[发明专利]一种PVC用锌铝稀土类水滑石热稳定剂与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于聚氯乙烯的锌铝稀土类水滑石复合热稳定剂与应用，属于材料应用领域。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)在高温高热的影响下，会发生脱HCl的催化降解反应，从而使其性能受到影响并给加工带来困难。所以在使用前必须加入一定的热稳定剂，在一定时间内缓解其降解。热稳定剂的品种很多，但是大多是有毒或价格昂贵，所以开发出一种廉价、无毒、高效的热稳定剂具有重大的意义。

水滑石类热稳定剂是日本20世纪80年代日本Kyowa化学公司开发的一类无毒的无机辅助稳定剂。因为其独特的结构和性能受到国内外研究者的高度重视，具有很大的开发应用前景。

日本专利JP60184536报道，以配方PVC100份，水滑石1.6份和马来酸二丁锡聚合物0.3份制成的膜片，在加工过程中只放出轻微的气味，200℃加热时，1小时之后开始变色。

又如专利JP60165158报道，由含1％水滑石和2.18％双巯基乙酸异辛酯二月桂锡或三巯基乙酸异辛酯二月桂锡共同作为热稳定剂的PVC材料，200℃分解时间35分，这说明与水滑石配合使用的有机锡的种类对PVC热稳定性等影响很大。

由此可看出水滑石对PVC的热稳定作用是显著的，这可能与水滑石特殊结构有关。双羟基金属氧化物(LDHs)是一类具有酸性、碱性和离子交换性能的阴离子型层状结构材料，化学组成为[M_1-x^IIM_x^III(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，M²⁺和M³⁺分别代表二价和三价金属离子，A^n-代表阴离子。不同的M²⁺和M³⁺，不同的填隙阴离子A^n-，便可形成不同的类水滑石。LDHs受热分解时吸收大量热，能降低材料表面的温度，使塑料的热分解和燃烧率大大降低；分解释放出的水和二氧化碳气体能稀释、阻隔可燃性气体；分解后的产物为碱性多孔物质，比表面大，能吸附有害气体特别是酸性气体，同时其与燃烧时塑料表面的炭化产物结合生成保护膜，切断热能和氧的侵入。

为了提高PVC的热稳定性能，很多人研究了镁铝水滑石的合成、改性、插层与复配，也有三元、四元水滑石的制备与应用。

申请号为200810052676.X的专利公开了一种Mg-Ca-Zn-Al四元水滑石的制备以及在PVC热稳定性的应用。结果表明，与Mg-Al二元水滑石相比，在180±1℃下，热稳定时间延长了29～54％。

文献[1]：冯拥军等人[Cu-Ni-Mg-Al-CO₃四元水滑石的合成及结构分析，化学学报，2003，61(1)78～83]采用成核/晶化隔离法合成了Cu-Ni-Mg-Al-CO₃四元水滑石，通过改变离子配比制备出了晶体结构规整的M(II)₄M(III)₂(OH)₁₂CO₃·4H2O型水滑石。不过，合成四元类水滑石时，常因金属元素过多导致反应条件较难控制，且容易形成多种氢氧化物杂质。

三元类水滑石制备条件比四元类水滑石好控制，且不容易生成氢氧化物杂质。

文献[1]：Yanjun Lin，Jianrong Wang等人[Layered and intercalated hydrotalcite-like materials as thermal stabilizers in PVC resin，Journal of Physics and Chemistry of Solids 67(2006)998-1001]制备了MgZnAl-CO₃-LDH，通过热稳定性能检测发现，该三元水滑石较Mg-Al-CO3-LDH热稳定性大大提高，且初期长期着色性均较浅。

文献[2]：农兰平等人[含铜三元类水滑石的合成及其催化苯甲醛H₂O₂氧化的应用研究，化学生物与工程，2006，23(9)18～20]采用共沉淀法中的变化pH值法和过饱和恒定pH值法制备了含铜三元类水滑石化合物。并将此类水滑石应用于苯甲醛H₂O₂的氧化中。