及其合成方法，该热稳定剂结构中包括马来酰亚胺基团、取代酰胺基团、多醚基基团和金属离子，利用分子内多个醚基及酰胺键迅速络合氯化锌等路易斯酸，极大地降低在制品加工中的锌烧现象，并具备较好的长效热稳定性，与聚合物相容性好。CN102604268A公开了一种环保型PVC镁锌液体热稳定剂的制备方法，以一步法直接制备了镁锌液体热稳定剂，并以制备的环保型镁锌热稳定剂为主体，同液体的亚磷酸酯、β-二酮和/或环氧化合物等进行复配，表现出与PVC高分子材料有较高的相容性。但CN108892631A和CN102604268A这些专利只是改进了稳定剂的稳定效果，和部分解决稳定剂和PVC相容问题，但对稳定剂分子结构没有做大的调整，不能做到与PVC完全相容，仍有稳定剂迁移问题，用量大时仍易产生喷霜或压析等现象。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种与聚氯乙烯相容性良好的热稳定剂，在金属皂稳定剂中引入氨基甲酸酯改性，得到的改性热稳定与PVC的相容性良好，改善其在PVC中的分散性，增加热稳定效果，减轻或消除喷霜和压析现象。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种改性金属皂热稳定剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将二异氰酸酯、一元醇混合，反应得到改性中间体；(2)将蓖麻油酸金属皂或氢化蓖麻油酸金属皂(12-羟基硬脂酸金属皂)熔融后，加入步骤(1)得到的改性中间体，反应后冷却、干燥得到所述改性金属皂热稳定剂。所述的一元醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、辛醇等，用于中和二异氰酸酯中其中一个氰酸酯。考虑性价比优选正丙醇，正丁醇和辛醇(2-乙基已酯)所述二异氰酸酯包括TDI(甲苯-2,4-二异氰酸酯)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)、MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)等，考虑价格和反应可操控性优选TDI和IPDI。步骤(1)中，反应温度为60～110℃，反应时间为2～6h。二异氰酸酯与醇的反应温度超过120℃副反应加剧，产品成分复杂，因此一般反应温度控制在110℃以下，温度太低反应速度太慢。步骤(1)中，所述二异氰酸酯与一元醇的摩尔比为1:0.8～1.2，让一元醇能够与二异氰酸酯中一个氰酸酯键反应，保护氰酸酯键，如一元醇添加量太低，二异氰酸酯键中氰酸酯键会与蓖麻油酸金属皂或氢化蓖麻油酸金属皂中羟基反应，得到的产物复杂，副产物较多，产品粘度太大，产品性能不稳定。所述蓖麻油酸金属皂、氢化蓖麻油酸金属皂包括其锌皂、碱土金属皂、稀土金属皂中一种或多种。所述碱土金属皂包括镁皂、钙皂、锶皂、钡皂中一种或多种；优选地所述蓖麻油酸金属皂为蓖麻油酸钡、蓖麻油酸锌、蓖麻油酸钙、蓖麻油酸镁、蓖麻油酸镧中一种或多种，所述氢化蓖麻油酸金属皂为氢化蓖麻油酸钡、氢化蓖麻油酸锌、氢化蓖麻油酸钙、氢化蓖麻油酸镁、氢化蓖麻油酸镧中一种或多种。进一步优选地，所述蓖麻油酸金属皂为蓖麻油酸锌和蓖麻油酸钡质量比为2～3:1的混合物、蓖麻油酸锌和蓖麻油酸钙质量比为2～3:1的混合物、蓖麻油酸锌和蓖麻油酸镧质量比为2～3:1的混合物。进一步优选地，所述氢化蓖麻油酸金属皂为氢化蓖麻油酸锌和氢化蓖麻油酸钡质量比为2～3:1的混合物、氢化蓖麻油酸锌和氢化蓖麻油酸钙质量比为2～3:1的混合物、氢化蓖麻油酸锌和氢化蓖麻油酸镧质量比为2～3:1的混合物。更进一步优选地，所述蓖麻油酸金属皂为蓖麻油酸锌和蓖麻油酸钡质量比为2.5:1的混合物、蓖麻油酸锌和蓖麻油酸钙质量比为2.5:1的混合物、蓖麻油酸锌和蓖麻油酸镧质量比为2.5:1的混合物。更进一步优选地，所述氢化蓖麻油酸金属皂为氢化蓖麻油酸锌和氢化蓖麻油酸钡质量比为2.5:1的混合物、氢化蓖麻油酸锌和氢化蓖麻油酸钙质量比为2.5:1的混合物、氢化蓖麻油酸锌和氢化蓖麻油酸镧质量比为2.5:1的混合物。混合金属皂得到的改性金属皂相较于单个改性金属皂具有更优异的性能，最大程度降低PVC材料的喷霜现象和压析现象。步骤(2)中，反应温度为蓖麻油酸金属皂或氢化蓖麻油酸金属皂的熔融温度，以蓖麻油酸金属皂或氢化蓖麻油酸金属皂能够熔融为准，加入改性中间体能够有效与之混合并发生反应。步骤(2)中，反应温度为反应温度具体为65～130℃。优选地，当蓖麻油酸金属皂或氢化蓖麻油酸金属皂为钡皂时，步骤(2)中反应温度为110～130℃，钡皂的熔点较高，因此采用与其他金属皂共熔融法反应，反应温度略高。步骤(2)中，改性中间体与蓖麻油酸金属皂或氢化蓖麻油酸金属皂中羟基的摩尔比为1:0.8～1.2。本专利技术还提供根据上述制备方法制备得到的改性金属皂热稳定剂。本专利技术还提供一种含改性金属皂热稳定剂的聚氯乙烯组合物，每100份聚氯乙烯基体中，添加所述改性金属皂热稳定剂0.5～3份，将所述改性金属皂热稳定剂应用于聚氯乙烯中，可有效提升聚氯乙烯材料的热稳定性能，并且材料的喷霜现象和压析现象有明显的改善。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用二异氰酸酯连接在常规热稳定剂蓖麻油酸金属皂或氢化蓖麻油酸金属皂上，获得改性热稳定剂，增强其与PVC基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性金属皂热稳定剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将二异氰酸酯、一元醇混合，反应得到改性中间体；/n(2)将蓖麻油酸金属皂或氢化蓖麻油酸金属皂熔融后，加入步骤(1)得到的改性中间体，反应后冷却、干燥得到所述改性金属皂热稳定剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性金属皂热稳定剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯、一元醇混合，反应得到改性中间体；
(2)将蓖麻油酸金属皂或氢化蓖麻油酸金属皂熔融后，加入步骤(1)得到的改性中间体，反应后冷却、干燥得到所述改性金属皂热稳定剂。


2.根据权利要求1所述的改性金属皂热稳定剂的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯包括TDI、IPDI或MDI。


3.根据权利要求1所述的改性金属皂热稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，反应温度为60～110℃，反应时间为2～6h。


4.根据权利要求1所述的改性金属皂热稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述二异氰酸酯与一元醇的摩尔比为1:0.8～1.2。


5.根据权利要求1所述的改性金属皂热稳定剂的制备方法，其特征在于，所述蓖麻油酸金属皂为蓖麻油酸钡、蓖麻油酸锌、蓖麻油酸钙、蓖麻油酸镁、蓖麻油酸镧中一种或多种；
所述氢化蓖麻油酸金属皂为氢化蓖麻油酸钡、氢化蓖麻油酸锌、氢化蓖麻油酸钙、氢化蓖麻油酸镁、氢化蓖麻油酸镧中一种或多种。

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉浜，任洪芳，
申请(专利权)人：绍兴宏润消防器材有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33