[发明专利]含锌金属皂热稳定剂及包含它的PVC组合物

说明书

技术领域

本发明涉及助剂的制备领域，尤其涉及一种含锌金属皂热稳定剂及包含它的PVC组合物。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一产量仅次于聚乙烯(PE)，其制品具有广泛的用途。但是，PVC存在热稳定性差的缺点，加工时必须添加适当的热稳定剂以抑制其热降解。目前工业上常用的热稳定剂主要有无机铅盐、金属皂和有机锡等。但是，其中大多数品种是有毒的，对环境和劳动健康造成的危害正随PVC制品生产的持续增长而迅速加深。为保护环境、改善劳动卫生条件，近年来国内、外均已先后制定并实施了限制使用有毒有害化学品的政策和法规。因此，国内外正掀起研究开发并实质性推广应用无毒热稳定剂以取代传统有毒品种的热潮。

无毒产品主要有部分金属皂和部分有机锡产品。但由于价格的因素，市售无毒PVC热稳定剂以价廉的含锌金属皂为主。这些皂类为脂肪酸、环烷酸、取代苯甲酸、取代苯酚、树脂酸(松香酸)甚至氨基酸的锌皂与碱土皂或稀土皂的混合物，可以统称为传统含锌金属皂。

经过长期的理论研究和生产实践中人们对PVC热稳定剂逐渐有了一个共识：优秀的PVC热稳定剂要同时具备以下五个功能：

(1)吸收、中和PVC降解产生的HCl，消除或抑制HCl对PVC热降解的自动催化作用；

(2)置换PVC分子中不稳定的烯丙基氯或叔丁基氯原子，消除引发PVC热降解的不稳定结构因素；

(3)与PVC降解生成的共轭多烯加成，阻断共轭多烯进一步增长，并缩短共轭多烯链段，减轻其着色性；

(4)分解氢过氧化物，抑制自动氧化降解；

(5)不产生对PVC降解有催化作用的生成物，或能钝化有催化降解作用的生成物。

上述的几种传统含锌金属皂稳定剂只能符合上面(1)和(2)项的要求，并且均会产生对PVC降解有催化作用的ZnCl₂，需另外添加多种昂贵的辅助成份才能勉强满足加工要求，不但增加成本，还会给生产配料和管理带来诸多不便。

发明内容

本发明提供了一种含锌金属皂热稳定剂，减轻PVC的着色性，并抑制PVC的热氧化分解和催化降解。

一种含锌金属皂热稳定剂，含锌金属皂热稳定剂的原料包括：

主稳定剂10～85％；

协效稳定剂15～90％；

所述主稳定剂为式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示的化合物，或者为式(Ⅰ)与式(Ⅱ)组成的混合物；

式中，n₁～n₅独立地选自0～10的自然数。

上述主稳定剂即为硫化脂肪酸锌皂，由于合成所用原料种类不同，硫化脂肪酸锌皂可以为单一化合物，也可为混合物。

作为优选，所述的主稳定剂为硫化油酸锌、硫化大豆油酸锌、硫化米糠油酸锌、锌/钙摩尔比为2:5的共沉淀硫化油酸锌/钙中的至少一种。进一步优选，所述的主稳定剂中硫含量为5～15％。

作为优选，所述的协效稳定剂选自碱土皂、稀土皂、水滑石、碳钠铝石、4A沸石中的至少一种。

作为优选，所述的碱土皂为硫化脂肪酸的碱土皂，由于合成硫化脂肪酸碱土皂所用原料种类不同，所述的碱土皂为式(Ⅲ)或式(Ⅳ)所示的化合物，或者为式(Ⅲ)与式(Ⅳ)组成的混合物；

式中，n₁～n₅独立地选自0～10的自然数；

M选自碱土金属。

作为优选，所述的稀土皂为硫化脂肪酸的稀土皂，由于合成硫化脂肪酸稀土皂所用原料种类不同，所述的稀土皂为式(Ⅴ)或式(Ⅵ)所示的化合物，或者为式(Ⅴ)与式(Ⅵ)组成的混合物；

式中，n₁～n₅独立地选自0～10的自然数，RE选自稀土金属，m代表稀土元素离子的价态。

进一步优选，所述的协效稳定剂为硫化油酸钙、硫化大豆油酸钙、硫化大豆油酸铈、硫化米糠油酸镧、硫化米糠油酸钙中的至少一种。再优选，所述协效稳定剂中硫含量为5～15％。

作为优选，所述的含锌金属皂热稳定剂，其原料还包括辅助剂，所述的辅助剂为β二酮类化合物和/或多元醇类金属离子钝化剂；

按质量百分比计，含锌金属皂热稳定剂的原料组成为：

主稳定剂10～65％；

协效稳定剂15～80％；

辅助剂1～20％。

所述的硫化脂肪酸锌皂、硫化脂肪酸的碱土皂、硫化脂肪酸的稀土皂可以采用如下的通用方法制备：