[發明專利]用于加工PVC透明片材的穩定劑及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 200910157115.0
• 申請日: 2009-12-22
• 公開（公告）號: CN101724210A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 牛俊峰;毛建衛;李惠
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08K5/11
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及高分子化工技術領域，尤其涉及一種用于PVC的穩定劑 及其制備方法和應用。

背景技術

聚氯乙烯(PVC)是世界五大通用塑料之一，其全球產量僅次于聚乙 烯居第二位。目前PVC產品主要分為軟質不透明、軟質透明、硬質不透 明、硬質透明四大類，其中硬質透明PVC制品是近年來發展起來的新品 種。與大多數通用塑料相比，PVC具有耐候性好、阻燃和價格低廉的優勢。

環境友好的硬質透明PVC生產的關鍵技術是高性能的熱穩定劑。實 踐證明，在PVC加工成型過程中，當溫度達到90℃時，PVC即發生熱分 解反應；當溫度達到120℃時，發生明顯的熱分解反應。熱分解是指PVC 主鏈受熱脫去HCl，形成雙鍵；當共軛雙鍵的數目達到5個時，開始顯示 顏色；當共軛雙鍵的數目達到7-11個時，PVC的顏色轉為深棕色直至黑 色；同時，脫HCl產生的雙鍵在熱、氧作用下斷裂，造成聚合物降解，使 機械性能下降。因此，在各種PVC制品的成型加工中都需要加入適當的 熱穩定劑防止PVC的降解。特別是在硬質PVC制品的加工中，增塑劑的 使用受到限制，需要在PVC熔融溫度(136℃)以上甚至190℃的高溫下 進行加工成型，因此耐高溫熱穩定劑成為硬質PVC加工中不可或缺的助 劑。

金屬皂類熱穩定劑主要是長鏈脂肪酸的Ba、Ca、Mg、Cd、Zn鹽。 金屬皂類熱穩定劑發揮作用的機理在于：(1)金屬離子的脂肪酸根配體可 以取代活潑的烯丙基氯，使初級自由基難以形成，同時使脫HCl的鏈式反 應終止；(2)金屬離子可以吸收PVC熱分解形成的HCl，抑制降解過程 的發展。在采用脂肪酸作為有機配體時，吸收HCl的能力 Ba＜Ca＜Mg＜Cd＜Zn。由于Cd和Zn能快速吸收HCl，因此Cd皂和Zn皂 類熱穩定劑能抑制初期著色，低溫熱穩定性好；但吸收HCl產生的CdCl₂皂和ZnCl₂是路易斯酸，對PVC脫HCl有催化作用。ZnCl₂催化作用顯著， 引起PVC在高溫下迅速分解變色，這種現象被稱為“鋅燒”。Ba、Ca、 Mg皂類熱穩定劑雖然不存在鋅燒問題，但因吸收HCl能力低，初期著色 性差，所以兩類熱穩定劑常配合使用，制得復合金屬皂熱穩定劑。常用的 金屬皂熱穩定體系有：鋇-鎘、鋇-鎘-鋅、鋇-鋅、鈣-鋅以及采用稀土金屬 的體系，但鎘有毒，不符合環保要求，已漸漸退出，而稀土金屬類的穩定 劑由于成本高、資源有限也不利于廣泛采用。

鈣-鋅復合體系具有無毒、環保、價格便宜的優點，已經成為近年來 的研究和開發熱點，有很多的研究論文和專利報道。據統計，鈣-鋅復合 熱穩定劑已占國內市場總量的30％以上。但是傳統的鈣-鋅皂類熱穩定劑 中脂肪酸配體的脂肪鏈類似石蠟的非極性結構，與PVC的極性結構差別 明顯，相容性不佳，易產生微觀相分離，因此制品透明性有待改進。此外， 由于鈣-鋅吸收HCl的能力不如鉛-錫，使用是必須加入較大量的輔助熱穩 定劑，增大的了相分離趨勢。因此滿足透明PVC制品的加工的鈣-鋅復合 熱穩定劑體系還有待研發。

發明內容

本發明提供一種穩定性好、環保、添加后透明度高的用于加工PVC 透明片材的穩定劑。

一種用于加工PVC透明片材的穩定劑，由[R₂-OOC-R₁- COO-]₂Ca²⁺和[R₂-OOC-R₁-COO-]₂Zn²⁺組成。

其中R₁為C₂～C₂₂的亞烷基、C₂～C₂₂的亞烯基、C₆～C₂₂的亞芳基或 C₆～C₂₂的亞環烷基；

R₂為C₂～C₂₂的烷基或C₆～C₂₂的芳基或C₆～C₂₂的環烷基；

例如：