本發(fā)明涉及化學(xué)穩(wěn)定劑
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體設(shè)計羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造。
背景技術(shù)：
：聚氯乙烯是最常見的五大通用塑料之一，廣泛應(yīng)用于建筑、電訊、交通、電子、化工、包裝等行業(yè)。目前全球PVC樹脂生產(chǎn)企業(yè)大約有160余家，總生產(chǎn)能力為3680萬噸左右，我國的生產(chǎn)能力為300萬噸(不包括臺灣地區(qū))，目前世界產(chǎn)能增長速度平均為4%/年左右。從消費區(qū)域來看，目前消費量較大的地區(qū)是亞洲，大約在925萬噸/年左右。目前世界消費年增長率約3％，其中亞洲消費增長最快，在6％～7％之間。PVC在熱加工過程中結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變化，穩(wěn)定性差。PVC的加工溫度為180℃左右，在不加助劑情況下，PVC在100～120℃就會分解，200℃會迅速脫去氯化氫。脫氯化氫作用是加工過程中的主要反應(yīng)，它首先會導(dǎo)致變色。PVC樹脂在受熱時顯示一系列的特征顏色，由正常的無色透明狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈S、黃色、黃橙色、橙紅色、直至棕褐色。如果繼續(xù)受熱就會發(fā)生聚合物鏈的斷裂，導(dǎo)致機械性能和耐化學(xué)性逐步下降，與此同時伴隨著產(chǎn)生交聯(lián)，到了后期則以交聯(lián)占主導(dǎo)地位。所以，聚氯乙烯在加工中必須加入一定量的熱穩(wěn)定劑，以防止和抑制樹脂的變色、降解。熱穩(wěn)定劑的種類較多，常用的主要有鉛鹽類穩(wěn)定劑、金屬皂類穩(wěn)定劑、有機錫穩(wěn)定劑、復(fù)合穩(wěn)定劑等四大類，其中鉛鹽類穩(wěn)定劑曾是PVC最常用的熱穩(wěn)定劑，價格低廉，熱穩(wěn)定性好，但其毒性大，易對環(huán)境造成污染。有機錫類和金屬皂類是目前較常用的無毒穩(wěn)定劑。有機錫類價格高昂，考慮經(jīng)濟成本效益，其應(yīng)用受到限制。金屬皂類單獨使用效果差，通常將主、輔金屬皂和輔助穩(wěn)定劑進行復(fù)配，獲得復(fù)合熱穩(wěn)定劑。其中鈣鋅類熱穩(wěn)定劑不但可以取代鉛鎘鹽類有毒穩(wěn)定劑，而且具有相當(dāng)好的熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和透明性及著色力，是一種良好的無毒穩(wěn)定劑。但由于鈣鋅穩(wěn)定劑與PVC發(fā)生穩(wěn)定反應(yīng)后生成的產(chǎn)物是氯化鋅，這種物質(zhì)對PVC降解具有強烈的催化作用，PVC會在短時間內(nèi)發(fā)生惡性降解而變黑焦化，稱為“鋅燒”現(xiàn)象。并且鈣鋅穩(wěn)定劑在使用的過程中會出現(xiàn)易析出，易結(jié)垢，長期穩(wěn)定性不好的特點。正是由于這些特點，在一定程度上限制了鈣鋅穩(wěn)定劑的使用。隨著PVC制品的不斷發(fā)展以及熱穩(wěn)定劑的不斷改進，PVC熱穩(wěn)定劑的環(huán)?；殉蔀椴豢赡孓D(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。有機穩(wěn)定劑由于不含重金屬，因而成為了現(xiàn)在研究的一大熱門，這其中的含氮類有機熱穩(wěn)定劑在有機熱穩(wěn)定劑中穩(wěn)定效果尤為突出。三羥甲基氨基甲烷是一種典型的含氮類有機物，并且也是一種羥基脂肪類化合物。這種有機物最大的特點是本身具有較為優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性，且由于羥基的存在，使其能夠較為容易的生成鋅鹽，稱為羥基脂肪鋅基。羥基脂肪鋅基作為一種有機鹽類，在制備工藝和條件上簡單，較為容易實現(xiàn)，并且在作為PVC熱穩(wěn)定劑使用時不會出現(xiàn)“鋅燒”的現(xiàn)象。更不會出現(xiàn)鈣鋅穩(wěn)定劑那種易析出，易結(jié)垢的現(xiàn)象。長期穩(wěn)定性更好，環(huán)保無毒，對PVC的發(fā)展有著重要的意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是設(shè)計羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，該PVC穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定性高，不含重金屬，環(huán)保無毒。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：1.羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于，制備步驟如下：以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準，按照下述配方先制備三羥甲基氨基甲烷：硝基甲烷10-20份甲醛30-60份氫氧化鈣5-10份鹽酸10-20份氫氧化鈉5-10份按上述配比先將硝基甲烷及氫氧化鈣溶液加入到250ml三口燒瓶中，并開始攪拌，待攪拌均勻后滴加甲醛，保持反應(yīng)溫度為40-50℃，滴加完后繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min，隨后在75℃下蒸餾，以得到母液，然后在母液中投入鐵粉和鹽酸，升溫到90-100℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h，最后加入氫氧化鈉堿化，并進行蒸餾，結(jié)晶，精制操作，以獲得純度較高的三羥甲基氨基甲烷。羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制備：三羥甲基氨基甲烷10-20份硬脂酸鋅30-60份無水乙醇50-100份按上述配比先將三羥甲基氨基甲烷，無水乙醇加入到250ml三口燒瓶中，而后進行攪拌升溫，待溫度達到50℃后加入硬脂酸鋅，攪拌反應(yīng)1h，而后進行過濾，結(jié)晶，精制操作，得到羥基脂肪鋅基穩(wěn)定劑。2.如權(quán)利要求1所述的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于：所述的三羥甲基氨基甲烷合成路線如下：2.1羥甲基化：2.2還原：。3.如權(quán)利要求1所述的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于：所述的硝基甲烷為分析純級別。4.如權(quán)利要求1所述的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于：所述的甲醛為分析純級別。5.如權(quán)利要求1所述的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于：所述的氫氧化鈣為分析純級別。6.如權(quán)利要求1所述的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于：所述的鹽酸濃度為2mol/L(分析純級別)。7.如權(quán)利要求1所述的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于：所述的氫氧化鈉濃度為2mol/L(分析純級別)。8.如權(quán)利要求1所述的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于：所述的硬脂酸鋅為分析純級別。9.如權(quán)利要求1所述的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于：所述的無水乙醇為分析純級別。上述技術(shù)方案得到的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑，在應(yīng)用于PVC制品行業(yè)時，比目前常見的鈣鋅穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定性更好，且能改善一般常見的鈣鋅穩(wěn)定劑易析出，易結(jié)垢，易鋅燒，長期穩(wěn)定性不好的特點，是一種具有較高實用價值的工藝。具體實施方式實施例一以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準，按照下述配方先制備三羥甲基氨基甲烷：硝基甲烷10份甲醛30份氫氧化鈣5份鹽酸10份氫氧化鈉5份按上述配比先將硝基甲烷及氫氧化鈣溶液加入到250ml三口燒瓶中，并開始攪拌，待攪拌均勻后滴加甲醛，保持反應(yīng)溫度為40-50℃，滴加完后繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min，隨后在75℃下蒸餾，以得到母液。然后在母液中投入鐵粉和鹽酸，升溫到90-100℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h，最后加入氫氧化鈉堿化，并進行蒸餾，結(jié)晶，精制操作，以獲得純度較高的三羥甲基氨基甲烷。羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制備：三羥甲基氨基甲烷10份硬脂酸鋅30份無水乙醇50份按上述配比先將三羥甲基氨基甲烷，無水乙醇加入到250ml三口燒瓶中，而后進行攪拌升溫，待溫度達到50℃后加入硬脂酸鋅，攪拌反應(yīng)1h，而后進行過濾，結(jié)晶，精制操作，得到羥基脂肪鋅基穩(wěn)定劑。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比將PVC、增塑劑、填充劑基本配方物料進行混合，然后分別加入相對PVC質(zhì)量的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試，每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況，“塑料試片耐熱性”的實驗結(jié)果見表1。實施例二羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于，制備步驟如下：以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準，按照下述配方先制備三羥甲基氨基甲烷：硝基甲烷12份甲醛36份氫氧化鈣7份鹽酸12份氫氧化鈉7份按上述配比先將硝基甲烷及氫氧化鈣溶液加入到250ml三口燒瓶中，并開始攪拌，待攪拌均勻后滴加甲醛，保持反應(yīng)溫度為40-50℃，滴加完后繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min，隨后在75℃下蒸餾，以得到母液，然后在母液中投入鐵粉和鹽酸，升溫到90-100℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h，最后加入氫氧化鈉堿化，并進行蒸餾，結(jié)晶，精制操作。以獲得純度較高的三羥甲基氨基甲烷。羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制備：三羥甲基氨基甲烷12份硬脂酸鋅36份無水乙醇60份按上述配比先將三羥甲基氨基甲烷，無水乙醇加入到250ml三口燒瓶中，而后進行攪拌升溫，待溫度達到50℃后加入硬脂酸鋅，攪拌反應(yīng)1h，而后進行過濾，結(jié)晶，精制操作，得到羥基脂肪鋅基穩(wěn)定劑。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比將PVC、增塑劑、填充劑基本配方物料進行混合，然后分別加入相對PVC質(zhì)量的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試，每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況，“塑料試片耐熱性”的實驗結(jié)果見表1。實施例三羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于，制備步驟如下：以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準，按照下述配方先制備三羥甲基氨基甲烷：硝基甲烷15份甲醛45份氫氧化鈣8份鹽酸15份氫氧化鈉8份按上述配比先將硝基甲烷及氫氧化鈣溶液加入到250ml三口燒瓶中，并開始攪拌，待攪拌均勻后滴加甲醛，保持反應(yīng)溫度為40-50℃，滴加完后繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min，隨后在75℃下蒸餾，以得到母液，然后在母液中投入鐵粉和鹽酸，升溫到90-100℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h，最后加入氫氧化鈉堿化，并進行蒸餾，結(jié)晶，精制操作。以獲得純度較高的三羥甲基氨基甲烷。羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制備：三羥甲基氨基甲烷15份硬脂酸鋅45份無水乙醇70份按上述配比先將三羥甲基氨基甲烷，無水乙醇加入到250ml三口燒瓶中，而后進行攪拌升溫，待溫度達到50℃后加入硬脂酸鋅，攪拌反應(yīng)1h，而后進行過濾，結(jié)晶，精制操作，得到羥基脂肪鋅基穩(wěn)定劑。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比將PVC、增塑劑、填充劑基本配方物料進行混合，然后分別加入相對PVC質(zhì)量的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試，每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況，“塑料試片耐熱性”的實驗結(jié)果見表1。實施例四羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于，制備步驟如下：以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準，按照下述配方先制備三羥甲基氨基甲烷：硝基甲烷17份甲醛51份氫氧化鈣9份鹽酸17份氫氧化鈉9份按上述配比先將硝基甲烷及氫氧化鈣溶液加入到250ml三口燒瓶中，并開始攪拌，待攪拌均勻后滴加甲醛，保持反應(yīng)溫度為40-50℃，滴加完后繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min，隨后在75℃下蒸餾，以得到母液，然后在母液中投入鐵粉和鹽酸，升溫到90-100℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h，最后加入氫氧化鈉堿化，并進行蒸餾，結(jié)晶，精制操作。以獲得純度較高的三羥甲基氨基甲烷。羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制備：三羥甲基氨基甲烷17份硬脂酸鋅51份無水乙醇80份按上述配比先將三羥甲基氨基甲烷，無水乙醇加入到250ml三口燒瓶中，而后進行攪拌升溫，待溫度達到50℃后加入硬脂酸鋅，攪拌反應(yīng)1h，而后進行過濾，結(jié)晶，精制操作，得到羥基脂肪鋅基穩(wěn)定劑。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比將PVC、增塑劑、填充劑基本配方物料進行混合，然后分別加入相對PVC質(zhì)量的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試，每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況，“塑料試片耐熱性”的實驗結(jié)果見表1。實施例五羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制造，其特征在于，制備步驟如下：以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準，按照下述配方先制備三羥甲基氨基甲烷：硝基甲烷20份甲醛60份氫氧化鈣10份鹽酸20份氫氧化鈉10份按上述配比先將硝基甲烷及氫氧化鈣溶液加入到250ml三口燒瓶中，并開始攪拌，待攪拌均勻后滴加甲醛，保持反應(yīng)溫度為40-50℃，滴加完后繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min，隨后在75℃下蒸餾，以得到母液。然后在母液中投入鐵粉和鹽酸，升溫到90-100℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h，最后加入氫氧化鈉堿化，并進行蒸餾，結(jié)晶，精制操作，以獲得純度較高的三羥甲基氨基甲烷。羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的制備：三羥甲基氨基甲烷20份硬脂酸鋅60份無水乙醇100份按上述配比先將三羥甲基氨基甲烷，無水乙醇加入到250ml三口燒瓶中，而后進行攪拌升溫，待溫度達到50℃后加入硬脂酸鋅，攪拌反應(yīng)1h，而后進行過濾，結(jié)晶，精制操作，得到羥基脂肪鋅基穩(wěn)定劑。實驗及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比將PVC、增塑劑、填充劑基本配方物料進行混合，然后分別加入相對PVC質(zhì)量的羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試，每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況，“塑料試片耐熱性”的實驗結(jié)果見表1。對比例一按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份按質(zhì)量比將PVC、增塑劑、填充劑基本配方物料進行混合。在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試，每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況，“塑料試片耐熱性”的實驗結(jié)果見表1。對比例二按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份按質(zhì)量比將PVC、增塑劑、填充劑基本配方物料進行混合，然后分別加入相對PVC質(zhì)量的鈣鋅穩(wěn)定劑，在高速攪拌機中混合3min，而后于180℃在雙輥開煉機上混煉5min，拉成厚度1.0mm的樣片，制取試片，按下述步驟進行實驗：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗箱中進行180℃下的熱穩(wěn)定性測試，每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況，“塑料試片耐熱性”的實驗結(jié)果見表1。實驗結(jié)果表明，羥基脂肪鋅基PVC穩(wěn)定劑的熱穩(wěn)定性較好，且在試驗的過程中沒出現(xiàn)析出，結(jié)垢，鋅燒的現(xiàn)象，環(huán)保無毒，對于PVC熱穩(wěn)定劑行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。表1塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5對比例1對比例2當(dāng)前第1頁1 2 3