[发明专利]聚氯乙烯用锌皂‑甘露醇复合热稳定剂、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料助剂领域，具体涉及一种聚氯乙烯用锌皂-甘露醇复合热稳定剂、制备方法及应用。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是最早工业化的塑料品种之一，目前产量位居第二位，具有优良的机械性能、良好的电性能、抗化学腐蚀性、阻燃性、气体和水汽的低渗透性等特点。PVC以其优良的综合性能、多样化的品种、低廉的价格，广泛应用于建筑、化工、电子电气和包装材料等行业。PVC加工性能良好，可通过挤出、吹塑、注塑、压延、涂覆等方式加工，主要用于生产管材、片材、异型材等硬制品和人造革、薄膜、电缆、密封件等软制品。

PVC的玻璃化转变温度为82℃，一般在160～180℃的范围内进行加工。由于PVC在合成过程中会产生一些活泼的缺陷氯原子，温度超过140℃时就开始降解，严重影响PVC树脂的性能，因此在PVC的加工过程中，需要加入性能优良的热稳定剂。一般来说，热稳定剂可以通过以下途径来提高PVC的热稳定性：(1)置换PVC链中活泼的缺陷氯原子，抑止PVC制品的初期着色；(2)捕捉PVC降解过程中释放的氯化氢，抑制其自催化降解作用；(3)能与共轭烯烃结构发生加成反应，缩短共轭烯烃的长度，减少制品的变色。

目前商业化的热稳定剂品种丰富，常用的主要有铅盐类热稳定剂、有机锡类热稳定剂、金属皂类热稳定剂三大类。铅盐类热稳定剂价格低廉、热稳定效果好，但铅盐毒性大，对环境和生物危害大，不符合当前绿色环保的要求，已经逐渐被其他品种的热稳定剂取代。有机锡类热稳定剂具有通用性、安全性和高效热稳定性，但是价格高昂，一定程度上限制了有机锡热稳定剂在我国的推广应用。而金属皂类热稳定剂，最常用的为钙锌热稳定剂，无毒环保，价格便宜，润滑性好，但是热稳定效果不佳，难以满足某些场合，如硬制品的生产要求。

钙锌热稳定剂是典型的金属皂类热稳定剂，锌皂能置换缺陷氯原子和吸收氯化氢，但是生成的氯化锌是一种强的Lewis酸，容易引起锌烧，需要与钙皂配合使用，抑止锌烧，但是单独的钙锌热稳定剂效果不佳。为了提高钙锌热稳定剂的热稳定效果，如专利文献CN 102417677A、CN 103435944A和CN 103865196A等报道，钙锌热稳定剂与辅助热稳定剂如亚磷酸酯、β-二酮、环氧化合物等复配，各组分间具有协同作用，可提高初期着色性和长期热稳定性，综合性能优良。但是亚磷酸酯在加工过程中释放出难闻的气味，β-二酮容易引起填充PVC制品泛红。多元醇可作为辅助热稳定剂，能与其他热稳定剂组分产生良好的协同作用，有文献报道，将季戊四醇应用于钙锌热稳定剂体系，可以改善PVC的润滑性，并提高其长期热稳定性。(Ming Wang,Jiayou Xu,Hong Wu,Shaoyun Guo,Effect of pentaerythritol and organic tin with calcium/zinc stearates on the stabilization of poly(vinyl chloride),Polym.Degrad.Stab.,2006,91,2101-2109)。但是季戊四醇熔点高，与PVC相容性差，容易析出。

发明内容

本发明制备了一种无毒环保、初期着色性好、润滑性优、易于分散的PVC用锌皂-甘露醇复合热稳定剂。

本发明同时提供了一种锌皂-甘露醇复合热稳定剂的制备方法，该方法工艺简单、操作方便、生产周期短、原料来源广泛，适用于工业化生产。

本发明还提供了一种聚氯乙烯制品，该制品采用上述锌皂-甘露醇复合热稳定剂，稳定性高。

一种锌皂-甘露醇复合热稳定剂，由锌皂与甘露醇反应后生成的复合物，包括锌皂、锌皂-甘露醇络合物、甘露醇、脱水甘露醇。

一种锌皂-甘露醇复合热稳定剂，其中锌皂与甘露醇的摩尔比为0.1～10。当锌皂含量较低时，置换PVC中的缺陷氯原子的能力较差，初期着色性不佳，而且内润滑性不佳，高分子链间内摩擦大，容易引起降解；当甘露醇含量低时，锌皂与甘露醇的协同作用不足，容易产生锌烧，长期热稳定性不足，并且外润滑性较差，加工时平衡扭矩较大。作为优选，所述的锌皂与甘露醇的摩尔比为0.5～3，在此范围内锌皂与甘露醇协同作用明显，初期着色性和长期热稳定性良好，内外润滑性均衡，综合效果优良。

本发明所述的锌皂为异辛酸锌、月桂酸锌、肉豆蔻酸锌、棕榈酸锌、硬脂酸锌、油酸锌、亚油酸锌、蓖麻油酸锌中的一种或多种。优选采用硬脂酸锌。