[发明专利]用于PVC热稳定剂的改性水铝钙石及其清洁制备方法

说明书

本发明提出了一种用于PVC热稳定剂的改性水铝钙石及其清洁制备方法。该方法包括：（1）将碳酸钠溶于水中，加入氢氧化钙和氢氧化铝，搅拌条件下在50～100℃反应0.5～3小时；（2）加入环氧大豆油，在50～100℃继续反应5～20小时，将反应得到的固体物脱水干燥后，得到改性水铝钙石。本发明以环氧大豆油为表面改性剂和分散剂，制备的改性水铝钙石粒径较小，且对PVC的热稳定性能优异。此外，本发明提供的改性水铝钙石制备方法具有原材料成本低、工艺过程简单、原子利用率高和零排放等优势。

技术领域

本发明涉及无机功能材料领域，特别涉及一种用于PVC热稳定剂的改性水铝钙石及其清洁制备方法。

背景技术

水铝钙石是一种阴离子粘土，具有层状结构以及层间阴离子可调控性等特点，在热稳定剂、阻燃剂、吸附剂和催化等领域具有广泛的应用前景。水铝钙石对聚氯乙烯（PVC）具有热稳定性，原因在于水铝钙石可与PVC降解过程中产生的HCl发生反应，有效抑制HCl对PVC进一步降解的催化作用。

水铝钙石的制备方法包括共沉淀法、尿素水解法和成核/晶化分离法等。其中，共沉淀法具有工艺流程简单、设备投资小和产量大等优势，最早应用于生产水铝钙石，也是目前工业生产水铝钙石的主要方法。然而，水铝钙石的共沉淀法制备工艺采用可溶性的金属盐、氢氧化钠和碳酸钠为原料，会生成大量的高浓度含盐（如氯化钠、硫酸钠和硝酸钠等）废水，造成严重的环境污染，导致水铝钙石行业的进一步发展受到限制。近年来，研究人员开发了以金属氢氧化物为原料的水铝钙石清洁制备方法（段雪等，CN 1994888；苏继新等，CN104261444；宋家庆等，CN 101905861；蒋平平等，CN 105802070），有效避免了含盐废水的生成与排放，并能提升生产效率，降低生产成本。然而，现有技术方案在水铝钙石的清洁制备工艺中一般没有引入改性剂，或只添加了传统的羧酸、羧酸盐、磺酸、磺酸盐等改性剂，制备的水铝钙石对PVC的热稳定性能有待进一步提升。

因此，开发新的表面改性水铝钙石的清洁制备方法，以实现水铝钙石制备工艺中的零排放，降低生产成本，并显著提升水铝钙石对PVC的热稳定性能，仍然是本领域的技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于PVC热稳定剂的改性水铝钙石及其清洁制备方法，该方法具有原材料成本低、工艺过程简单、原子利用率高和零排放等优势，且制备的改性水铝钙石与PVC的相容性好，并能显著改善PVC的热稳定性能。

为了实现以上目的，本发明采取的技术方案是提供一种改性水铝钙石的清洁制备方法，包括以下步骤：

（1）将碳酸钠溶于水中，加入氢氧化钙和氢氧化铝，搅拌条件下在50～100℃反应0.5～3小时；其中，氢氧化钙与氢氧化铝的摩尔比为2～4：1，氢氧化铝与碳酸钠的摩尔比为3.5～4.5：1，氢氧化铝与水的质量比为1：10～200；

（2）加入环氧大豆油，在50～100℃继续反应5～20小时，将反应得到的固体物脱水干燥后，得到改性水铝钙石。

进一步的，环氧大豆油与氢氧化铝的质量比为0.5～3：10。

所述改性水铝钙石由氢氧化钙、氢氧化铝和碳酸钠通过水热法制成，其特征在于，所述改性水铝钙石的表面还附着有环氧大豆油。

本发明以环氧大豆油为表面改性剂和分散剂，实现由氢氧化钙、氢氧化铝与碳酸钠清洁制备改性水铝钙石，此方法具有原材料成本低、工艺过程简单、原子利用率高和零排放等优势。其中，环氧大豆油既能起分散剂的作用，抑制生成的水铝钙石粒子聚集，避免粒径过度增大，又能通过分子结构中的环氧基团与水铝钙石表面丰富的羟基相互作用，附着在水铝钙石表面，起表面改性的作用。本发明涉及的环氧大豆油改性水铝钙石与PVC的相容性好，并对改善PVC的热稳定性能表现优异。

具体实施方式