[发明专利]一种利用螯合技术制备钙锌复合稳定剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保型钙锌复合稳定剂的方法，具体是指一种利用高效螯合技术生产环保型钙锌复合稳定剂的方法。

技术背景

聚氯乙烯(PVC)塑料由于其分子结构对热不稳定，需要加入稳定剂以防止或减缓PVC在加工过程中热降解，并还可以防止PVC制品在使用过程中因光、热、氧引起的破坏作用，保持其物理性能。在PVC制品的生产中，铅盐类稳定剂是最常用的一种，并一直占据着主导地位，在欧洲镉皂类稳定剂也经常被使用。大量的事实表明，铅、镉类化合物对人体健康的巨大危害性和对环境的严重危害性。铅、镉类稳定剂的使用，一直以来是环境保护主义者或者绿色和平组织反对PVC材料的焦点之一。近年来，稳定剂生产商不断开发出稀土类稳定剂、有机锡稳定剂、钡类稳定剂、钙锌类稳定剂等新型稳定剂取代铅盐类，但是，稀土类稳定剂生产过程中易结垢，清模困难，影响产量且成本较高，初期着色性差，不能作为主稳定剂单独使用，因此不能从根本上减轻传统稳定剂对人体健康和环境的危害；有机锡类稳定剂价格昂贵，内外润滑剂添加量大，与CPE共混低温冲击性能差，加热后尺寸变化率大。PVC热稳定剂的无毒化努力方向主要集中在有机锡和钙/锌复合热稳定剂两方面，并都取得了长足进展。其主要表现在美国为代表的有机锡热稳定剂研究成功和大量使用，以欧洲为代表的无毒钙/锌复合热稳定剂的推广应用。

钙/锌复合稳定剂是国内外医学界普遍认为较为安全的产品，这是因为钙是一种无毒金属，锌是构成生物体不可缺少的一种微量元素。从毒性关系看，危险性最少。美国卫生管理局和日本卫生局认为钙/锌系列稳定剂是一种无毒的化合物添加剂。

但是目前市场上的钙锌复合热稳定剂普遍存在两个缺点：一、制出的PVC白色制品在存放一段时间(如1个月)后容易变红；二、钙锌稳定剂吸水量大造成电阻率下降。因此如何解决以上问题提高钙锌稳定剂的质量成为国内研发的热点。

发明内容

本发明从改善钙锌稳定剂以上两点常见缺陷出发，采取以下措施：一是添加了独特的螯合剂。该螯合剂与轻钙中的微量金属离子反应，生成稳定的化学结构，从而不会引起PVC制品存放后变红；本课题组经过多次配方筛选，找出了影响PVC白色制品变红的原料，经过对原料成分分析，得出轻钙中某微量金属离子在起消极作用，而这种微量金属离子在国内轻钙中是普遍存在的，课题组从该金属离子引起变红的反应出发，选择出了一种螯合剂优先与该金属离子反应生成稳定的化学结构，从而终止了变红反应的发生，经过试验结果表明，添加了该螯合剂，能够阻止PVC白色制品变红。

二是在工艺上有所改变。工艺上采用60度高速搅拌10分钟，此条件下，复合润滑剂呈熔融态，高速搅拌下能与钙锌稳定剂进行充分混合，冷却到20度下低速搅拌，复合润滑剂能对稳定剂进行表面包覆。使得复合稳定剂中部分含羟基化合物及无机物表面由亲水性改为疏水性，降低了吸水性，进而提高PVC制品电阻率，同时经包覆改性的稳定剂更易与PVC相容，在PVC树脂混合物中分散均匀，稳定效果更强。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种利用螯合技术制备钙锌复合稳定剂的方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)将二元或多元饱和酸钙、二元或多元饱和酸锌、抗氧剂、共稳定剂四种成份按照上述质量比在反应釜内混合后低速搅拌2-10min；

其中，二元或多元饱和酸钙为己二酸钙、甘油酸钙或庚二酸钙；

二元或多元饱和酸锌为庚二酸锌、己二酸锌或甘油酸锌；

抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三癸酯中的一种或几种混合物；

共稳定剂为多元醇或多元醇酯；

(2)在反应釜内加热混合物至50-80℃时，在搅拌作用下加入占混合物3-20％质量比的螯合剂，搅拌速度控制在2000-3000转/min，其中螯合剂为氨基酸基绿色螯合剂与邻苯二酚氨羧酸螯合剂中的一种或多种混合。二聚天门冬氨酸绿色螯合剂是以顺丁烯二酸酐为主要原料，合成的最终产品是含有氨基和羧基、类似EDTA结构的螯合剂，络合能力强；

(3)控制反应温度达到高于欲加入润滑剂熔点时，在反应釜内加入占混合物10-20％质量比的润滑剂，高速搅拌下与钙锌稳定剂进行混合，持续时间10min；

其中润滑剂是指硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、酯蜡或皂化蜡中的一种或几种的混合物；酯蜡或皂化蜡是混合物，化工行业都这么称呼；