本發(fā)明涉及有機化合物合成
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體設(shè)計一種新型環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：聚氯乙烯[poly(vinylchoride)，PVC]是世界上用量最大的五大合成樹脂之一，是由氯乙烯單體經(jīng)自由基聚合反應(yīng)生成的熱塑性線性聚合物。PVC材料具有高強度、價格低廉，耐化學(xué)腐蝕性好、電絕緣性好以及難燃燒等優(yōu)點，而且容易加工，可通過模壓、層合、注塑等多種方式進行加工，廣泛應(yīng)用于工程建筑、食品包裝、電氣等行業(yè)的硬質(zhì)和軟制品。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的進一步擴展，對PVC的需求將繼續(xù)增加。PVC異型材是我國PVC硬制品的主要品種之一，占PVC數(shù)值總消耗量的22.9%并以每年平均7%以上的速度增長，生產(chǎn)能力近2800kt，2003年產(chǎn)量1500kt，銷量超過1300kt，預(yù)計2005年市場需求將達到1500～1600kt。盡管PVC本身具有優(yōu)越的性能，但由于PVC高分子鏈結(jié)構(gòu)中含有支化點、雙鍵和引發(fā)劑殘基等不穩(wěn)定因素的存在，使得PVC分子鏈上的氯容易從分子鏈上脫出，加熱至140℃時便會分解釋放出氯化氫。隨著加熱時間延長或者溫度升高，HCL大量脫出并積累在材料中，由于HCL對PVC降解具有催化作用，使得PVC降解速度大大加快，脫出HCL后分子鏈中大量形成具有生色的共軛雙鍵，制品出現(xiàn)顏色急劇加深，物理機械性能下降的現(xiàn)象，甚至碳化直至喪生使用價值。因此，在PVC制品進行成型加工時，必須使用熱穩(wěn)定劑。PVC行業(yè)中比較常用的熱穩(wěn)定劑有鉛鹽、有機錫類、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。有機錫類和金屬皂類是目前較常用的無毒穩(wěn)定劑。有機錫類價格高昂，考慮經(jīng)濟成本效益，其應(yīng)用受到限制。金屬皂類單獨使用效果差，通常將主、輔金屬皂和輔助穩(wěn)定劑進行復(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。尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑與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；相比于硬脂酸鋅，尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑可提高鋅含量，并有很好的抑制“鋅燒”的效果。PVC配方體系設(shè)定和各種助劑的選取是保證PVC型材品質(zhì)的重要因素，配方中除穩(wěn)定體系外，潤滑體系對管材的加工性能及制品的外觀和各項物性指標(biāo)有很大影響。PVC管材加工過程和制品的很多缺陷，都和潤滑劑的選取和配比有著密切關(guān)系，因此潤滑劑在PVC管材配方中具有十分重要的作用?？寡躞w系對管材的使用壽命，抗老化性能有很大的影響。能夠在加工生產(chǎn)過程中抑制PVC的氧化老化，因此抗氧劑在PVC管材配方中也具有十分重要的作用。本發(fā)明描述一種以尿嘧啶和鋅形成的化合物為原料，并和潤滑劑，抗氧劑、硬脂酸鋅和硬脂酸鈣進行復(fù)配使用，以制得PVC管材專用復(fù)合穩(wěn)定劑。能較好提升管材生產(chǎn)過程中的流動性，改善了變色性，大大提高了PVC管材的耐老化性能，延長了管材的使用壽命，這種配方未見報道。技術(shù)實現(xiàn)要素：一種新型環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用，其特征在于，制備步驟如下：步驟一，尿嘧啶鋅鹽的制備以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取尿嘧啶鋅：尿嘧啶15-30份蒸餾水100份濃氨水50-60份六水合硝酸鋅20-40份2-異丙醇70-100份按上述配比先將尿嘧啶和蒸餾水加入到500ml錐形瓶中，攪拌加熱至60℃，直至尿嘧啶完全溶解，然后加入濃氨水，溶液冷卻至室溫。在攪拌狀態(tài)下，順次向此溶液中加入六水合硝酸鋅和2-異丙醇，反應(yīng)1h后得到白色沉淀，最后用乙醇進行洗滌，烘干得到目的產(chǎn)物；步驟二，尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方復(fù)配制取尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑：尿嘧啶鋅2-20份輔助穩(wěn)定劑1-5份潤滑劑10-20份抗氧劑0-5份硬脂酸鋅10-20份硬脂酸鈣1-10份吸酸劑10-50份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機混合均勻，以獲得尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。1.如權(quán)利要求1一種新型環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用，其特征在于：所述的尿嘧啶為工業(yè)級。2.如權(quán)利要求1一種新型環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用，其特征在于：所述的蒸餾水為工業(yè)級。3.如權(quán)利要求1一種新型環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用，其特征在于：所述的濃氨水為工業(yè)級。4.如權(quán)利要求1一種新型環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用，其特征在于：所述的六水合硝酸鋅為工業(yè)級。5.如權(quán)利要求1一種新型環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用，其特征在于：所述的2-異丙醇為工業(yè)級。6.如權(quán)利要求1一種新型環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用，其特征在于：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、β-二酮及鹽、乙酰丙酮鹽、單雙季戊四醇、氨基脲嘧啶及鹽、脲嘧啶鋅鹽、脲嘧啶羧酸鋅、二氫吡啶衍生物、含氮氨基化合物、巴豆酸酯衍生物、大豆蛋白衍生物、胰島素衍生物、重氮衍生物、含多羥基化合物、抗氧劑1010、1076、268、光穩(wěn)定劑，一種或多種組合物中的一種或一種以上按任意比例混合。7.如權(quán)利要求1所述的一種新型環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用，其特征在于：所述的潤滑劑為外潤滑劑和內(nèi)潤滑劑，硬脂酸丁酯、季戊四醇硬脂酸酯、脂肪酸復(fù)合酯、硬脂酸、液體白蠟、固體石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、合成蠟、費托蠟、微晶蠟、植物蠟、礦物蠟和季戊四醇復(fù)合酯中的一種或一種以上按任意比例混合的混合物。8.如權(quán)利要求1所述的一種新型環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用，其特征在于：所述的抗氧劑為抗氧劑1010、1076、抗氧劑264、抗氧劑168中的任意一種。上述技術(shù)方案采用合成的尿嘧啶鋅為主要熱穩(wěn)定劑和有機輔助熱穩(wěn)定劑、潤滑劑復(fù)配使用，在適當(dāng)范圍內(nèi)可大幅提高氰脲酸鋅的熱穩(wěn)定性，通用性強，改善了PVC塑料加工中的流動性和制品的脫模性，防止在機內(nèi)或模具內(nèi)因粘著而無法工作或產(chǎn)生缺陷，同時也提高了PVC管材的耐老化性能。具體實施方式實施例一步驟一，尿嘧啶鋅鹽的制備以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取尿嘧啶鋅：尿嘧啶15份蒸餾水100份濃氨水50份六水合硝酸鋅20份2-異丙醇70份按上述配比先將尿嘧啶和蒸餾水加入到500ml錐形瓶中，攪拌加熱至60℃，直至尿嘧啶完全溶解。然后加入濃氨水，溶液冷卻至室溫。在攪拌狀態(tài)下，順次向此溶液中加入六水合硝酸鋅和2-異丙醇，反應(yīng)1h后得到白色沉淀，最后用乙醇進行洗滌，烘干得到目的產(chǎn)物；步驟二，尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方復(fù)配制取尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑：尿嘧啶鋅15份輔助穩(wěn)定劑1份潤滑劑10份抗氧劑1份硬脂酸鋅10份硬脂酸鈣1份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機混合均勻，以獲得尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。PVC管材的制備PVC100份加工助劑1份抗沖改性劑6份填充劑8份鈦白粉1.5份PE蠟0.2份尿嘧啶鋅復(fù)配穩(wěn)定劑3份將混合物在高速捏合機中捏合10min，再由單螺桿擠出機擠出管型，經(jīng)真空定徑后冷卻成型，切割、擴口工序后得到新型PVC管材。實施例二步驟一，尿嘧啶鋅鹽的制備以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取尿嘧啶鋅：尿嘧啶20份蒸餾水100份濃氨水50份六水合硝酸鋅25份2-異丙醇80份按上述配比先將尿嘧啶和蒸餾水加入到500ml錐形瓶中，攪拌加熱至60℃，直至尿嘧啶完全溶解，然后加入濃氨水，溶液冷卻至室溫，在攪拌狀態(tài)下，順次向此溶液中加入六水合硝酸鋅和2-異丙醇，反應(yīng)1h后得到白色沉淀，最后用乙醇進行洗滌，烘干得到目的產(chǎn)物；步驟二，尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方復(fù)配制取尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑：尿嘧啶鋅23份輔助穩(wěn)定劑2份潤滑劑12份抗氧劑2份硬脂酸鋅13份硬脂酸鈣3份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機混合均勻，以獲得尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。PVC管材的制備PVC100份加工助劑1份抗沖改性劑6份填充劑8份鈦白粉1.5份PE蠟0.2份尿嘧啶鋅復(fù)配穩(wěn)定劑3份將混合物在高速捏合機中捏合10min，再由雙螺桿擠出機擠出管型，經(jīng)真空定徑后冷卻成型，切割、擴口工序后得到新型PVC管材。實施例三步驟一，尿嘧啶鋅鹽的制備以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取尿嘧啶鋅：尿嘧啶25份蒸餾水100份濃氨水55份六水合硝酸鋅30份2-異丙醇90份按上述配比先將尿嘧啶和蒸餾水加入到500ml錐形瓶中，攪拌加熱至60℃，直至尿嘧啶完全溶解，然后加入濃氨水，溶液冷卻至室溫。在攪拌狀態(tài)下，順次向此溶液中加入六水合硝酸鋅和2-異丙醇，反應(yīng)1h后得到白色沉淀，最后用乙醇進行洗滌，烘干得到目的產(chǎn)物；步驟二，尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方復(fù)配制取尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑：尿嘧啶鋅27份輔助穩(wěn)定劑3份潤滑劑15份抗氧劑3份硬脂酸鋅18份硬脂酸鈣7份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機混合均勻，以獲得尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。PVC管材的制備PVC100份加工助劑1份抗沖改性劑6份填充劑8份鈦白粉1.5份PE蠟0.2份尿嘧啶鋅復(fù)配穩(wěn)定劑3份將混合物在高速捏合機中捏合10min，再由單螺桿擠出機擠出管型，經(jīng)真空定徑后冷卻成型，切割、擴口工序后得到新型PVC管材。實施例四步驟一，尿嘧啶鋅鹽的制備以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方制取尿嘧啶鋅：尿嘧啶30份蒸餾水100份濃氨水60份六水合硝酸鋅40份2-異丙醇100份按上述配比先將尿嘧啶和蒸餾水加入到500ml錐形瓶中，攪拌加熱至60℃，直至尿嘧啶完全溶解。然后加入濃氨水，溶液冷卻至室溫。在攪拌狀態(tài)下，順次向此溶液中加入六水合硝酸鋅和2-異丙醇，反應(yīng)1h后得到白色沉淀，最后用乙醇進行洗滌，烘干得到目的產(chǎn)物。步驟二，尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的制備；以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方復(fù)配制取尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑：尿嘧啶鋅20份輔助穩(wěn)定劑5份潤滑劑20份抗氧劑5份硬脂酸鋅20份硬脂酸鈣10份按上述配比將反應(yīng)物原料用高速攪拌機混合均勻，以獲得尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。PVC管材的制備PVC100份加工助劑1份抗沖改性劑6份填充劑8份鈦白粉1.5份PE蠟0.2份尿嘧啶鋅復(fù)配穩(wěn)定劑3份將混合物在高速捏合機中捏合10min，再由單螺桿擠出機擠出管型，經(jīng)真空定徑后冷卻成型，切割、擴口工序后得到新型PVC管材。對比例一以總反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照下述配方復(fù)配制取硬脂酸鋅復(fù)合穩(wěn)定劑：硬脂酸鋅20份硬脂酸鈣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混合均勻，以獲得硬脂酸鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。PVC管材的制備PVC100份加工助劑1份抗沖改性劑6份填充劑8份鈦白粉1.5份PE蠟0.2份硬脂酸鋅復(fù)配穩(wěn)定劑3份將混合物在高速捏合機中捏合10min，再由單螺桿擠出機擠出管型，經(jīng)真空定徑后冷卻成型，切割、擴口工序后得到新型PVC管材。剛果紅法剛果紅法是測試PVC靜態(tài)熱穩(wěn)定性，它反映了該熱穩(wěn)定劑對PVC的長期穩(wěn)定性，將試樣維持在材料規(guī)定的測試溫度，測定分解出HCl導(dǎo)致剛果紅試紙下邊緣開始變藍時所經(jīng)過的時間，即為穩(wěn)定時間，按GB/T2917.1-2002測試控制油浴溫度為180±1,對每個樣品進行三次剛果紅測試，取平均值，測試結(jié)果如表2所示：初始變色時間/min完全變色時間/min實施例136.238.0實施例237.839.1實施例338.239.5實施例440.142.3對比例135.837.2從上表可以看出本發(fā)明，該方法制備的PVC穩(wěn)定劑比傳統(tǒng)的穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定性能要好，并且生產(chǎn)方法簡單，成本低，對環(huán)境無污染，因此有望替代傳統(tǒng)的穩(wěn)定劑成為無毒、廉價、高效的新型PVC穩(wěn)定劑。根據(jù)上述實施例和對比例的耐熱性時間可以看出，本發(fā)明的環(huán)保PVC管材專用尿嘧啶鋅復(fù)合穩(wěn)定劑能較好的提高PVC制品的耐熱性能，這表明該體系中尿嘧啶鋅、輔助熱穩(wěn)定劑和抗氧劑添加比例較為合適，并且體系中的潤滑劑組分對PVC加工過程中的流動性也起到了一定的改善作用，提高了PVC管材制品的加工熱穩(wěn)定性和加工流動性，使得產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量變好，同時也提高了外觀質(zhì)量，制品的耐老化性能也得到了提高延長了使用壽命，是一種較好的適用PVC管材專用氰脲酸復(fù)合穩(wěn)定劑的制備與應(yīng)用。當(dāng)前第1頁1 2 3