[发明专利]用作聚氯乙烯热稳定剂的复合层状氢氧化物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够提高聚氯乙烯(PVC)树脂热稳定性的复合层状氢氧化物(LDH)稳定剂。该类稳定剂与基材相容性好，热稳定效果佳，密度低，也可用作其它塑料产品的阻燃剂，属于化工应用技术领域。

背景技术

近年来，随着现代科技的发展，高分子材料越来越受到人们的青睐，PVC树脂由于加工工艺简单、价格低廉，广泛的应用于建筑、农业和生活用品领域。PVC有一大缺点，就是热稳定很差，在较低的温度(100～120℃)下即开始脱HCl，200℃下失去HCl很快，而使聚合物变成深色，强度变低，严重影响了它的应用。因此，PVC加工时必须使用热稳定剂。

目前，可用于PVC的热稳定剂有很多，主要是铅盐类，金属皂类，有机锡类和稀土类。随着人类环保意识的不断提高，一些会引起严重的环境污染的铅盐类热稳定剂被限制甚至禁止使用。其他种类的热稳定剂中，有机锡类价格比较昂贵，钙皂/锌皂类虽然毒性小，价格低但是稳定效果比较差，因此，开发一种综合性能优良的稳定剂具有十分重大的意义。

复合层状氢氧化物稳定剂结合了几类稳定剂的优点，无毒无污染，属于环境友好型的稳定剂，近年来得到了越来越大的关注与研究。复合层状氢氧化物(layered double hydroxides，缩写LDHs)，或称类水滑石材料(hydrotalcite-like compounds，简写为HTlc)，亦可称为阴离子陶土(anionic clays)。关于此类化合物作为PVC的热稳定剂已有报道，例如CN1590439A发明了一种Mg/Al二元水滑石与钙皂、锌皂混合的水滑石使得PVC的热稳定时间倍增。CN101284953A报道了组成为Mg-Ca-Zn-Al四元类水滑石热稳定剂，据介绍有良好的热稳定效果，但该方法副产物多而且没有考虑副产物的利用。CN1769355A公开了一种含有双键的有机阴离子插层水滑石热稳定剂，该产品是通过离子交换法制得，步骤较多副产物亦多。CN1537807报道了一种是用金属氢氧化物或氧化物在球磨、干燥和煅烧之后得到层状氧化物，然后水合得到复合层状氢氧化物的方法，该工艺明显具有较高的能耗。

发明内容

技术问题：本发明公开了一种用作聚氯乙烯热稳定剂的复合层状氢氧化物及其制备方法，其次，本发明通过使用较为廉价的氢氧化镁和氢氧化钙，使其低价值副产物大大减少。产物能够显著提高PVC的热稳定性，其生产过程成本低，符合环保要求。

技术方案：本发明的用作聚氯乙烯热稳定剂的复合层状氢氧化物的化学组成为[M_xM’_y(OH)_2(x+y)]A^n-_y/n·mH₂O；其中，M是二价金属阳离子的混合物，M’为三价金属阳离子的混合物；A^n-为层间阴离子，是简单无机酸阴离子，有机羧酸、膦酸、硫酸或磺酸阴离子，或无机配合物阴离子；在化学组成式中x和y的比值在2∶1与3∶1之间；n的取值为1或者2；m的取值在0～5之间。

二价金属离子的混合物有Mg²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺中的多种离子构成，比例不限；三价金属离子则是Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺中的一种或多种，比例亦不限。

本发明的用作聚氯乙烯热稳定剂的复合层状氢氧化物的制备方法为共沉淀方法，制备步骤为：

a).除Mg²⁺和Ca²⁺使用氢氧化物外，其它二价或三价金属离子盐使用氯化物或硫酸盐，按需要称取Mg(OH)₂、Ca(OH)₂和其它单一阴离子盐，将它们分散在水中，在室温下搅拌不超过2小时，使之分散均匀；

b).将氨水缓缓加入上述分散液，调节溶液的pH值使之缓缓上升，最终为6～9之间即得复合层状氢氧化物沉淀，加入表面活性剂，继续搅拌1小时，然后过滤，固体物质经脱水、干燥、球磨、分级，最终得到具有合适粒度的憎水性产物。

c).上述过滤过程得到的滤液经浓缩处理可以得到铵盐，它可用作化肥。

所使用的表面活性剂是硬脂酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或聚乙二醇。