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一种锌复合稳定剂及其制备方法和应用

阅读:960发布:2021-12-02

专利汇可以提供一种锌复合稳定剂及其制备方法和应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 钙 锌复合稳定剂及其制备方法和应用,所述钙锌复合稳定剂按 质量 分数由以下组分组成: 脂肪酸 钙盐10~40%;脂肪酸锌盐5~20%; 水 滑石10~45%;β‑二 酮 5~12%;多元醇2~8%;环 氧 化合物1~5%;抗氧剂1~5%; 润滑剂 5~15%; 二氧化 硅 2~5%;其中,所述 二氧化硅 为气相法亲水型二氧化硅,其 比表面积 为100~335m2/g。本发明提供的钙锌复合稳定剂在较高生产速度下具有长期不间断生产无压析、定径套不凝霜、模具流道不 结垢 的优点,并且还具有较高的热 稳定性 和良好的加工性能。,下面是一种锌复合稳定剂及其制备方法和应用专利的具体信息内容。

1.一种锌复合稳定剂,其特征在于,所述钙锌复合稳定剂按质量分数由以下组分组成:
脂肪酸钙盐                              10~40%;
脂肪酸锌盐                              5~20%;
滑石                                  10~45%;
β-二                                  5~12%;
多元醇                                  2~8%;
化合物                              1~5%;
抗氧剂                                  1~5%;
润滑剂                                  5~15%;
二氧化                                2~5%;
2
其中,所述二氧化硅为气相法亲水型二氧化硅,其比表面积为100~335m/g。
2.根据权利要求1所述钙锌复合稳定剂,其特征在于,所述钙锌复合稳定剂按质量分数由以下组分组成:
脂肪酸钙盐                              15~35%;
脂肪酸锌盐                              12~20%;
水滑石                                  25~40%;
β-二酮                                  8~10%;
多元醇                                  4~5%;
环氧化合物                              1~4%;
抗氧剂                                  1~4%;
润滑剂                                  8~12%;
二氧化硅                                2~4%;
其中,所述二氧化硅为气相法亲水型二氧化硅,其比表面积为110~200m2/g。
3.根据权利要求2所述钙锌复合稳定剂,其特征在于,所述钙锌复合稳定剂按质量分数由以下组分组成:
脂肪酸钙盐                              16%;
脂肪酸锌盐                              12%;
水滑石                                  40%;
β-二酮                                  10%;
多元醇                                  4%;
环氧化合物                              2.5%;
抗氧剂                                  2.5%;
润滑剂                                  10%;
二氧化硅                                3%;
其中,所述二氧化硅为气相法亲水型二氧化硅,其比表面积为126~175m2/g。
4.根据权利要求1~3任一项所述钙锌复合稳定剂,其特征在于,所述脂肪酸钙盐为硬脂酸钙、棕榈酸钙、油酸钙、月桂酸钙、十七脂肪酸钙或十五碳脂肪酸钙中的一种或几种。
5.根据权利要求1~3任一项所述钙锌复合稳定剂,其特征在于,所述脂肪酸锌盐为硬脂酸锌、棕榈酸锌、油酸锌、月桂酸锌、十七碳脂肪酸锌或十五碳脂肪酸锌中的一种或几种。
6.根据权利要求1~3任一项所述钙锌复合稳定剂,其特征在于,所述水滑石为任意比例混合的镁二元水滑石和锌镁铝三元水滑石。
7.根据权利要求1~3任一项所述钙锌复合稳定剂,其特征在于,所述β-二酮为二苯甲酰甲烷、硬脂酰苯甲酰甲烷、乙酰丙酮、脱氢乙酸、二苯甲酰甲烷钙中的一种或几种。
8.权利要求1~7任一所述钙锌复合稳定剂的制备方法,其特征在于,所述钙锌复合稳定剂的制备方法如下:
启动低速模式,依次将水滑石、脂肪酸锌盐、脂肪酸钙盐、β-二酮、多元醇、抗氧剂、二氧化硅、环氧化合物和润滑剂加入混料缸内混合;然后转换至高速模式,持续混合后出缸即得所述钙锌复合稳定剂。
9.根据权利要求8所述制备方法,其特征在于,所述低速模式的转速为200~300 r/min,高速模式为1000~1200r/min;高速模式下持续混合60~240秒。
10.权利要求1~7任一所述钙锌复合稳定剂作为热稳定剂在聚氯乙烯管材中的应用。

说明书全文

一种锌复合稳定剂及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及化学稳定剂技术领域,具体涉及一种钙锌复合稳定剂及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 聚氯乙烯因其良好的化学稳定性、难燃自熄性、高绝缘性等优点被广泛的应用于电工绝缘材料、给排管道、型材等领域,是目前使用最广泛的通用塑料之一。
[0003] 聚氯乙烯的热稳定性是影响聚氯乙烯制品品质的一个关键性因素,因此通常会在聚氯乙烯的加工过程中添加聚氯乙烯稳定剂以提高其稳定性,从而满足生产过程和实际使用需求。聚氯乙烯稳定剂主要有铅盐类、有机类、金属皂类和稀土类等,其中铅盐是重金属化合物,为有毒有害物质,已逐渐退出市场;有机锡类稳定剂的效果最理想,且透明度高,可用于透明制品,但价格较高,且有一些品种也是有毒的;普通金属皂类则热稳定性不佳,部分品种压析严重,无法单独使用;稀土类是一类新型的稳定剂,效果较好,但受到稀土资源短缺影响,其价格在不断上扬。
[0004] 随着人们环保意识的增强,以钙、锌、镁等轻金属化合物替代铅、锡、镉、钡等重金属的聚氯乙烯稳定剂受到了关注。目前国内外研究机构都开始投入大量资源对钙锌复合稳定剂展开研究,钙锌复合稳定剂广泛应用于聚氯乙烯加工行业中,聚氯乙烯管材也在使用钙锌复合稳定剂。但是,目前市售的聚氯乙烯管材钙锌复合稳定剂在生产小规格管材时,若使管材的外观颜色、尺寸稳定性、物理性能均能满足生产需求和相关产品标准,其生产速度则较低(≤10M/min)。若进一步提高生产速度,前期管材的生产速度、产品质量基本无变化,在不间断生产12~16天后,出现扭矩明显增加、定径套凝霜、模具流道结垢现象,管材外观质量和物理性能也出现明显下降。在经过对挤出机、模具、原材料、配方工艺以及模具流道结垢物质进行成分分析,通过更换不同类别稳定剂长期批量实验对比,最后认定是钙锌复合稳定剂在高速挤出生产时发生压析所致。
[0005] 因此,必须开发一种具有良好综合性能的钙锌复合稳定剂用于聚氯乙烯管材的高速长时间挤出,以满足实际生产需要。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种钙锌复合稳定剂,本发明提供的钙锌复合稳定剂在较高生产速度下具有长期不间断生产无压析、定径套不凝霜、模具流道不结垢的优点,并且还具有较高的热稳定性和良好的加工性能。
[0007] 本发明的另一目的在于提供上述钙锌复合稳定剂的制备方法。
[0008] 本发明的另一目的在于提供上述钙锌复合稳定剂作为热稳定剂在聚氯乙烯管材中的应用。
[0009] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0010] 一种钙锌复合稳定剂,所述钙锌复合稳定剂按质量分数由以下组分组成:
[0011]
[0012] 其中,所述为气相法亲水型二氧化硅,其比表面积为100~335m2/g。
[0013] 本发明选用特定比表面积的气相二氧化硅,其可吸附与聚氯乙烯相容性差的配方组分,如多元醇和β-二,以减少这些组分最终粘附在加工设备上;同时气相二氧化硅还有减小摩擦的作用,从而增强了聚氯乙烯与加工模具之前的润滑作用。在本发明中,二氧化硅的比表面积对钙锌稳定剂的性能影响较大。二氧化硅的比表面积过小,会导致其吸附能下降,抗压析效果不明显;而比表面积过大则二氧化硅的平均粒径均很小,如比表面积380m2/g左右的气相二氧化硅,其最大粒径也就2.5μm,钙锌稳定剂与其它组份的粒径相差
20多倍,在此情况下混料时二氧化硅由于粒径小且本身蓬松,会大部分聚积在混料缸内其它组分上部,而不会与其它组分均匀的分散在一起,造成最终的成品钙锌复合稳定剂组分不匀从而影响其性能。
[0014] 本发明还通过调整配方中的其它易压析组分如脂肪酸钙盐、多元醇等的用量,通过各组分间的配伍作用提供了一种钙锌复合稳定剂,将该钙锌复合稳定剂应用于聚氯乙烯中后可不间断高速生产超过100天以上,其间扭矩无明显上升、生产无压析、定径套不凝霜、模具流道不结垢,管材质量无降低。本发明提供的钙锌复合稳定剂尤其适用于小口径(≤DN50)的聚氯乙烯管材的高速(≥10M/min)的不间断挤出生产。
[0015] 优选地,所述钙锌复合稳定剂按质量分数由以下组分组成:
[0016]
[0017] 其中,所述二氧化硅为气相法亲水型二氧化硅,其比表面积为110~200m2/g。
[0018] 优选地,所述钙锌复合稳定剂按质量分数由以下组分组成:
[0019]
[0020] 其中,所述二氧化硅为气相法亲水型二氧化硅,其比表面积为126~175m2/g。
[0021] 优选地,所述脂肪酸钙盐为硬脂酸钙、棕榈酸钙、油酸钙、月桂酸钙、十七脂肪酸钙或十五碳脂肪酸钙中的一种或几种。
[0022] 优选地,所述脂肪酸锌盐为硬脂酸锌、棕榈酸锌、油酸锌、月桂酸锌、十七碳脂肪酸锌或十五碳脂肪酸锌中的一种或几种。
[0023] 优选地,所述水滑石为任意比例混合的镁二元水滑石和锌镁铝三元水滑石。所述镁铝二元水滑石中MgO/AL2O3的摩尔比为(4-4.5):1;所述锌镁铝三元水滑石中ZnO/MgO/AL2O3的摩尔比为1:(0.5-2):(0.5-1)。
[0024] 优选地,所述β-二酮为二苯甲酰甲烷、硬脂酰苯甲酰甲烷、乙酰丙酮、脱氢乙酸、二苯甲酰甲烷钙中的一种或几种。
[0025] 优选地,所述多元醇为季戊四醇、双季戊四醇、山梨醇、三羟乙基异氰尿酸酯(赛克)、三羟甲基丙烷的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
[0026] 优选地,所述环氧化合物为环氧大豆油、环氧硬脂酸辛酯、环氧硬脂酸丁酯的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
[0027] 优选地,所述抗氧剂为1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)、138(三[2.4-二叔丁基苯基]磷酸酯)、1010(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
[0028] 优选地,所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯、沙索蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、蜡、OP蜡的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
[0029] 上述钙锌复合稳定剂的制备方法,所述制备方法为:
[0030] 启动低速模式,依次将水滑石、脂肪酸锌盐、脂肪酸钙盐、β-二酮、多元醇、抗氧剂、二氧化硅、环氧化合物和润滑剂加入混料缸内混合;然后转换至高速模式,持续混合后出缸即得所述钙锌复合稳定剂。
[0031] 优选地,所述低速模式的转速为200~300r/min,高速模式为1000~1200r/min;高速模式下持续混合60~240秒。
[0032] 更为优选地,所述低速模式的转速为250r/min,高速模式为1100r/min;高速模式下持续混合180秒。
[0033] 上述钙锌复合稳定剂作为热稳定剂在聚氯乙烯管材中的应用也在本发明的保护范围之内。
[0034] 与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
[0035] 本发明提供的钙锌复合稳定剂在较高生产速度下具有长期不间断生产无压析、定径套不凝霜、模具流道不结垢的优点,并且还具有较高的热稳定性和良好的加工性能。本发明提供的钙锌复合稳定剂尤其适用于小口径(≤DN50)的聚氯乙烯管材的高速(≥10M/min)的不间断挤出生产。

具体实施方式

[0036] 下面结合实施例对本发明做进一步的描述。这些实施例仅是对本发明的典型描述,但本发明不限于此。下述实施例中所用的试验方法如无特殊说明,均为常规方法,所使用的原料,试剂等,如无特殊说明,均为可从常规市购等商业途径得到的原料和试剂。
[0037] 实施例1~5和对比例1~4钙锌复合稳定剂
[0038] 表1实施例1~5和对比例1~4提供的钙锌复合稳定剂的配方
[0039]
[0040] 实施例1~5和对比例1~4提供的钙锌复合稳定剂的制备方法如下:
[0041] 启动低速模式,依次将水滑石、脂肪酸锌盐、脂肪酸钙盐、β-二酮、多元醇、抗氧剂、二氧化硅、环氧化合物和润滑剂加入混料缸内混合;然后转换至高速模式,持续混合后出缸即得所述钙锌复合稳定剂。
[0042] 其中,所述低速模式的转速为250r/min,高速模式为1100r/min;高速模式下持续混合180秒。
[0043] 应用试验例1~5和对比试验例1~5聚氯乙烯管材的制备
[0044] 表2应用试验例1~5和对比试验例1~5提供的聚氯乙烯管材的配方
[0045]
[0046] 将试验例1~5的各组分分别称重后加入高速混炼缸,启动后物料摩擦升温至115~120℃,排料到低速冷混缸,待物料冷却至45~50℃时排料到80锥双挤出机料斗。再适当调整挤出机和四腔模具的各部位温度设置、螺杆和牵引切割装置的速度设置,保证成型的电工套管外观颜色不偏黄、内外壁光洁、尺寸准确,单线线速度大于13M/min。成品电工套管按JG 3050-1998《建筑用绝缘电工套管及配件》检测,全部项目均合格。
[0047] 用此配方不间断一直生产到了第100天,期间生产无压析/扭矩轻无上升,管材内外壁光洁,无凸凹条纹,管材物理性能检测全部项目均合格。停机拆开模具,发现流道无结垢,定径套无凝霜。按此配方在车间批量生产,截止目前已有一年时间,拆模仍无积垢,定径套有轻微凝霜。并且生产期间生产速度、管材质量无降低,基本达到了与铅盐稳定剂一致的水准。另外,本发明各实施例提供的钙锌复合稳定剂还具有较高的热稳定性和良好的加工性能。本发明提供的钙锌复合稳定剂尤其适用于小口径(≤DN50)的聚氯乙烯管材的高速(≥10M/min)的不间断挤出生产。
[0048] 相比之下,采用同样的设备和工艺,生产同规格的管材,持续生产仅一周左右,定径套即开始有凝霜现象出现并且模具积垢严重。并且随着持续生产时间的延长,越发严重,单线速度呈明显下降趋势,30天后停机拆模检查,模具积垢严重,已无法继开机生产,只能待修复后再行组织生产。
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