[发明专利]Mg－Ca－Zn－Al四元类水滑石热稳定剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于聚氯乙烯树脂的热稳定剂，特别是一种Mg-Ca-Zn-Al四元类水滑石热稳定剂。

背景技术

含氯树脂，特别是聚氯乙烯(PVC)是最早被开发的热塑性塑料，是理想的替代钢木材料，用途广泛。但热稳定性差是其突出缺点，必须在加工过程中加入热稳定剂。热稳定剂的品种虽然不少，但大多有毒性，或虽然毒性稍低但价格昂贵，少数几种无毒热稳定剂的性能又欠佳。开发一种价格适中、环保性好、无毒、无嗅、热稳定性优良的热稳定剂具有重大意义。

水滑石(Hydrotalcite)本是天然形成的具有层状结构的阴离子粘土矿，层片结构与水镁石〔Mg(OH)₂〕相似，当水镁石的部分Mg²⁺离子被Al³⁺离子同晶置换时，片层就带有剩余正电荷，藉片层间的碳酸根阴离子平衡，形成水滑石。天然水滑石的化学式为Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O。当水滑石中的Mg²⁺或Al³⁺被其它2价或3价金属离子取代，或层片间的CO₃^2-被其它阴离子取代时，就形成了类水滑石(Hydrotalcite-Like Compound HTLC)。不含有毒元素的水滑石与类水滑石无毒、无嗅，其金属氢氧化物层片具有碱性，和层片间的CO₃²⁺均能吸收PVC降解时释放的HCl，能抑制HCl对PVC降解的自动催化作用，因而对PVC具有热稳定作用。

日本首先将Mg-Al水滑石用作PVC热稳定剂。日本公开特许公报昭60-184536(1985)以水滑石替代部分有机锡用作PVC稳定剂，不但降低了成本，还成倍延长了稳定时间。

中国专利CN1590439A提供了一种Mg-Al二元水滑石与钙皂、锌皂混合而成的水滑石基复合稳定剂。该专利称每100份含氯高聚物中添加0.1～10份该复合稳定剂、180±1℃的环境下高聚物的热稳定时间达到80～220分钟。

中国专利CN1769355A提供了一种含双键的有机阴离子插层水滑石。该水滑石含有1种或2种二价金属离子，和一种三价金属离子，即二元或三元水滑石或类水滑石与钙皂、锌皂混合后作为PVC的稳定剂。该专利称，由于插层阴离子的双键能与PVC分解产物的共轭双键反应而提高了PVC的长期热稳定性。该专利强调为了制备该插层水滑石，需先制备硝酸根型水滑石前体，制备水滑石前体时所有用水均为脱CO₂的去离子水，反应及晶化需在氮气保护下进行，插层反应需在有机溶剂乙二醇中进行，按实施例核算插层用有机酸用量约为理论量的2-5倍。这样势必延长生产流程，使过程复杂，加大建设投资，原料及动力费用大幅度上升。乙二醇与马来酸等有机不饱和酸均属有毒品，会引起环境保护、劳动保护等方面的系列问题，这一切最终均导致生产成本的增高。

发明内容

本发明的目的是提供一种含三种二价金属离子和一种三价金属离子的Mg-Ca-Zn-Al四元类水滑石热稳定剂，以利于提高PVC的产品质量，降低生产成本，是一种环保型热稳定剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种Mg-Ca-Zn-Al四元类水滑石热稳定剂，所含的三种二价金属离子为Mg²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺，三价金属离子为Al³⁺，阴离子为CO₃^2-，化学组成式为：

Mg_aCa_bZn_cAl_d(OH)₂(CO₃)_d/2·mH₂O

式中：a+b+c+d＝1

a/d＝2～4

b/d＝0.05～0.5

c/d＝0.05～0.5

o＜m＜1

还提供一种上述热稳定剂的制备方法，其步骤如下：

a)混合盐溶液的配制

将镁、锌、铝的可溶性盐按设定的金属元素的物质量比例a∶c∶d为2～4∶0.05～0.5∶1先后加入搅拌着的60±5℃水中，配成混合盐溶液，三种金属离子的总浓度为1.5～2.5mol/L；

b)钙盐溶液配制