[發明專利]一種PVC用鋅鋁稀土類水滑石熱穩定劑與應用

有效

• 申請號: 201010298745.2
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN101942160A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 楊占紅;陳紅燕;溫潤娟;易師
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08K13/06;C08K3/26;C08K5/07;C08K5/098;C08K5/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種用于聚氯乙烯的鋅鋁稀土類水滑石復合熱穩定劑與應用，屬于材料應用領域。

背景技術

聚氯乙烯(PVC)在高溫高熱的影響下，會發生脫HCl的催化降解反應，從而使其性能受到影響并給加工帶來困難。所以在使用前必須加入一定的熱穩定劑，在一定時間內緩解其降解。熱穩定劑的品種很多，但是大多是有毒或價格昂貴，所以開發出一種廉價、無毒、高效的熱穩定劑具有重大的意義。

水滑石類熱穩定劑是日本20世紀80年代日本Kyowa化學公司開發的一類無毒的無機輔助穩定劑。因為其獨特的結構和性能受到國內外研究者的高度重視，具有很大的開發應用前景。

日本專利JP60184536報道，以配方PVC100份，水滑石1.6份和馬來酸二丁錫聚合物0.3份制成的膜片，在加工過程中只放出輕微的氣味，200℃加熱時，1小時之后開始變色。

又如專利JP60165158報道，由含1％水滑石和2.18％雙巰基乙酸異辛酯二月桂錫或三巰基乙酸異辛酯二月桂錫共同作為熱穩定劑的PVC材料，200℃分解時間35分，這說明與水滑石配合使用的有機錫的種類對PVC熱穩定性等影響很大。

由此可看出水滑石對PVC的熱穩定作用是顯著的，這可能與水滑石特殊結構有關。雙羥基金屬氧化物(LDHs)是一類具有酸性、堿性和離子交換性能的陰離子型層狀結構材料，化學組成為[M_1-x^IIM_x^III(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，M²⁺和M³⁺分別代表二價和三價金屬離子，A^n-代表陰離子。不同的M²⁺和M³⁺，不同的填隙陰離子A^n-，便可形成不同的類水滑石。LDHs受熱分解時吸收大量熱，能降低材料表面的溫度，使塑料的熱分解和燃燒率大大降低；分解釋放出的水和二氧化碳氣體能稀釋、阻隔可燃性氣體；分解后的產物為堿性多孔物質，比表面大，能吸附有害氣體特別是酸性氣體，同時其與燃燒時塑料表面的炭化產物結合生成保護膜，切斷熱能和氧的侵入。

為了提高PVC的熱穩定性能，很多人研究了鎂鋁水滑石的合成、改性、插層與復配，也有三元、四元水滑石的制備與應用。

申請號為200810052676.X的專利公開了一種Mg-Ca-Zn-Al四元水滑石的制備以及在PVC熱穩定性的應用。結果表明，與Mg-Al二元水滑石相比，在180±1℃下，熱穩定時間延長了29～54％。

文獻[1]：馮擁軍等人[Cu-Ni-Mg-Al-CO₃四元水滑石的合成及結構分析，化學學報，2003，61(1)78～83]采用成核/晶化隔離法合成了Cu-Ni-Mg-Al-CO₃四元水滑石，通過改變離子配比制備出了晶體結構規整的M(II)₄M(III)₂(OH)₁₂CO₃·4H2O型水滑石。不過，合成四元類水滑石時，常因金屬元素過多導致反應條件較難控制，且容易形成多種氫氧化物雜質。

三元類水滑石制備條件比四元類水滑石好控制，且不容易生成氫氧化物雜質。

文獻[1]：Yanjun?Lin，Jianrong?Wang等人[Layered?and?intercalated?hydrotalcite-like?materials?as?thermal?stabilizers?in?PVC?resin，Journal?of?Physics?and?Chemistry?of?Solids?67(2006)998-1001]制備了MgZnAl-CO₃-LDH，通過熱穩定性能檢測發現，該三元水滑石較Mg-Al-CO3-LDH熱穩定性大大提高，且初期長期著色性均較淺。

文獻[2]：農蘭平等人[含銅三元類水滑石的合成及其催化苯甲醛H₂O₂氧化的應用研究，化學生物與工程，2006，23(9)18～20]采用共沉淀法中的變化pH值法和過飽和恒定pH值法制備了含銅三元類水滑石化合物。并將此類水滑石應用于苯甲醛H₂O₂的氧化中。