[發明專利]一劑多效的油脂基PVC熱穩定劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210555566.1
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN102964748A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 夏建陵;李梅;李守海;黃坤;汪梅;唐小東;楊小華;張燕
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08K5/098;C08K5/07;C08K5/526;C08K5/523
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

技術領域

本發明屬于塑料添加劑領域，具體涉及一種熱穩定性好且增塑性能優良的一劑多效油脂基PVC熱穩定劑。

背景技術

塑料是以高分子聚合物(或稱合成樹脂)為主體，并添加各種助劑，如填料、增塑劑、潤滑劑、穩定劑、著色劑等的塑性材料。目前我國已成為世界第一大塑料生產國和消費國，其中聚氯乙烯(PVC)工業的產能、產量和消費量同樣為全球第一。

工業增塑劑是塑料助劑中產量最大的一種助劑，2009年我國塑料增塑劑年用量已達250萬噸左右。工程塑料類非環保類增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）和鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）占增塑劑的需求量90%以上，使我國成為最大的增塑劑污染國。

因PVC熱穩定性差，軟化溫度與分解溫度相差很小，給加工帶來很大困難，因此在其加工過程中必須加入一定量的熱穩定劑以提高其熱穩定性。目前市場上熱穩定劑主要有鉛穩定劑、鈣鋅穩定劑、有機錫穩定劑等，其采用的有機酸大多數來源于石油資源，產品熱穩定性能優良但無法保證塑料增塑性能。

隨著世界范圍內的能源緊缺和環境污染的問題日益嚴重，可再生的生物質資源的開發和利用變得尤為緊迫。我國年產非食用植物油脂近400萬噸，油脂中含有大量的不飽和脂肪酸，如油酸、亞油酸、亞麻酸等可發生許多化學反應如鹵化、硫酸化、磺化、氧化、氫化、去氧、異構化、聚合、熱解等。本發明以天然油脂為起始原料開發熱穩定性能優良及增塑性能好的一劑多效”油脂基PVC熱穩定劑，以減少加工過程中DOP等增塑劑的用量。本發明從資源選擇、材料性能和生產成本三個方面來講，都具有重要的科學意義。

發明內容

解決的技術問題：為應對市場上現有熱穩定劑作用效果單一，且DOP等增塑劑對人體存在危害的現狀，本發明提供了一種以天然油脂為原料制備的一劑多效油脂基PVC熱穩定劑及其制備方法，該產品在賦予制品更好熱穩定性的同時具有良好的增塑性能，可減少加工過程中DOP等增塑劑的用量。

技術方案：

一劑多效的油脂基PVC熱穩定劑，各組分以質量份計為：多聚脂肪酸酯鹽60~90份、抗氧劑2~15份、β-二酮3~30份。

上述油脂基PVC熱穩定劑的制備方法，制備步驟為：

第一步，按比例，將1000質量份不飽和天然油脂、120~300質量份冰醋酸置于反應瓶中，攪拌加熱至30~75℃，滴加30%wt雙氧水溶液600~850質量份、5~50質量份的98%濃硫酸或磷酸，滴加完畢后保溫5~10h，靜置后分去水層，調節酯層pH值至中性后，用水洗3次后，減壓蒸餾除去低沸點產物，得環氧脂肪酸甘油酯；取300質量份環氧脂肪酸甘油酯及3000質量份溶劑置于反應瓶中，于-5℃~25℃下滴加催化劑，滴加完畢后于0℃~70℃下保溫3h~5h后，所述催化劑為SnCl₄、SbCl₅、Et₃OBF₄、HClO₄、CF₃SO₃H或CF₃COOH，減壓蒸餾除去溶劑，得多聚脂肪酸酯；其中制備多聚脂肪酸酯的過程中，所用的溶劑是選自沸點90~120℃的高沸點石油醚、1，4-二氧六環、二氯甲烷、氯仿中的任意一種；

第二步，在反應瓶中按苯酚:桐酸甲酯質量比為7:3~7:7比例加入總量為300質量份苯酚和桐酸甲酯，攪拌狀態下加入0.6~1.2質量份對甲苯磺酸或BF3乙醚，于40~70℃下反應2~6h，得到桐酸甲酯酚加成物；

第三步，將多聚脂肪酸酯和桐酸甲酯酚加成物按質量比為10：（0.5~5）的比例混合均勻，取300質量份加入反應瓶中，于90℃~110℃下滴加130~165質量份30%wtNaOH水溶液，回流2h~4h后，用飽和食鹽水洗滌3~5次，靜置分層，抽濾、洗滌、烘干即得多聚脂肪酸Na鹽；

第四步，在反應瓶中加入100~500質量份乙醇或丙二醇甲醚、100質量份多聚脂肪酸Na鹽、1～5質量份二甲基硅油攪拌均勻后，按與多聚脂肪酸Na鹽摩爾比為0.95~1.1:1的比例分別加入ZnCl₂、CaCl₂或可溶性稀土無機鹽的水溶液，于回流狀態下攪拌2～4h，得到的產物抽濾、洗滌、烘干、粉碎后得到多聚脂肪酸的鈣、鋅或稀土鹽；

第五步，將上步所得的任意兩種或三種多聚脂肪酸的鈣、鋅或稀土鹽按質量比（5～2）:1：（0~2）的比例配合，然后依次按比例加入抗氧劑和β-二酮，混合均勻即得一劑多效的油脂基PVC熱穩定劑。