[发明专利]一剂多效的油脂基PVC热稳定剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于塑料添加剂领域，具体涉及一种热稳定性好且增塑性能优良的一剂多效油脂基PVC热稳定剂。

背景技术

塑料是以高分子聚合物(或称合成树脂)为主体，并添加各种助剂，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等的塑性材料。目前我国已成为世界第一大塑料生产国和消费国，其中聚氯乙烯(PVC)工业的产能、产量和消费量同样为全球第一。

工业增塑剂是塑料助剂中产量最大的一种助剂，2009年我国塑料增塑剂年用量已达250万吨左右。工程塑料类非环保类增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）占增塑剂的需求量90%以上，使我国成为最大的增塑剂污染国。

因PVC热稳定性差，软化温度与分解温度相差很小，给加工带来很大困难，因此在其加工过程中必须加入一定量的热稳定剂以提高其热稳定性。目前市场上热稳定剂主要有铅稳定剂、钙锌稳定剂、有机锡稳定剂等，其采用的有机酸大多数来源于石油资源，产品热稳定性能优良但无法保证塑料增塑性能。

随着世界范围内的能源紧缺和环境污染的问题日益严重，可再生的生物质资源的开发和利用变得尤为紧迫。我国年产非食用植物油脂近400万吨，油脂中含有大量的不饱和脂肪酸，如油酸、亚油酸、亚麻酸等可发生许多化学反应如卤化、硫酸化、磺化、氧化、氢化、去氧、异构化、聚合、热解等。本发明以天然油脂为起始原料开发热稳定性能优良及增塑性能好的一剂多效”油脂基PVC热稳定剂，以减少加工过程中DOP等增塑剂的用量。本发明从资源选择、材料性能和生产成本三个方面来讲，都具有重要的科学意义。

发明内容

解决的技术问题：为应对市场上现有热稳定剂作用效果单一，且DOP等增塑剂对人体存在危害的现状，本发明提供了一种以天然油脂为原料制备的一剂多效油脂基PVC热稳定剂及其制备方法，该产品在赋予制品更好热稳定性的同时具有良好的增塑性能，可减少加工过程中DOP等增塑剂的用量。

技术方案：

一剂多效的油脂基PVC热稳定剂，各组分以质量份计为：多聚脂肪酸酯盐60~90份、抗氧剂2~15份、β-二酮3~30份。

上述油脂基PVC热稳定剂的制备方法，制备步骤为：

第一步，按比例，将1000质量份不饱和天然油脂、120~300质量份冰醋酸置于反应瓶中，搅拌加热至30~75℃，滴加30%wt双氧水溶液600~850质量份、5~50质量份的98%浓硫酸或磷酸，滴加完毕后保温5~10h，静置后分去水层，调节酯层pH值至中性后，用水洗3次后，减压蒸馏除去低沸点产物，得环氧脂肪酸甘油酯；取300质量份环氧脂肪酸甘油酯及3000质量份溶剂置于反应瓶中，于-5℃~25℃下滴加催化剂，滴加完毕后于0℃~70℃下保温3h~5h后，所述催化剂为SnCl₄、SbCl₅、Et₃OBF₄、HClO₄、CF₃SO₃H或CF₃COOH，减压蒸馏除去溶剂，得多聚脂肪酸酯；其中制备多聚脂肪酸酯的过程中，所用的溶剂是选自沸点90~120℃的高沸点石油醚、1，4-二氧六环、二氯甲烷、氯仿中的任意一种；

第二步，在反应瓶中按苯酚:桐酸甲酯质量比为7:3~7:7比例加入总量为300质量份苯酚和桐酸甲酯，搅拌状态下加入0.6~1.2质量份对甲苯磺酸或BF3乙醚，于40~70℃下反应2~6h，得到桐酸甲酯酚加成物；

第三步，将多聚脂肪酸酯和桐酸甲酯酚加成物按质量比为10：（0.5~5）的比例混合均匀，取300质量份加入反应瓶中，于90℃~110℃下滴加130~165质量份30%wtNaOH水溶液，回流2h~4h后，用饱和食盐水洗涤3~5次，静置分层，抽滤、洗涤、烘干即得多聚脂肪酸Na盐；

第四步，在反应瓶中加入100~500质量份乙醇或丙二醇甲醚、100质量份多聚脂肪酸Na盐、1～5质量份二甲基硅油搅拌均匀后，按与多聚脂肪酸Na盐摩尔比为0.95~1.1:1的比例分别加入ZnCl₂、CaCl₂或可溶性稀土无机盐的水溶液，于回流状态下搅拌2～4h，得到的产物抽滤、洗涤、烘干、粉碎后得到多聚脂肪酸的钙、锌或稀土盐；

第五步，将上步所得的任意两种或三种多聚脂肪酸的钙、锌或稀土盐按质量比（5～2）:1：（0~2）的比例配合，然后依次按比例加入抗氧剂和β-二酮，混合均匀即得一剂多效的油脂基PVC热稳定剂。