[发明专利]一种C21二元酸稀土盐及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种由桐酸甲酯制备C₂₁二元酸稀土盐的方法及其作为PVC热稳定剂的应用，属于PVC热稳定剂技术领域。

背景技术

在全球范围内，PVC树脂的需求量列于聚乙烯、聚丙烯之后居第3位，而在中国其消费量已经升至第一位。但是，PVC结构中存在缺陷，在PVC加工过程中容易发生热降解现象，因此，通常添加热稳定剂以促进PVC树脂的塑化，提高熔体强度，降低加工温度，改善制品的外观质量，同时提高PVC制品的各项性能指标，扩大其应用领域。

当前市场上普遍使用的主要是镉∕铅盐热稳定剂﹑钙∕锌热稳定剂﹑有机锡类﹑稀土类等。但由于铅盐和钡镉盐等重金属盐存在对人体和环境的毒性问题，许多国家和组织出台了一些限制有毒﹑有害﹑有污染物质的法律法规。欧洲议会于2000年通过环保法案76／769／EEC—PVC材料环保要求绿皮书。2003年8月开始，在电器类材料中禁止使用铅盐，2015年全面禁用铅盐热稳定剂。在环保法律法规的大背景下，对我国的塑料及助剂工业产生冲击的同时也带来了挑战与机遇，PVC热稳定剂的研究也朝着开发无毒、环保、高效、多功能、性价比优良的热稳定剂的方向进行。

稀土羧酸盐热稳定剂不仅能提高PVC的长期热稳定性，还能大大促进PVC的塑化。目前我国稀土的储藏量约占世界储量的80％，这对于开发并利用稀土资源具有重大意义。现在已有的二元酸稀土羧酸盐热稳定剂有二聚酸稀土盐、己二酸稀土盐。其中二聚酸稀土盐热稳定效果强于己二酸稀土盐。

现有技术制备二聚酸稀土盐是采用油酸在催化剂及高温下部分聚合，在高真空下蒸出部分未聚合的脂肪酸得到C₃₆二聚酸，再将二聚酸与稀土硝酸盐、氢氧化钠在60-80℃复分解反应制备二聚酸稀土盐，聚合反应要求300℃左右的高温，消耗大量的能源。  

发明内容

本发明的目的是克服现有热稳定剂对环境污染严重、热稳定剂制备工艺能耗大、热稳定性能不够高的现状，本发明提供了一种C₂₁二元酸稀土盐及其制备方法和应用，由桐酸甲酯为起始原料制备得到。

本发明的技术方案为：一种C₂₁二元酸稀土盐，结构通式为：                                                ；其中RE镧、铈、镨、钕、钷﹑钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、钪、钇中的任意一种。

一种制备权利要求1所述的C₂₁二元酸稀土盐的方法， C₂₁二元酸单甲酯、氢氧化钠、可溶性稀土无机盐以溶剂溶解后，在溶剂中进行复分解反应，得到的产物抽滤、洗涤、烘干、粉碎后得到C₂₁二元酸稀土盐；所述的可溶性稀土无机盐为镧、铈、镨、钕、钷﹑钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、钪、钇中的稀土硝酸盐、盐酸盐或硫酸盐中的任意一种。

所述的C₂₁二元酸单甲酯由桐酸甲酯和丙烯酸在阻聚剂存在下进行Diels-Alder加成反应得到。

所述的 C₂₁二元酸单甲酯、氢氧化钠、可溶性稀土无机盐按照物质的量比为0.5~1.5︰3︰1投放。

所述的复分解反应的温度为40 ℃~ 80 ℃。

所述的溶剂为水﹑乙醇﹑丁醇中的任意一种或任意几种的混合物。

所述的C₂₁二元酸稀土盐作为PVC热稳定剂的应用。

所述的C₂₁二元酸稀土盐复配后作为PVC热稳定剂的应用，将任意两种含有不同的稀土元素的C₂₁二元酸稀土盐按照质量比0.1:0.2~1.6的比例混合均匀使用。

有益效果：

(1) 和C₃₆二聚脂肪酸稀土热稳定剂相比，热稳定剂中金属元素添加量相同的情况下，本发明制备的C₂₁二元酸稀土热稳定剂具有更好的的初期热稳定性和长期热稳定性。

（2）C₂₁二元酸比C₃₆二聚酸少15个碳原子。较短的碳链，降低了二元酸稀土盐的粘度，提高了与PVC的相容性。同时C₂₁二元酸不含非环结构，而工业上制备的C₃₆二聚酸中约含有40%的非环结构二聚体。根据高分子物理学原理，环状结构的增加成分，能提高聚合物材料的热稳定性。