[发明专利]一种油脂基接枝PVC材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于塑料添加剂领域，具体涉及一种油脂基接枝PVC材料及其制备方法和应用。本发明将带有羧酸的油脂基衍生物与环氧氯丙烷反应得油脂基缩水甘油酯；然后将油脂基缩水甘油酯与多元胺、磷酸二丁酯经Mannich缩合反应可得到一种油脂基缩水甘油酯；最后将油脂基缩水甘油酯与PVC和3‑氨基丙基三乙氧基硅烷的取代产物经酯交换反应得到油脂基接枝PVC材料。该油脂基接枝PVC材料中富含的羟基、柔性长碳链、磷酯间的协同作用以及羟基与含氮官能团的氢键可达到热稳定和增塑PVC的同时赋予其优异的力学性能。

技术领域

本发明属于塑料添加剂领域，具体涉及一种油脂基接枝PVC材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)作为全球第二大产量的塑料，被广泛应用于建筑、电力、公用事业等领域。PVC应用如此广泛要归功于不同助剂的使用，尤其是热稳定剂。纯PVC热稳定性差，且软化温度和分解温度十分接近，给制品的加工带来很大的困难。热稳定剂在PVC加工成型中促使其易加工，同时赋予制品良好的力学性能。近年来，铅及有机锡等热稳定剂因毒性和价格而受到限制。钙锌热稳定剂可以规避上述缺点且赋予PVC制品良好的热稳定性，但存在在制品中分散不均匀、短时间内引发PVC迅速变黑发生“锌烧”等问题。因此研究和开发新型、高性能、耐迁移等无毒绿色热稳定剂新型热稳定剂已成为当务之急。

以油脂衍生物为原料，将特殊官能团引入到油脂基热稳定剂中，通过取代反应将热稳定剂接枝到PVC中来改善PVC的热稳定性、耐迁移性和力学性能，是一种十分有效的方法。

我国油脂和松脂资源丰富，其中油脂源脂肪酸中的羧酸易发生多种化学反应，如：酯化反应和开环反应等。因此，本发明将带有羧酸的油脂基衍生物与环氧氯丙烷反应得油脂基缩水甘油酯；然后将油脂基缩水甘油酯与多元胺、磷酸二丁酯经Mannich缩合反应可得到一种油脂基缩水甘油酯；最后将油脂基缩水甘油酯与PVC和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的取代产物经酯交换反应得到油脂基接枝PVC材料。该油脂基接枝PVC材料中富含的羟基、柔性长碳链、磷酯间的协同作用以及羟基与含氮官能团的氢键可达到热稳定和增塑PVC的同时赋予其优异的力学性能。

发明内容

本发明为应对市场上现有的热稳定剂产品存在的易迁移并带来制品热稳定及力学性能差等问题，提供了一种油脂基接枝PVC材料及制备方法和应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种油脂基接枝PVC材料，其特征在于，该接枝PVC材料结构通式为：

其中R₁和R₂选自以下中的任意一种：

上述油脂基接枝PVC材料，其特征在于，R₁和R₂为含酯基、羟基和双键的C29-C43直链烷基、含酯基、羟基和双键的C29-C43支链烷基或含酯基、羟基和双键的C29-C43环烷基，优选为含酯基、羟基和双键的C29-C43直链烷基和含酯基、羟基和双键的C29-C43环烷基。

上述油脂基接枝PVC材料，其特征在于，R₁和R₂为相同的C29-C43直链烷基或环烷基，或为不同的C29-C43直链烷基或环烷基。

上述一种油脂基接枝PVC材料的制备方法，其特征在于，

第一步：将油脂基羧酸衍生物A、环氧氯丙烷和催化剂苄基三乙基氯化铵按摩尔比1：10：0.05加入到反应容器中，110℃下反应2h，冷却至60℃，将氢氧化钠和氧化钙依次加至反应容器中，其中氢氧化钠、氧化钙和油脂基羧酸衍生物A的摩尔比为1：1：1，60℃下继续搅拌3h，经过滤、旋蒸得到油脂基缩水甘油酯。