CN108997639A

CN108997639A - 钙锌复合稳定剂及其生产工艺

Info

Publication number: CN108997639A
Application number: CN201811093999.3A
Authority: CN
Inventors: 黄本廷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2018-12-14

Abstract

本发明公开了一种钙锌复合稳定剂及其生产工艺，钙锌复合稳定剂由以下重量比的组分构成：硬锌20%‑40%、三乙醇胺5%‑15%、硅酸钠4%‑12%、硅酸铝4‑%‑8%、硬脂酸钙8%‑15%、PE腊15%‑25%、抗氧化剂3%‑7%、分散剂2%‑6%、玉米淀粉4%‑9%。通过三乙醇胺、玉米淀粉的加入及其他组分合理配比，使产品具有初期着色性优良，色彩经久不变色，热稳定性及光稳定性极其优异，耐硫化性能佳，制品色泽保持度佳，与Epoxy有良好的协同效应，耐热性能佳，加工性能优良，非迁移性好，分散性良好，产品检测符合SONY‑SS‑00259、ROSH等环保标准。在挤出机中和压延机中，加工温度可达200℃，产品无变色。

Description

钙锌复合稳定剂及其生产工艺

技术领域

本发明涉及PVC添加剂领域，尤其是一种钙锌复合稳定剂及其生产工艺。

背景技术

聚氯乙烯（PVC）是世界上大量生产和使用的热塑性塑料之一，它具有低成本、耐腐蚀、高强度等特点。2005年我国PVC消费总量为787万吨，至2009年已达到1083.5万吨，呈现出旺盛增长的势头，我国已成为世界上最大的PVC生产国和消费国。PVC行业的发展，对我国经济建设有巨大的推动作用，在某些行业，以PVC代替传统木材和钢材，已成为现实，这对有效地保护生态和环境有十分重要的意义。

PVC优点很多，但存在热稳定性差的缺点。在PVC树脂加工中，硬质PVC的加工温度在180℃左右，软质PVC的加工也需要较高的温度。当温度升高到130℃左右时，PVC树脂即发生降解，释放出HCL气体，同时由原始的白色变为黄色，继续加深可变为黑色，失去了塑料原有的物理和化学性质，使其不再具有实用价值。

解决PVC热稳定性差的最直接和最实用的方法是添加热稳定剂，自从19世纪初人们发现添加铅类化合物可以明显改善PVC的耐热性后，PVC实现了大规模生产。对PVC热稳定剂的研究，从开始使用的铅基化合物到后来研究的有机锡类、钙锌类和一些无机类如水滑石。而且，PVC本身材料性能有限，也需要添加不同添加剂以改善其理化性能。目前工业上应用广泛的稳定剂主要有盐基性铅盐、金属皂(Ba、Cd、Pb、Zn)、有机锡化合物以及它们的复合稳定剂品种。因为环境、健康和安全问题日益得到重视，铅、镉化合物对人类健康毒害较大，且会造成环境污染，目前已趋于淘汰；有机锡类化合物价格昂贵，且气味差，仅少数品种无毒；而目前主流的是钙、锌类稳定剂，这类稳定剂的问题是则稳定性欠佳，使用成本相对较高。如何改善目前的钙锌类稳定剂的性能，降低成本，希望新的钙锌稳定剂能够达到初期着色性优良、热稳定性及光稳定性优异、耐硫化性能佳、制品色泽保持度佳、耐热性能佳、加工性能优良、非迁移性好、分散性良好的特点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种稳定性好、成本较低的钙锌复合稳定剂及其生产工艺。

本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：

钙锌复合稳定剂，其特征在于：由以下重量比的组分构成：硬锌20%-40%、三乙醇胺5%-15%、硅酸钠4%-12%、硅酸铝4-%-8%、硬脂酸钙8%-15%、PE腊15%-25%、抗氧化剂3%-7%、分散剂2%-6%、玉米淀粉4%-9%。

作为一种具体的优选方式，由以下重量比的组分构成：硬锌30%、三乙醇胺10%、硅酸钠7%、硅酸铝6%、硬脂酸钙12%、PE腊20%、抗氧化剂5%、分散剂4%、玉米淀粉6%。

作为一种具体的优选方式，由以下重量比的组分构成：硬锌20%、三乙醇胺15%、硅酸钠12%、硅酸铝8%、硬脂酸钙10%、PE腊15%、抗氧化剂6%、分散剂5%、玉米淀粉9%。

作为一种具体的优选方式，由以下重量比的组分构成：硬锌25%、三乙醇胺5%、硅酸钠10%、硅酸铝8%、硬脂酸钙15%、PE腊17%、抗氧化剂7%、分散剂6%、玉米淀粉7%。

作为一种具体的优选方式，由以下重量比的组分构成：硬锌40%、三乙醇胺10%、硅酸钠4%、硅酸铝4%、硬脂酸钙8%、PE腊25%、抗氧化剂3%、分散剂2%、玉米淀粉4%。

一种上述钙锌复合稳定剂的生产工艺，其特征在于，步骤为：

步骤一，制备硬锌：将硬脂酸投入反应釜，升温至80℃，加入氧化锌，继续升温至150℃，反应1.5小时，将反应产物压片，冷却后，投入研磨机研磨，过200-300目筛，得粉状硬锌；

步骤二，制备硬脂酸钙：将硬脂酸投入反应釜，升温至80℃，加入氯化钙，继续升温至150℃，反应1.5小时，将反应产物压片，冷却后，投入研磨机研磨，过200-300目筛，得粉状硬脂酸钙；

步骤三，配料：按配方要求将硬锌、三乙醇胺、硅酸钠、硅酸铝、硬脂酸钙、PE腊、抗氧化剂、分散剂、玉米淀粉分别称重、配料；

步骤四，搅拌：将步骤三中的配料投入高速搅拌机中搅拌；

步骤五，过筛去粗：将搅拌混合后的物料过200-300目筛，得规定细度的产品。

作为一种具体的优选方式，在步骤一和/或步骤二中，研磨机研磨压力为 0.1~0.2兆帕，研磨速度一般为20～50米/分，研磨时间3分钟-5分钟。

作为一种具体的优选方式，在步骤四中，高速搅拌机内温度为55-65℃，转速为1000-1500转/分钟，搅拌时间3分钟-5分钟。

本发明中添加的三乙醇胺是弱碱性，具有叔胺和醇的性质，与有机酸反应低温时生成盐，高温时生成酯。在本发明在配方中，三乙醇胺可以与多种金属生成2~4个配位体的螯合物，达到改善塑料理化性能的目的。

硅酸钠和硅酸铝都是硅酸盐，硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是一种水溶性硅酸盐，通常用作内外墙涂料、合成洗衣粉等，硅酸铝常温下是一种无色晶体，一般应用于水性涂料、印花涂料、造纸等，本发明中将这两种硅酸盐用作塑料稳定剂，能够改善PVC稳定性，取代传统配方中铅盐等有毒的成分，不仅降低稳定剂成本，更提高了PVC制品的安全性。

玉米淀粉是一种白色微带淡黄色的粉末，一般工业用作淀粉糖、制作味精、医药原料、食品加工、酿造啤酒、造纸等领域，本发明创造性的将玉米淀粉应用于塑料稳定剂，是一项开创性的发现。淀粉在180℃至200℃的高温下，它的分子链会断裂成“碎片”，即变成糊精。糊精具有较好的流动性及较强的粘合能力，实验证实，稳定剂中添加玉米淀粉后成品热稳定性能和流变性能与采用稀土原料的高档稳定剂相同或接近，而成本大幅度下降。

本发明中各组分通过合理的研磨、混合工艺，能够达到各组分混合均匀，产品颗粒细度均匀，与PVC融合迅速、散布均匀，加工性好，产品性能稳定，不同批次产品均一性好的有点。

本发明中未特别说明的成分硬锌、硬脂酸钙、PE腊、抗氧化剂、分散剂均为传统钙锌复合稳定剂使用的配方成分，不细述。PE腊即聚乙烯蜡，熔点90-120摄氏度。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：本发明公开了一种钙锌复合稳定剂及其生产工艺，通过三乙醇胺、玉米淀粉的加入及其他组分合理配比，使产品具有初期着色性优良，色彩经久不变色，热稳定性及光稳定性极其优异，耐硫化性能佳，制品色泽保持度佳，与Epoxy有良好的协同效应，耐热性能佳，加工性能优良，非迁移性好，分散性良好，产品检测符合SONY-SS-00259、ROSH等环保标准。在挤出机中和压延机中，加工温度可达200℃，产品无变色。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1：钙锌复合稳定剂，由以下重量比的组分构成：硬锌30%、三乙醇胺10%、硅酸钠7%、硅酸铝6%、硬脂酸钙12%、PE腊20%、抗氧化剂5%、分散剂4%、玉米淀粉6%。

实施例2：钙锌复合稳定剂，由以下重量比的组分构成：硬锌20%、三乙醇胺15%、硅酸钠12%、硅酸铝8%、硬脂酸钙10%、PE腊15%、抗氧化剂6%、分散剂5%、玉米淀粉9%。

实施例3：钙锌复合稳定剂，由以下重量比的组分构成：硬锌25%、三乙醇胺5%、硅酸钠10%、硅酸铝8%、硬脂酸钙15%、PE腊17%、抗氧化剂7%、分散剂6%、玉米淀粉7%。

实施例4：钙锌复合稳定剂，由以下重量比的组分构成：硬锌40%、三乙醇胺10%、硅酸钠4%、硅酸铝4%、硬脂酸钙8%、PE腊25%、抗氧化剂3%、分散剂2%、玉米淀粉4%。

实施例5：上述实施例中钙锌复合稳定剂的生产工艺，其特征在于，步骤为：

步骤一，制备硬锌：将硬脂酸投入反应釜，升温至80℃，加入氧化锌，继续升温至150℃，反应1.5小时，将反应产物压片，冷却后，投入研磨机研磨，研磨机研磨压力为 0.1~0.2兆帕，研磨速度一般为20～50米/分，研磨时间3分钟-5分钟，过200-300目筛，得粉状硬锌；

步骤二，制备硬脂酸钙：将硬脂酸投入反应釜，升温至80℃，加入氯化钙，继续升温至150℃，反应1.5小时，将反应产物压片，冷却后，投入研磨机研磨，研磨机研磨压力为 0.1~0.2兆帕，研磨速度一般为20～50米/分，研磨时间3分钟-5分钟，过200-300目筛，得粉状硬脂酸钙；

步骤四，搅拌：将步骤三中的配料投入高速搅拌机中搅拌，高速搅拌机内温度为55-65℃，转速为1000-1500转/分钟，搅拌时间3分钟-5分钟；

步骤五，过筛去粗：将搅拌混合后的物料过200-300目筛，得规定细度的产品，装袋即可。

采用上述实施例1-4中的产品制成的PVC对比实验结果如下。

注：对比稳定剂采用国内广泛使用的志海AIMSTA-6809G。

流变性能测试采用185℃下50转/分钟，15或20分钟后测试流动曲线，流动曲线无变化为优。

热稳定性测试采用老化烘箱内，200℃老化，70或100分钟，PVC产品无色泽变化为优。

评价PVC稳定剂的主要指标是热稳定性能，热稳定性是指在热的作用下，热稳定剂阻滞PVC热分解的能力。本发明最佳实施例中热稳定性最好的热稳定时间为200℃下120分钟仍无色泽变化。

本发明克服了目前复合钙锌稳定剂生产过程不稳定，时常出现产品色泽变化和产品性能变动，甚至致使冷却水变红等问题。本发明中未添加调整制品色相颜料，不会使产品变色。制品的色彩稳定，无色泽变化和性能变动，产品的一致性好。

Claims

1.钙锌复合稳定剂，其特征在于：由以下重量比的组分构成：硬锌20%-40%、三乙醇胺5%-15%、硅酸钠4%-12%、硅酸铝4-%-8%、硬脂酸钙8%-15%、PE腊15%-25%、抗氧化剂3%-7%、分散剂2%-6%、玉米淀粉4%-9%。

2.根据权利要求1所述的钙锌复合稳定剂，其特征在于：由以下重量比的组分构成：硬锌30%、三乙醇胺10%、硅酸钠7%、硅酸铝6%、硬脂酸钙12%、PE腊20%、抗氧化剂5%、分散剂4%、玉米淀粉6%。

3.根据权利要求1所述的钙锌复合稳定剂，其特征在于：由以下重量比的组分构成：硬锌20%、三乙醇胺15%、硅酸钠12%、硅酸铝8%、硬脂酸钙10%、PE腊15%、抗氧化剂6%、分散剂5%、玉米淀粉9%。

4.根据权利要求1所述的钙锌复合稳定剂，其特征在于：由以下重量比的组分构成：硬锌25%、三乙醇胺5%、硅酸钠10%、硅酸铝8%、硬脂酸钙15%、PE腊17%、抗氧化剂7%、分散剂6%、玉米淀粉7%。

5.根据权利要求1所述的钙锌复合稳定剂，其特征在于：由以下重量比的组分构成：硬锌40%、三乙醇胺10%、硅酸钠4%、硅酸铝4%、硬脂酸钙8%、PE腊25%、抗氧化剂3%、分散剂2%、玉米淀粉4%。

6.权利要求1所述的钙锌复合稳定剂的生产工艺，其特征在于，步骤为：

步骤一，制备硬锌：将硬脂酸投入反应釜，升温至80℃，加入氧化锌，继续升温至150℃，反应1.5小时，将反应产物压片，冷却后，投入研磨机研磨，过200-300目筛，得粉状的硬锌；

步骤二，制备硬脂酸钙：将硬脂酸投入反应釜，升温至80℃，加入氯化钙，继续升温至150℃，反应1.5小时，将反应产物压片，冷却后，投入研磨机研磨，过200-300目筛，得粉状的硬脂酸钙；

步骤四，搅拌：将步骤三中的配料投入高速搅拌机中搅拌；

7.根据权利要求6所述的钙锌复合稳定剂的生产工艺，其特征在于：在步骤一和/或步骤二中，研磨机研磨压力为 0.1~0.2兆帕，研磨速度一般为20～50米/分，研磨时间3分钟-5分钟。

8.根据权利要求6所述的钙锌复合稳定剂的生产工艺，其特征在于：在步骤四中，高速搅拌机内温度为55-65℃，转速为1000-1500转/分钟，搅拌时间3分钟-5分钟。