[发明专利]一种多羟基硬脂酸盐的合成方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及PVC类树脂热稳定剂领域，尤其是一种多羟基硬脂酸盐的合成方法及其在PVC类树脂热稳定剂中的应用。

背景技术

在塑料中，聚氯乙烯(PVC)是世界五大通用塑料之一，在全球范围内，PVC树脂需求量列于聚乙烯、聚丙烯之后居第三位；而在中国其消费量已经升至第一位。近年，石油价格上涨给中国乙炔法PVC创造了很大的发展空间。

PVC制品可以根据是否添加增塑剂及添加剂的多少划分为硬质、半硬质和软制品，所以PVC可以广泛应用于建筑、玩具、电器、包装等行业。

但是PVC由于其结构的缺陷，加热至约100℃时即发生脱除HCl反应，而在通常的塑料加工温度(100-200℃)下，除了脱除HCl外，还会出现物料颜色不断加深直至黑化的现象，相应制品的物理力学性能不断下降直至失去使用价值。为了保证工业生产的PVC产品正常使用，一般PVC加工过程中需要向体系里加入热稳定剂。

现有市场上应用比较广泛的稳定剂包括铅盐稳定剂、钙锌稳定剂、钡锌稳定剂及有机锡稳定剂等。铅盐稳定剂是应用历史最为悠久的PVC热稳定剂，然而它的使用受到限制，因为其中的氧化铅是一种碱性物质，能与多种配合助剂发生副反应，且颜色为黄色，无法在白色制品中应用；另外更重要的一方面是由于用到重金属铅，对环境及人损害比较大，所以铅盐热稳定剂正慢慢被取代。有机锡稳定剂具有卓越的透明性、与PVC相容性好，且大多数品种无毒，理论上说很适合应用在PVC加工过程中，但是由于有机锡稳定剂价格偏高且气味比较大，这些原因制约了它的使用。目前比较环保的稳定剂就是钙锌稳定剂和钡锌稳定剂。

目前，稳定剂配方中大多还是脂肪酸盐作为稳定剂主体部分，这是由于脂肪酸盐本身结构的稳定性及容易反应制得，另外脂肪酸盐在稳定剂配方中既充当了主稳定剂的作用，同时由于脂肪酸碳链的存在，可以提供一定的润滑性，减少了外加润滑剂的量。

钙锌稳定剂中的主体稳定剂用到硬脂酸锌及硬脂酸钙，硬脂酸锌是一种兼具稳定剂功能的初期热稳定剂，能有效地抑制PVC变色，但是硬脂酸锌与HCl反应生成的ZnCl₂严重促进PVC降解，导致极速发黑，即所谓的锌烧现象，因此长期热稳定效能差。硬脂酸钙是一种兼具稳定剂功能的中期热稳定剂，它能够提高长效热稳定性。

在主体稳定剂锌皂、钙皂的脂肪基碳链上接入羟基官能团改性可以抑制锌烧，从而提高了配方的长期热稳定性。众所周知，多元醇化合物可以作为辅助热稳定剂，原因是多元醇化合物可与Cd²⁺、Zn⁺形成螯合物，钝化其对PVC热降解的催化作用；另外，常用多元醇辅助热稳定剂毒性均较低，可用于食品包装材料。

关于多羟基硬脂酸的合成，相关专利及文献已经报道过，其中艾买提江·萨伍提以及吾满江·艾力等人利用酸性法合成过反式9,10-双羟基硬脂酸：将油酸、甲酸、30％的双氧水按照质量比1:0.5-2.5：1-7投料，室温下将油酸跟甲酸混合均匀，缓慢滴入双氧水，升温反应，分出水相，经减压蒸馏回收溶剂，所得的反应混合物用有机溶剂重结晶即得目标产物反式9,10-双羟基硬脂酸。该发明合成的双羟基硬脂酸紧接着跟甲酸进行酯化反应，合成甲酸酯，并没有指出该甲酸酯的应用。

另外，薛长勇等人用碱法合成了顺式9,10-双羟基硬脂酸：在烧瓶中加入油酸后再加入甲酸，双氧水，并不断搅拌，维持体系反应温度在40℃，反应4-5小时后，反复水洗油层并收集。在油层中加入3mol/L的氢氧化钠溶液25mL，于100℃水浴加热1小时，趁热加入3mol/L的盐酸溶液50mL，剧烈搅拌，析出白色沉淀，沉淀用乙醇重结晶得目标产物顺式9,10-双羟基硬脂酸。该文献主要是侧重验证合成的顺式双羟基硬脂酸的纯度，另外是为了研究该物质在动脉粥样硬化、冠心病形成中的病理和生理作用。

上述的两种合成9,10-双羟基硬脂酸的方法，采用的有机酸是甲酸，腐蚀性强，不环保；另外，第二种碱法制备9,10-双羟基硬脂酸的后处理比较复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种产物可以直接从体系中析出的多羟基硬脂酸盐的合成方法，简化后处理。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种多羟基硬脂酸盐的合成方法，其步骤为：