一种改性水滑石及其制备方法、PVC热稳定剂及应用技术

本发明专利技术涉及PVC热稳定剂技术领域，为解决传统PVC热稳定剂用水滑石与锌盐复配后产生的“锌盐”失效的问题，提供了一种改性水滑石及其制备方法、PVC热稳定剂及应用，所述改性水滑石由脲嘧啶、环氧酸、金属盐以及其他助剂原位合成获得。本发明专利技术通过在水滑石层间插层具有优异的吸收HCl、取代不稳定氯原子的脲嘧啶环氧酸，不仅能够提升改性水滑石吸收HCl和取代不稳定氯原子的能力，而且可以络合层内金属强氧化物吸收HCl后的AlCl3和MgCl2等可置换Zn的副产物，阻断AlCl3和MgCl2等置换锌盐热稳定剂中的锌离子；改性水滑石与锌盐复配后可以作为PVC热稳定剂应用在PVC产品中，所得产品具有优异初期白度和长期热稳定性。初期白度和长期热稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种改性水滑石及其制备方法、PVC热稳定剂及应用


[0001]本专利技术涉及聚氯乙烯(PVC)热稳定剂
，尤其涉及一种改性水滑石及其制备方法、PVC热稳定剂及应用。

技术介绍

[0002]近年来，人们对环境的保护意识越来越强，出台了各种各样的环境保护政策。其中在PVC热稳定剂领域，含铅、锡等一些有毒金属元素的热稳定剂逐渐退出市场。由于热稳定剂是PVC制品加工的必须添加剂，因此研究者们开发出了许许多多环保型热稳定剂替代含铅、锡等一些有毒热稳定剂。水滑石就是一种应用十分广泛的环保型热稳定剂，特别在透明软质PVC制品领域。
[0003]水滑石的热稳定机理为通过层间水分子的挥发带走热量，以及层内金属氢氧化物和层间阴离子中和HCl减少HCl的自动催化作用。因而水滑石具有较好的PVC长期热稳定效能，但PVC试样的初期白度不高，水滑石的热稳定效能并没有满足高效热稳定剂的要求。毛芳等[毛芳,吴茂英,赖文华.水滑石对PVC的热稳定特性与机理[J].塑料,2010,39(06):84
‑
88]表明，目前主要通过将水滑石与硬脂酸锌复配实现PVC热稳定剂优异的初期白度，但由于水滑石中和HCl的产物AlCl3和MgCl2会置换锌盐中的锌而使锌盐主稳定剂失效，因而水滑石和锌盐的复配热稳定剂对PVC的长期热稳定效果不佳。也有部分学者采用硬脂酸插层改性水滑石[张宁.水滑石对PVC的热稳定特性与机理[J].中国塑料,2017,31(10):99
‑
104.]，但由于插层改性剂结构的原因，获得的改性水滑石对PVC的热稳定效能提高有限。
[0004]因此，通过设计新型结构的水滑石插层改性剂，制备改性水滑石，获得PVC用高效热稳定剂是一种较为可靠的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了克服传统PVC热稳定剂用水滑石与锌盐复配后产生“锌盐”失效的问题，提供了一种能够有效提高PVC长期热稳定性能和初期白度的改性水滑石。
[0006]本专利技术还提供了一种改性水滑石的制备方法，该方法操作简单、绿色环保，且易于产业化。
[0007]本专利技术还提供了一种包含上述改性水滑石的PVC热稳定剂。
[0008]本专利技术还提供了一种PVC热稳定剂在PVC产品中的应用。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种改性水滑石，所述改性水滑石由脲嘧啶、环氧酸、金属盐以及其他助剂原位合成获得。
[0010]本专利技术在水滑石层间插层具有优异吸收HCl、取代不稳定氯原子的脲嘧啶环氧酸，不仅能够提升改性水滑石吸收HCl和取代不稳定氯原子的能力，而且可以络合层内金属强氧化物吸收HCl后的AlCl3和MgCl2等可置换Zn的副产物，阻断AlCl3和MgCl2等置换锌盐热稳定剂中的锌离子。因此，本专利技术改性水滑石与锌盐复配后，具有十分优异的初期白度和长期
热稳定性能。
[0011]一种改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：(1)在三颈圆底烧瓶中，将脲嘧啶加入有机溶剂中获得脲嘧啶有机溶液，并在水浴加热下磁力搅拌溶解0.50h得到脲嘧啶溶液；(2)在惰性气体保护下，在步骤(1)得到的脲嘧啶溶液中滴加环氧酸，反应后抽滤得到沉淀物，然后将沉淀洗涤，真空干燥，得脲嘧啶环氧酸；(3)将碱液滴定到步骤(2)得到的脲嘧啶环氧酸中至一定的pH值，得脲嘧啶环氧酸底液；(4)在惰性气体保护下，在步骤(3)得到的脲嘧啶环氧酸底液中加入金属盐，水浴搅拌均匀得水滑石悬浊液；(5)将步骤(4)得到的水滑石悬浊液进行水热反应，离心、洗涤、干燥后即得改性水滑石(脲嘧啶环氧酸根插层水滑石(T
‑
LDHs))。
[0012]作为优选，步骤(1)中，所述脲嘧啶选自2
‑
硫脲嘧啶、4
‑
硫脲嘧啶、5
‑
硝基脲嘧啶和1,3
‑
二甲基
‑6‑
氨基脲嘧啶中的一种或多种；作为优选，步骤(1)中，所述有机溶剂选自丙酮，三氯甲烷，乙酸中的一种或多种。
[0013]作为优选，所述脲嘧啶有机溶液的浓度为1.30
‑
2.33mol/mL，最优选1.75mol/mL。
[0014]作为优选，步骤(1)中，水浴加热的温度为40
‑
70℃，磁力搅拌速度为100
‑
400r/min。最优选的水浴温度选为60℃，磁力搅拌速率选为200r/min。
[0015]作为优选，步骤(2)中，所述惰性气体为氮气，氩气等气体；作为优选，步骤(2)中，所述环氧酸选自环氧丙酸、环氧己酸和甲基环氧丙酸中的一种或几种；所述环氧酸与脲嘧啶的摩尔比为1:1
‑
1:2，优选1:1.5。
[0016]作为优选，步骤(2)中，所述环氧酸的滴加速度为1～3mL/min，优选2mL/min；反应时间为6
‑
12h，优选10h；真空干燥温度为40
‑
60℃，优选50℃；干燥时间为4
‑
8h，优选5h。
[0017]作为优选，步骤(3)中，所述碱液中OH
‑
的浓度为1.0～1.5mol/L，优选1.0mol/L；所述脲嘧啶环氧酸底液的pH值为7.5～9.5，优选8.0；所述碱液优选为NaOH溶液。
[0018]作为优选，步骤(4)中，所述金属盐选自镁盐、铝盐、铁盐、铜盐、镍盐和钴盐中的三种及以上。
[0019]作为优选，所述镁盐选自硝酸镁、硫酸镁和氯化镁中的一种或几种。
[0020]作为优选，所述铝盐选自氯化铝、硝酸铝和硫酸铝中的一种或几种。
[0021]作为优选，所述铁盐选自硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的一种或几种。
[0022]作为优选，所述铜盐选自硝酸铜和硫酸铜中的一种或两种。
[0023]作为优选，所述镍盐选自硝酸镍和硫酸镍中的一种或两种。
[0024]作为优选，所述钴盐选自硝酸钴和硫酸钴中的一种或两种。
[0025]作为优选，步骤(4)中，所述金属盐包括硝酸铝、硝酸镁和硝酸镍。
[0026]作为优选，步骤(4)中，所述金属盐与脲嘧啶环氧酸的摩尔比为1:4
‑
1:9，优选为1:6；搅拌过程中控制转速为900r/min；搅拌时间为15min～25min，优选20min；水浴温度为50
‑
70℃，优选60℃。
[0027]作为优选，步骤(5)中，水热反应的温度为80～110℃，优选105℃；时间为12～36h，优选24h。
[0028]作为优选，步骤(5)中，离心转速为3000
±
500r/min，优选3300r/min，离心时间为10
‑
20min，优选15min。
[0029]作为优选，步骤(2)和(5)中，洗涤剂为50wt％乙醇水溶液。
[0030]作为优选，步骤(5)中，干燥温度为50～70℃，优选65℃，干燥时间为12～24本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性水滑石，其特征在于，所述改性水滑石由脲嘧啶、环氧酸、金属盐以及其他助剂原位合成获得。2.一种如权利要求1所述的改性水滑石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在三颈圆底烧瓶中，将脲嘧啶加入有机溶剂中，水浴加热并磁力搅拌后，得脲嘧啶有机溶液；（2）在惰性气体保护下，在步骤（1）得到的脲嘧啶有机溶液中滴加环氧酸，反应后抽滤得到沉淀物，然后将沉淀物洗涤，真空干燥，得脲嘧啶环氧酸；（3）将碱液滴定到步骤（2）得到的脲嘧啶环氧酸中至一定的pH值，得脲嘧啶环氧酸底液；（4）在惰性气体保护下，在步骤（3）得到的脲嘧啶环氧酸底液中加入金属盐，水浴搅拌均匀得水滑石悬浊液；（5）将步骤（4）得到的水滑石悬浊液进行水热反应，离心、洗涤、干燥后即得改性水滑石。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：所述脲嘧啶选自2
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硫脲嘧啶、4
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硫脲嘧啶、5
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硝基脲嘧啶和1,3
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二甲基
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氨基脲嘧啶中的一种或多种；所述有机溶剂选自丙酮、三氯甲烷和乙酸中的一种或多种；水浴加热的温度为40
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70℃，磁力搅拌速度为100
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400r/min。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述脲嘧啶有机溶液的浓度为1.30
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2.33mol/mL。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中：所述惰性气体为氮气或氩气；所述环氧酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：施燕琴，张伟民，王旭，朱小云，陈路凯，
申请(专利权)人：浙江宏天新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：