技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)穩(wěn)定劑
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體設(shè)計一種電線電纜用耐高溫環(huán)保無毒鈣鋅穩(wěn)定劑及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：聚氯乙烯(PVC)塑料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，孔能與普通填料很好地結(jié)合，耐溫可達(dá)105℃，純PVC的氧指數(shù)可達(dá)41％。PVC還具有優(yōu)異的電氣絕緣性能，因而在電線電纜行業(yè)，特別是在低壓電線電纜方面，占有極大的優(yōu)勢。但普通PVC電纜料含有重金屬元素鉛、鎘等有害物質(zhì)，因而成為制約其在電氣設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施等場合府用的重要因素。目前同內(nèi)外對環(huán)保型電纜料的需求迅速增大，歐美等發(fā)達(dá)國家已相繼制定出鉛、鎘、汞等重金屬元素和多溴聯(lián)苯類有害物質(zhì)對環(huán)境的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，如英國--歐洲標(biāo)準(zhǔn)BSEN．71、ENll22，美國環(huán)境保護(hù)局標(biāo)準(zhǔn)USEPA3050B等，軟PVC電纜料無鉛無毒已是大勢所趨，環(huán)保型PVC電纜料已成為當(dāng)前電纜料研發(fā)和生產(chǎn)的重要課題。由于PVC為無定形結(jié)構(gòu)的白色粉末，支化度較小，對光和熱的穩(wěn)定性差，在140℃時就開始分解，但PVC的加工溫度在170-200℃，因此，實(shí)際應(yīng)用時必須在PVC中加入穩(wěn)定劑來提高其對光和熱的穩(wěn)定性，防止或減緩其在加工或使用過程中的熱降解。PVC行業(yè)中比較常用的熱穩(wěn)定劑有鉛鹽、有機(jī)錫類、金屬皂類、稀土類以及鈣鋅類等穩(wěn)定劑。鉛鹽類穩(wěn)定劑曾是PVC最常用的熱穩(wěn)定劑，價格低廉，熱穩(wěn)定性好，但其毒性大，易對環(huán)境造成污染。有機(jī)錫類和金屬皂類是目前較常用的無毒穩(wěn)定劑。有機(jī)錫類價格高昂，考慮經(jīng)濟(jì)成本效益，其應(yīng)用受到限制。金屬皂類單獨(dú)使用效果差，通常將主、輔金屬皂和輔助穩(wěn)定劑進(jìn)行復(fù)配，獲得復(fù)合熱穩(wěn)定劑。鈣鋅類熱穩(wěn)定劑不但可以取代鉛鎘鹽類有毒穩(wěn)定劑，而且具有相當(dāng)好的熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和透明性及著色力，是一種良好的無毒穩(wěn)定劑。稀土在聚氯乙烯中的作用，用于其在成型過程中，受到了強(qiáng)熱和機(jī)械剪力的影響，致使聚氯乙烯結(jié)構(gòu)式中的β碳原子上的氯原子極易和相鄰的碳原子上的氫原子結(jié)合，放出HCI氣體，從而產(chǎn)生雙鍵，使相鄰的氯原子活化。該氯原子極不穩(wěn)定，又促使了相鄰的碳原子放出HCI氣體形成多稀鏈段，使聚合物降解，從而影響了制品的機(jī)械強(qiáng)度，使壽命相應(yīng)縮減。當(dāng)加入稀土穩(wěn)定劑后就可以緩慢反應(yīng)速度，保持化學(xué)平衡，降低表面漲力，達(dá)到防止光熱和氧化作用，使塑料制品中氯的活度降低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，質(zhì)量提高。用離子絡(luò)合觀點(diǎn)來分析，塑料制品采用稀土做穩(wěn)定劑，由于稀土在塑料中起到凈化雜質(zhì)作用，可促使高分子，聚合提高和分子量增加，從而產(chǎn)生了高分子鏈結(jié)構(gòu)的主價鍵，斷裂力也此而增大，形成了一中絡(luò)合物鏈為主體的牢固地束縛在一起的結(jié)晶實(shí)體，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)致密，各種性能得到改善，使塑料制品更清晰透明。鈣鋅穩(wěn)定劑外觀主要呈白色粉狀、片狀、膏狀。粉狀的鈣鋅穩(wěn)定劑是作為應(yīng)用最為廣泛的無毒PVC穩(wěn)定劑使用，常用于食品包裝，醫(yī)療器械，電線電纜料等。目前國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)可用于硬質(zhì)管材的PVC鈣鋅穩(wěn)定劑。粉狀鈣鋅穩(wěn)定劑的熱穩(wěn)定性不如鉛鹽，自身具有一定的潤滑性，透明性差，易噴霜等特點(diǎn)。為了提高其穩(wěn)定性及透明性，常常加入受阻酚、多元醇、亞磷酸酯與β-二酮等抗氧劑來改善。與PVC樹脂加工過程中有很好的分散性、相容性、加工流動性，適應(yīng)性廣，制品表面光潔度優(yōu)；熱穩(wěn)定性優(yōu)良，初期色相小，無析出現(xiàn)象；不含重金屬及其他有毒成分，無硫化現(xiàn)象；剛果紅測試時間長，具有優(yōu)良的電絕緣性，無雜質(zhì)，具有高效耐候性；適用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)，用量少，具有多功能性；在白色制品中，白度較其同類產(chǎn)品更佳。金屬皂類穩(wěn)定劑是高級脂肪酸金屬鹽的總稱，它也屬于鈣鋅穩(wěn)定劑中的一大類，品種很多。作為電石法PVC熱穩(wěn)定劑的金屬皂中,金屬基使用最多的一般是鎘、鋇、鋅、鈣、鎂等金屬、堿土金屬等,脂肪酸基常用的是硬脂酸(HSt)、C8一16飽和脂肪酸、油酸等不飽和脂肪酸,其中HSt基最為常用。金屬皂熱穩(wěn)定劑也可以是兩種或兩種以上的有機(jī)金屬鹽再加上某些經(jīng)選擇的助劑所組成的復(fù)合物。金屬皂熱穩(wěn)定劑具有潤滑性,透明性也較鉛鹽好,但是熱穩(wěn)定性不如鉛鹽和有機(jī)錫。金屬皂除Cd、Pb外都無毒;除Pb、Ca外都透明;其穩(wěn)定效果依次為:Zn鹽>Cd鹽>Pb鹽>Ca鹽>Ba鹽。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種電線電纜用鈣鋅穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑耐高溫、環(huán)保無毒，能顯著提高PVC的熱穩(wěn)定性，且制品表面光潔，耐老化。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種電線電纜用耐高溫環(huán)保無毒鈣鋅穩(wěn)定劑及其生產(chǎn)方法，其特征在于，制備步驟如下：步驟一，復(fù)合鈣鋅金屬皂的制備；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅金屬皂：水100份硬脂酸60-70份CaO20-50份ZnO10-20份乙酸6-7份按上述配比將反應(yīng)物原料依次加入10L反應(yīng)釜中，設(shè)置反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時間1.5h；待反應(yīng)結(jié)束后，打開放料閥門，將反應(yīng)混合物放出。而后將其進(jìn)行離心處理，最后將其烘干、研磨，以制得復(fù)合鈣鋅金屬皂。步驟二，復(fù)配反應(yīng)；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅穩(wěn)定劑：復(fù)合鈣鋅金屬皂60-80份螯合劑5-10份輔助穩(wěn)定劑1-5份潤滑劑10-20份抗氧劑1-5份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機(jī)混合均勻，獲得鈣鋅穩(wěn)定劑制品。所述的螯合劑為乙二胺四乙酸(EDTA)，氨基三乙酸（NTA）和二亞乙基三胺五乙酸及其鹽中的任意一種。所述的輔助穩(wěn)定劑為亞磷酸酯，主要有亞磷酸三苯酯、亞磷酸三癸酯、亞磷酸三壬基苯酯、亞磷酸三辛酯。所述的潤滑劑為液體白蠟、固體石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸丁酯、單硬脂酸丁酯、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂肪酸和季戊四醇中的一種或一種以上按任意比例混合的混合物。所述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑264、抗氧劑168中的任意一種。上述技術(shù)方案以水作為反應(yīng)介質(zhì)，乙酸作為催化劑，合成復(fù)合鈣鋅金屬皂。再按設(shè)定的配方將復(fù)合鈣鋅金屬皂與與螯合劑、輔助穩(wěn)定劑、潤滑劑和抗氧劑進(jìn)行復(fù)配制得鈣鋅熱穩(wěn)定劑。本發(fā)明采用有機(jī)輔助熱穩(wěn)定劑，帶有特殊螯合功能的有機(jī)物與鈣鋅離子反應(yīng)形成鈣鋅復(fù)合有機(jī)物，在適當(dāng)?shù)谋壤秶鷥?nèi)可大幅度提高鈣鋅金屬皂熱穩(wěn)定性，通用性強(qiáng)，使制品具有較好的光滑度。具體實(shí)施方式實(shí)施例一步驟一，復(fù)合鈣鋅金屬皂的制備：以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅金屬皂：水100份硬脂酸70份CaO50份ZnO20份乙酸7份按上述配比將反應(yīng)物原料依次加入10L反應(yīng)釜中，設(shè)置反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時間1.5h；待反應(yīng)結(jié)束后，打開放料閥門，將反應(yīng)混合物放出。而后將其進(jìn)行離心處理，最后將其烘干、研磨，以制得復(fù)合鈣鋅金屬皂。步驟二，復(fù)配反應(yīng)；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅穩(wěn)定劑：復(fù)合鈣鋅金屬皂80份螯合劑10份輔助穩(wěn)定劑5份潤滑劑20份抗氧劑5份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機(jī)混合均勻，獲得鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實(shí)驗(yàn)及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、稀土，填充劑和制備的鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份稀土10份填充劑50份鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份將混合物在SK-160B型雙輥筒煉塑機(jī)上混煉6min，輥筒溫度180℃，拉下厚度為0.3mm的樣片，制取試片，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶?shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。表1塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色無色無色無色無色淺黃淺棕棕色實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品發(fā)生顏色變化所需的時間較長，說明產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能較好。實(shí)施例二步驟一，復(fù)合鈣鋅金屬皂的制備：以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅金屬皂：水100份硬脂酸66份CaO40份ZnO18份乙酸6.5份按上述配比將反應(yīng)物原料依次加入10L反應(yīng)釜中，設(shè)置反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時間1.5h；待反應(yīng)結(jié)束后，打開放料閥門，將反應(yīng)混合物放出。而后將其進(jìn)行離心處理，最后將其烘干、研磨，以制得復(fù)合鈣鋅金屬皂。步驟二，復(fù)配反應(yīng)；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅穩(wěn)定劑：復(fù)合鈣鋅金屬皂75份螯合劑8份輔助穩(wěn)定劑4份潤滑劑16份抗氧劑4份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機(jī)混合均勻，獲得鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實(shí)驗(yàn)及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、稀土，填充劑和制備的鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份稀土10份填充劑50份鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份將混合物在SK-160B型雙輥筒煉塑機(jī)上混煉6min，輥筒溫度180℃，拉下厚度為0.3mm的樣片，制取試片，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶?shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。表2塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色無色無色無色無色淺棕棕紅黑色實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品發(fā)生顏色變化所需的時間較長，說明產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能較好。實(shí)施例三步驟一，復(fù)合鈣鋅金屬皂的制備；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅金屬皂：水100份硬脂酸63份CaO30份ZnO16份乙酸6份按上述配比將反應(yīng)物原料依次加入10L反應(yīng)釜中，設(shè)置反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時間1.5h；待反應(yīng)結(jié)束后，打開放料閥門，將反應(yīng)混合物放出。而后將其進(jìn)行離心處理，最后將其烘干、研磨，以制得復(fù)合鈣鋅金屬皂。步驟二，復(fù)配反應(yīng)；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅穩(wěn)定劑：復(fù)合鈣鋅金屬皂70份螯合劑6份輔助穩(wěn)定劑3份潤滑劑14份抗氧劑3份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機(jī)混合均勻，獲得鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實(shí)驗(yàn)及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份稀土10份填充劑50份鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份將混合物在SK-160B型雙輥筒煉塑機(jī)上混煉6min，輥筒溫度180℃，拉下厚度為0.3mm的樣片，制取試片，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶?shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。表3塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色無色無色無色淺黃淺棕棕色黑色實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品發(fā)生顏色變化所需的時間較長，說明產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能較好。實(shí)施例四步驟一，復(fù)合鈣鋅金屬皂的制備；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅金屬皂：水100份硬脂酸60份CaO20份ZnO10份乙酸6份按上述配比將反應(yīng)物原料依次加入10L反應(yīng)釜中，設(shè)置反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時間1.5h；待反應(yīng)結(jié)束后，打開放料閥門，將反應(yīng)混合物放出。而后將其進(jìn)行離心處理，最后將其烘干、研磨，以制得復(fù)合鈣鋅金屬皂。步驟二，復(fù)配反應(yīng)；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅穩(wěn)定劑：復(fù)合鈣鋅金屬皂60份螯合劑5份輔助穩(wěn)定劑1份潤滑劑10份抗氧劑1份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機(jī)混合均勻，獲得鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實(shí)驗(yàn)及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份稀土10份填充劑50份鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份將混合物在SK-160B型雙輥筒煉塑機(jī)上混煉6min，輥筒溫度180℃，拉下厚度為0.3mm的樣片，制取試片，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶?shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。表4塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色無色無色無色淺黃淺棕棕色黑色實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品發(fā)生顏色變化所需的時間較長，說明產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能較好。對比例一按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份將混合物在SK-160B型雙輥筒煉塑機(jī)上混煉6min，輥筒溫度180℃，拉下厚度為0.3mm的樣片，制取試片，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況?！八芰显嚻蜔嵝浴钡膶?shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。表5塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色淺棕棕紅黑色黑色黑色黑色黑色黑色黑色實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品發(fā)生顏色變化所需的時間較短，這說明PVC材料本身的耐熱性能較差。對比例二按照下述配方將PVC、增塑劑、稀土，填充劑混合：PVC100份增塑劑50份稀土10份填充劑50份將混合物在SK-160B型雙輥筒煉塑機(jī)上混煉6min，輥筒溫度180℃，拉下厚度為0.3mm的樣片，制取試片，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況。“塑料試片耐熱性”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。表5塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色無色淺黃淺棕黑色黑色黑色黑色實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品發(fā)生顏色變化所需的時間較對比例一有一定的延長，這說明稀土具有提高PVC熱穩(wěn)定性的效果，但是與實(shí)施例比較，其效果一般。對比例三步驟一，復(fù)合鈣鋅金屬皂的制備；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅金屬皂：水100份硬脂酸35份CaO10份ZnO5份乙酸3份按上述配比將反應(yīng)物原料依次加入10L反應(yīng)釜中，設(shè)置反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時間1.5h；待反應(yīng)結(jié)束后，打開放料閥門，將反應(yīng)混合物放出。而后將其進(jìn)行離心處理，最后將其烘干、研磨，以制得復(fù)合鈣鋅金屬皂。步驟二，復(fù)配反應(yīng)；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取復(fù)合鈣鋅穩(wěn)定劑：復(fù)合鈣鋅金屬皂70份螯合劑2份輔助穩(wěn)定劑0.5份潤滑劑5份抗氧劑0.5份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機(jī)混合均勻，獲得鈣鋅穩(wěn)定劑制品。實(shí)驗(yàn)及性能測試按照下述配方將PVC、增塑劑、填充劑和制備的鈣鋅穩(wěn)定劑混合：PVC100份增塑劑50份填充劑50份鈣鋅穩(wěn)定劑3.6份將混合物在SK-160B型雙輥筒煉塑機(jī)上混煉6min，輥筒溫度180℃，拉下厚度為0.3mm的樣片，制取試片，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：首先，將制取的一組試片放入TZ5043型老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行180℃下的熱穩(wěn)定性測試。每隔5min取出一個試片，比較各試片顏色變化情況。“塑料試片耐熱性”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。表6塑料試片耐熱性測試結(jié)果表時間/min5101520253035404550顏色變化無色無色無色淺黃淺棕棕色黑色黑色黑色黑色實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品發(fā)生顏色變化所需的時間較短，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能較差。說明當(dāng)添加比例在一個較低的范圍內(nèi)時，對鈣鋅穩(wěn)定劑的影響較大。根據(jù)上述實(shí)施例和對比例的耐熱性時間可以看出，本發(fā)明的環(huán)保無毒鈣鋅穩(wěn)定劑能較好的提高PVC制品的耐熱性能，這表明該體系中鈣鋅添加比例較為合適，并且體系中的稀土組分對PVC的熱穩(wěn)定性也起到一定的協(xié)同作用，提高了PVC制品的加工熱穩(wěn)定性。是一種較好的適用于電線電纜用耐高溫環(huán)保無毒鈣鋅穩(wěn)定劑的生產(chǎn)方法。當(dāng)前第1頁1 2 3