一种稀土热稳定剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种稀土热稳定剂及其制备方法，稀土热稳定剂是以镧铈共生稀土氧化物和脂肪族羧酸为原料，采用直接熔融法合成的。制备步骤包括：首先将脂肪族羧酸加入反应釜加热，然后向反应釜中投入镧铈共生稀土氧化物，控制稀土金属离子与脂肪族二元羧酸的物质的量之比为（1.01～1.15）∶1.5，滴加催化剂过氧化氢，加入正丁醇，密封反应釜，反应0.5～2.5h，最后打开反应釜投料口，降温至80℃，出料，降至室温后粉碎、研磨，制得稀土热稳定剂。该稀土热稳定剂与PVC的相容性良好，热稳定效果好。制备方法工艺简单，无三废污染，反应原料转化率高。
【专利说明】一种稀土热稳定剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于PVC热稳定剂领域，涉及一种稀土热稳定剂，还涉及稀土热稳定剂的 制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，国内PVC热稳定剂以铅盐类稳定剂占主导，但是铅盐会对人类身体健康和 环境造成危害，并已禁止在供水管的UPVC中使用，其用量必将逐步减少。新型环保热稳定 剂的研发至关重要。
[0003] 稀土热稳定剂作为我国特有的一类PVC热稳定剂，属于环保热稳定剂产品，其热 稳定性能优良，而且无毒环保，具有广泛的应用前景。稀土热稳定剂的合成工艺主要有复分 解法、皂化法和直接熔融法。复分解法反应必须在相当稀释的条件下进行，反应速度缓慢， 工业废水较多，成本较高。皂化法生产工艺需要两阶段加碱，操作较复杂，对工艺过程控制 要求严格。直接熔融法是在催化剂存在下，加热并搅拌脂肪酸与稀土氧化物的混合物，一 步合成脂肪酸稀土化合物，该方法所需要的试剂种类少，工艺及设备简单，产品成本低，"三 废"少，能耗少，是一种有效的合成稀土热稳定剂的方法，相关专利也有报道，例如发明专利 CN101935430A (-种聚氯乙烯用长效稀土热稳剂及其应用）公布了一种采用直接熔融法合 成的稀土热稳定剂，采用脂肪族一元羧酸和多元酸(二元羧酸和/或三元羧酸和/或四元羧 酸和/或五元羧酸）作为有机组分与La 3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+稀土离子合成系列稀土热稳定剂； 发明专利CN102061042A (-种用于PVC的稀土热稳定、促塑化剂和PVC的复合助剂及其制 备方法）采用脂肪族羧酸、稀土氧化物、催化剂为原料采用直接法合成了稀土热稳定剂，上 述专利均采用简单的直接熔融法成功制备了稀土热稳定剂。与复分解法和皂化法相比，采 用直接熔融法制备的稀土热稳定剂存在转化率低的弊端，一般的，转化率在60%左右，制备 的稀土热稳定剂产品中存在大量未反应的稀土氧化物和脂肪族羧酸，从而造成稀土热稳定 剂产品的热稳定性能下降，而且其与PVC基体的结合力不好，影响PVC制品的性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种稀土热稳定剂，该稀土热稳定 剂与PVC的相容性良好，可大幅度提高PVC的热稳定性，可应用于PVC加工业。
[0005] 本发明的另一目的是提供一种稀土热稳定剂的制备方法，该方法工艺简单，无三 废污染，反应原料转化率高。
[0006] 为实现以上目的，本发明采用的技术方案为： 一种稀土热稳定剂及其制备方法，其特征在于，所述稀土热稳定剂是以镧铈共生稀土 氧化物和脂肪族羧酸为主要原料，采用直接熔融法合成的， 所述制备方法包括以下步骤： (1) 将脂肪族羧酸加入反应釜中，搅拌，120?160°C下加热2h ; (2) 向反应釜中投入镧铈共生稀土氧化物，控制稀土金属离子与脂肪族二元羧酸的物 质的量之比为（I. Ol?I. 15): I. 5,搅拌lh，然后滴加催化剂过氧化氢，持续搅拌，再一次性 加入正丁醇，密封反应釜，反应〇. 5?2. 5h ; (3)打开反应釜投料口，使反应副产物自然挥发，降温至80°C，出料，在储料罐中降至室 温，粉碎，研磨，制得稀土热稳定剂。
[0007] 优选的，所述镧铈共生稀土氧化物为稀土矿初步分离的工业级镧铈混合稀土氧化 物。
[0008] 优选的，所述脂肪族羧酸为脂肪族一元羧酸、脂肪族二元羧酸的一种或几种的混 合物。
[0009] 优选的，所述脂肪族一元羧酸为脂肪族一元羧酸为含碳原子个数为8?18的而且 具有直链结构的脂肪族一元羧酸。
[0010] 优选的，所述脂肪族二元羧酸为含碳原子个数为6?26的而且具有直链结构的脂 肪族二元羧酸。
[0011] 优选的，所述过氧化氢的加入量为脂肪族二元羧酸质量的6%。
[0012] 优选的，所述正丁醇的加入量为脂肪族二元羧酸质量的4%。
[0013] 本发明采用直接熔融法合成工艺，以稀土矿初步分离的工业级镧铈共生稀土和脂 肪族二元羧酸为主要反应原料，制备稀土热稳定剂，直接熔融法合成工艺简单，操作简便， 无三废污染，绿色环保，两种原料成本低，可降低生产成本，市场竞争优势明显。本发明采用 控制物料比例的方法，有目的的在合成时是控制稀土离子过量，稀土离子大部分可以与脂 肪族羧酸发生反应生成稀土有机酸盐，过量稀土离子以游离粒子形式存在于反应体系中， 可包覆于稀土有机酸盐表面，这层稀土离子薄膜有助于提高稀土有机酸盐与PVC基体的相 容性，提高热稳定剂的分散性，并且稀土离子能够对无机粉体进行表面改性，发挥偶联剂、 增塑剂、润滑剂的作用，提高PVC复合材料的力学性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明实施例1稀土热稳定剂的IR光谱图； 图2为本发明实施例1稀土热稳定剂的DSC图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
[0016] 实施例1 一种稀土热稳定剂的制备步骤如下： (1) 将硬脂酸加入反应釜中，搅拌，120°c下加热2h ; (2) 向反应釜中投入镧铈共生稀土氧化物，控制稀土金属离子与硬脂酸的物质的量之 比为I. I :1. 5,搅拌lh，然后滴加催化剂过氧化氢(加入量为硬脂酸质量的6%)，持续搅拌， 再一次性加入正丁醇(加入量为硬脂酸质量的4%)，密封反应釜，反应2. 5 h ; (3) 打开反应釜投料口，使反应副产物自然挥发，降温至80°C，出料，在储料罐中降至室 温，粉碎，研磨，制得稀土热稳定剂。
[0017] 为了验证实施例1制备的稀土热稳定剂的性能，进行了 IR、DSC、转化率、热稳定性 和力学性能测试。（1)转化率计算：将产物置于热乙醇中搅拌溶解，趁热过滤，将不溶于热 乙醇的固体烘干称重，计算硬脂酸转化率。转化率计算式如下：
【权利要求】
1. 一种稀土热稳定剂及其制备方法，其特征在于，所述稀土热稳定剂是以镧铈共生稀 土氧化物和脂肪族羧酸为主要原料，采用直接熔融法合成的， 所述制备方法包括以下步骤： (1) 将脂肪族羧酸加入反应釜中，搅拌，120?160°C下加热2h ; (2) 向反应釜中投入镧铈共生稀土氧化物，控制稀土金属离子与脂肪族二元羧酸的物 质的量之比为（1. 01?1. 15): 1. 5,搅拌lh，然后滴加催化剂过氧化氢，持续搅拌，再一次性 加入正丁醇，密封反应釜，反应〇. 5?2. 5h ; (3) 打开反应釜投料口，使反应副产物自然挥发，降温至80°C，出料，在储料罐中降至室 温，粉碎，研磨，制得稀土热稳定剂。
2. 根据权利要求1所述的稀土热稳定剂及其制备方法，其特征在于，所述镧铈共生稀 土氧化物为稀土矿初步分离的工业级镧铈混合稀土氧化物。
3. 根据权利要求1所述的稀土热稳定剂及其制备方法，其特征在于，所述脂肪族羧酸 为脂肪族一元羧酸、脂肪族二元羧酸的一种或几种的混合物。
4. 根据权利要求3所述的稀土热稳定剂及其制备方法，其特征在于，所述脂肪族一元 羧酸为脂肪族一元羧酸为含碳原子个数为8?18的而且具有直链结构的脂肪族一元羧酸。
5. 根据权利要求3所述的稀土热稳定剂及其制备方法，其特征在于，所述脂肪族二元 羧酸为含碳原子个数为6?26的而且具有直链结构的脂肪族二元羧酸。
6. 根据权利要求1所述的稀土热稳定剂及其制备方法，其特征在于，所述过氧化氢的 加入量为脂肪族二元羧酸质量的6%。
7. 根据权利要求1所述的稀土热稳定剂及其制备方法，其特征在于，所述正丁醇的加 入量为脂肪族二元羧酸质量的4%。
【文档编号】C08L27/06GK104311875SQ201410663886
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】李军伟 申请人:天津儒创新材料科技有限公司