一种应用于ＰＶＣ树脂热稳定的纳米类水滑石的制备方法技术

一种应用于ＰＶＣ树脂热稳定的纳米类水滑石的制备方法，该方法可以提高ＰＶＣ树脂热稳定性和抑烟性，属于化工产品的制备和应用技术领域。具体方法是，Ａ：称取１０～８００ｇ可溶性二价金属盐Ｍ２＋Ｙ和Ａｌ（ＮＯ３）３.９Ｈ２Ｏ溶于０．２～１Ｌ去离子水中配成混合盐溶液，其中Ｍ２＋／Ａｌ３＋的摩尔比为２～４∶１，Ｍ２＋浓度为０．０５～１ｍｏｌ／Ｌ；另称取２～３７０ｇＮａＯＨ和Ｎａ２ＣＯ３溶于０．２～１Ｌ去离子水中配成混合碱溶液，其中ＮａＯＨ／Ｎａ２ＣＯ３的摩尔比为１～３∶１，ＮａＯＨ／Ｍ２＋的摩尔比为１．５～２．５∶１；将两种溶液迅速于胶体磨中混合，剧烈循环搅拌１分钟；Ｂ：将所得浆料倒入晶化釜，加入１～５ｗｔ％改性剂，剧烈搅拌下，于７０～１５０℃下晶化２～２４ｈ；Ｃ：将晶化之后的浆料放入冷冻干燥器中干燥２４～４８ｈ。本发明专利技术制备方法简单易行，能够实现水滑石在ＰＶＣ制备工业中的广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种塑料助剂的制备方法，具体涉及一种提高PVC树脂热稳定性和抑烟性的纳米类水滑石的制备方法，属于化工产品的制备和应用

技术介绍
PVC树脂由于机械性能好，价廉，耐腐蚀等诸多优点，成为化学建材、包装材料、玩 具等领域的首选材料。但是PVC的热稳定性较差，其分解温度为120-13(TC，在加工温度 (160°C以上)范围内会发生脱HC1、大分子交联及热变色等反应，其中游离HC1对脱HC1有 催化作用，为离子反应机理(Progr PolymSci，2002， (27) :217)，必须加入热稳定剂才能加 工。PVC常用的稳定剂有铅盐类、金属皂类、有机锡类及稀土类等。由于铅盐等发生的一系 列的公害问题，欧盟RoHS指令规定禁止此类重金属化合物的使用，美国、日本也限制重 金属盐化合物在U-PVC给水管中的使用。此外，PVC含氯量高，硬质制品阻燃，但在受高温 或燃烧时，由于产生HC1等分解产物，产生大量烟雾，烟密度居于各种塑料之首。为了降低 PVC的燃烧烟密度，可以采用添加含钼化合物、氢氧化镁、氢氧化铝等方法，但含钼化合物的价格较高，而氢氧化镁和氢氧化铝的用量较大时，才显示较明显的抑烟效果。 类水滑石也称为层状双羟基复合金属氧化物(LDHs)，是一种阴离子型粘土，其化学通式是[M2 —xM3+x(0H)2]x+(An—)x/n*yH20)。其典型的镁铝水滑石化学式为'叫0，结构类似于水镁石Mg(0H)2。 LDHs具有层状结构、层板元素的可调变性以及层间阴离子的可交换性。这种在化学和结构上表现出来的特殊性质赋予其多种特殊性能，如热稳定性、碱性和记忆效用等，并在热稳定剂、阻燃剂、新型催化剂等多方面有应用前景。 LDHs对PVC的热稳定性源于LDHs与PVC降解过程中产生的HC1的反应能力，有 效控制了 HC1对PVC进一步降解的催化作用(A卯1 ClaySci， 2000， 17 :25 34) 。 LDHs与 HC1的反应可分两步首先，HC1与层间的阴离子发生反应.将Cl-引入层间，达到吸收HCl 的目的；然后，LDHs本身与HC1反应，层柱结构被完全破坏，形成金属氯化物，也吸收了 HC1 。 所以，与传统的稳定剂相比，LDHs对HCl的捕获容量更大。水滑石具有非常好的抑烟作用， PVC燃烧时不仅放出大量的热能，而且会产生大量的黑烟，LDHs的加入极大地降低了 PVC燃 烧时的烟密度指数，改善了体系的发烟性能。LDHs对PVC的抑烟作用源于(l) LDHs分解产 生的水蒸气可以稀释PVC燃烧烟雾中的炭微粒，并与炭微粒燃烧后生成的C02 —道起到消 烟的作用；(2)LDHs热解产物(LDO)具有较高的比表面积和较强的碱性，可大量吸收PVC燃 烧所产生的酸性气体，降低烟雾度和腐蚀性；(3) LDO的形成可能改变PVC的热分解途径，促 使其向高度交联的方向进行，从而促进残炭的形成，降低发烟量。 关于纳米LDHs热稳定剂的研制，以及采用纳米LDHs改性PVC的研究，国内外已有 一些报道，如李盛兴等制备的PVC/nano-HT复合材料中纳米水滑石含量为1. 25%和2. 5% 时，最大烟密度分别比空白PVC低40X和60X (塑料助剂，2007(2) :18-21);王岩等研制了 采用十一烯酸根插层水滑石存在下的氯乙烯悬浮聚合PVC/水滑石纳米复合材料，当纳米水滑石含量为1.25wtX时，最大燃烧烟密度减小40X (中国塑料，2007，21(3) :40-43);刘 颖等发现均匀分散的纳米水滑石对PVC具有很好的抑烟效果，当水滑石含量为1.25%时， 复合材料的最大烟密度降低43%，当水滑石含量为2. 5%时，复合材料的最大烟密度降幅 达61% (塑料，2004，33(3) :44-46)。以上报道中的纳米水滑石与PVC复合之后，均改善了 体系的抑烟性能，但是并未研究水滑石添加前后PVC热分解温度的变化、以及所用纳米水 滑石比表面积对改性效果的影响。 采用迅速成核法，使反应物于瞬时充分接触、碰撞后，瞬间完成成核反应，使得所 有晶核同步生长，保证了晶粒尺寸的均匀性。晶化过程中，加入特殊改性剂，剧烈搅拌下改 性剂与晶核充分接触，并对其进行包裹，避免晶核发生团聚；通过调节晶化时间和晶化温 度来控制晶粒的生长，使所得的LDHs晶体晶型完好、粒径尺寸可控。之后采用冷冻干燥法 干燥，再次避免晶粒之间的团聚，使其比表面积较一般制备方法所得的纳米LDHs为高，对 HC1的吸收能力更强。毫无疑问，这种高比表面积、窄粒径分布的纳米LDHs具有的更好的热 稳定性和加工性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳米LDHs热稳定剂；本专利技术的另一个目的是提供一种 纳米LDHs热稳定剂的制备方法，即通过瞬间成核、改性晶化同时进行及冷冻干燥的方法， 制备具有高比表面积、窄粒径分布的纳米LDHs热稳定剂，以实现水滑石在PVC制备工业中 的广泛应用。 本专利技术提供的MgAl-LDHs的化学通式是 [M2 —XA13+X (OH) 2]x+ (C032—) x/2 yH20)M代表二价金属离子Mg、Z^+、Ni、F^+、Mr^中的任何一种，较佳的为Mg2+ ;M2+/ Al的摩尔比为1.6 4. 5 : 1，较佳的摩尔比为2-4 : 1; x、y的取值范围分别是O. 2《x《0.4，0《y《2。 本专利技术的具体制备步骤如下 A :称取10 800g可溶性二价金属盐M2+Y和Al (N03) 3 9H20溶于0. 2 1L去离 子水中配成混合盐溶液，其中M/A1的摩尔比为2 4 : 1，M浓度为0.05 lmol/L;另 称取2 370gNaOH和Na2C03溶于0. 2 1L去离子水中配成混合碱溶液，其中NaOH/Na2C03 的摩尔比为1 3 : 1， NaOH/M2+的摩尔比为1. 5 2. 5 : 1 ;将两种溶液迅速于胶体磨中 混合，剧烈循环搅拌l分钟。 B :将所得浆料倒入晶化釜，加入1 5wt^改性剂，剧烈搅拌下，于70 15(TC下 晶化2 24h。 C :将晶化之后的浆料放入冷冻干燥器中干燥24 48h。 步骤A中M2+为Mg2+、 Zn2+、 Ni2+、 Fe2+、 Mn2+中的任何一种，较佳的为Mg2+ ;Y为CI—、 N03—、 F—、 Br—、 S042—中的任何一种，较佳的为N03—或Cl—。 步骤B中的改性剂为PEG200、 PEG300、 PEG400、乙醇、丙酮、聚乙烯醇，较佳的为 PEG200与PEG300。 步骤A采用强制微观混合技术在胶体磨中进行的液_液两相共沉淀反应，将成核 与晶化分开，使反应物在胶体磨中迅速充分混合，反应后物质迅速脱离反应器，实现粒子的同时成核、同步生长，从而使材料具有粒子尺寸小和分布均匀的特性，粒子的尺寸可以达到 0. 02 0. 13 ii m ;粒子尺寸分布窄，集中分布范围小于0. 03 y m。 步骤B在晶化的同时加入表面改性剂，通过调节搅拌速度，使改性剂与晶粒充分 接触、吸附或包覆在粒子表面，既降低了纳米LDHs粒子的表面能，防止其在制备、储运和使 用过程中团聚形成二次、三次或更大的颗粒、不能发挥其应有的纳米效应。经过改性之后的 LDHs与PVC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于ＰＶＣ树脂热稳定的纳米类水滑石的制备方法，该方法是通过下述具体工艺步骤实现的：　　Ａ：称取１０～８００ｇ可溶性二价金属盐Ｍ↑［２＋］Ｙ和Ａｌ（ＮＯ↓［３］）↓［３］.９Ｈ↓［２］Ｏ溶于０．２～１Ｌ去离子水中配成混合盐溶液，其中Ｍ↑［２＋］／Ａｌ↑［３＋］的摩尔比为２～４∶１，Ｍ↑［２＋］浓度为０．０５～１ｍｏｌ／Ｌ；另称取２～３７０ｇＮａＯＨ和Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］溶于０．２～１Ｌ去离子水中配成混合碱溶液，其中ＮａＯＨ／Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］的摩尔比为１～３∶１，ＮａＯＨ／Ｍ↑［２＋］的摩尔比为１．５～２．５∶１；将两种溶液迅速于胶体磨中混合，剧烈循环搅拌１分钟；　　Ｂ：将所得浆料倒入晶化釜，加入１～５ｗｔ％改性剂，剧烈搅拌下，于７０～１５０℃下晶化２～２４ｈ；　　Ｃ：将晶化之后的浆料放入冷冻干燥器中干燥２４～４８ｈ；　　步骤Ａ中Ｍ↑［２＋］为Ｍｇ↑［２＋］、Ｚｎ↑［２＋］、Ｎｉ↑［２＋］、Ｆｅ↑［２＋］、Ｍｎ↑［２＋］中的任何一种，较佳的为Ｍｇ↑［２＋］；Ｙ为Ｃｌ↑［－］、ＮＯ↓［３］↑［－］、Ｆ↑［－］、Ｂｒ↑［－］、ＳＯ↓［４］↑［２－］中的任何一种，较佳的为ＮＯ↓［３］↑［－］或Ｃｌ↑［－］。...

【技术特征摘要】
一种应用于PVC树脂热稳定的纳米类水滑石的制备方法，该方法是通过下述具体工艺步骤实现的A称取10～800g可溶性二价金属盐M2+Y和Al(NO3)3·9H2O溶于0.2～1L去离子水中配成混合盐溶液，其中M2+/Al3+的摩尔比为2～4∶1，M2+浓度为0.05～1mol/L；另称取2～370gNaOH和Na2CO3溶于0.2～1L去离子水中配成混合碱溶液，其中NaOH/Na2CO3的摩尔比为1～3∶1，NaOH/M2+的摩尔比为1.5～2.5∶1；将两种溶液迅速于胶体磨中混合，剧烈循环搅拌1分钟；B将所得浆料倒入晶化釜，加入1～5wt％改性剂，剧烈搅拌下，于70～150℃下晶化2～24h；C将晶化之后的浆料放入冷冻干燥器中干燥24～48h；步骤A中M2+为Mg2+、Zn2+、Ni2+、Fe2+、Mn2+中的任何一种，较佳的为Mg2+；Y为Cl-、NO3-、F-、Br-、SO42-中的任何一种，较佳的为NO3-或Cl-。2. 如权利要求1所述的一种应用于PVC树脂热稳定的纳米类水滑石的制备方法，其 步骤B中的改性剂为PEG200、 PEG300、 PEG400、乙醇、丙酮、聚乙烯醇，较佳的为PEG200与 PEG300。3. 如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩绍娟，许壮志，亢永珍，薛健，张明，黄大勇，时卓，
申请(专利权)人：沈阳临德陶瓷研发有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]