本发明涉及化学稳定剂
技术领域：
，具体设计羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造。
背景技术：
：聚氯乙烯是最常见的五大通用塑料之一，广泛应用于建筑、电讯、交通、电子、化工、包装等行业。目前全球PVC树脂生产企业大约有160余家，总生产能力为3680万吨左右，我国的生产能力为300万吨(不包括台湾地区)，目前世界产能增长速度平均为4%/年左右。从消费区域来看，目前消费量较大的地区是亚洲，大约在925万吨/年左右。目前世界消费年增长率约3％，其中亚洲消费增长最快，在6％～7％之间。PVC在热加工过程中结构容易发生变化，稳定性差。PVC的加工温度为180℃左右，在不加助剂情况下，PVC在100～120℃就会分解，200℃会迅速脱去氯化氢。脱氯化氢作用是加工过程中的主要反应，它首先会导致变色。PVC树脂在受热时显示一系列的特征颜色，由正常的无色透明状逐渐转变为淡黄、黄色、黄橙色、橙红色、直至棕褐色。如果继续受热就会发生聚合物链的断裂，导致机械性能和耐化学性逐步下降，与此同时伴随着产生交联，到了后期则以交联占主导地位。所以，聚氯乙烯在加工中必须加入一定量的热稳定剂，以防止和抑制树脂的变色、降解。热稳定剂的种类较多，常用的主要有铅盐类稳定剂、金属皂类稳定剂、有机锡稳定剂、复合稳定剂等四大类，其中铅盐类稳定剂曾是PVC最常用的热稳定剂，价格低廉，热稳定性好，但其毒性大，易对环境造成污染。有机锡类和金属皂类是目前较常用的无毒稳定剂。有机锡类价格高昂，考虑经济成本效益，其应用受到限制。金属皂类单独使用效果差，通常将主、辅金属皂和辅助稳定剂进行复配，获得复合热稳定剂。其中钙锌类热稳定剂不但可以取代铅镉盐类有毒稳定剂，而且具有相当好的热稳定性、光稳定性和透明性及着色力，是一种良好的无毒稳定剂。但由于钙锌稳定剂与PVC发生稳定反应后生成的产物是氯化锌，这种物质对PVC降解具有强烈的催化作用，PVC会在短时间内发生恶性降解而变黑焦化，称为“锌烧”现象。并且钙锌稳定剂在使用的过程中会出现易析出，易结垢，长期稳定性不好的特点。正是由于这些特点，在一定程度上限制了钙锌稳定剂的使用。随着PVC制品的不断发展以及热稳定剂的不断改进，PVC热稳定剂的环保化已成为不可逆转的发展趋势。有机稳定剂由于不含重金属，因而成为了现在研究的一大热门，这其中的含氮类有机热稳定剂在有机热稳定剂中稳定效果尤为突出。三羟甲基氨基甲烷是一种典型的含氮类有机物，并且也是一种羟基脂肪类化合物。这种有机物最大的特点是本身具有较为优秀的热稳定性，且由于羟基的存在，使其能够较为容易的生成锌盐，称为羟基脂肪锌基。羟基脂肪锌基作为一种有机盐类，在制备工艺和条件上简单，较为容易实现，并且在作为PVC热稳定剂使用时不会出现“锌烧”的现象。更不会出现钙锌稳定剂那种易析出，易结垢的现象。长期稳定性更好，环保无毒，对PVC的发展有着重要的意义。技术实现要素：本发明的目的是设计羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，该PVC稳定剂热稳定性高，不含重金属，环保无毒。本发明采用的技术方案如下：1.羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于，制备步骤如下：以总反应物的质量为基准，按照下述配方先制备三羟甲基氨基甲烷：硝基甲烷10-20份甲醛30-60份氢氧化钙5-10份盐酸10-20份氢氧化钠5-10份按上述配比先将硝基甲烷及氢氧化钙溶液加入到250ml三口烧瓶中，并开始搅拌，待搅拌均匀后滴加甲醛，保持反应温度为40-50℃，滴加完后继续搅拌反应30min，随后在75℃下蒸馏，以得到母液，然后在母液中投入铁粉和盐酸，升温到90-100℃，继续搅拌反应4h，最后加入氢氧化钠碱化，并进行蒸馏，结晶，精制操作，以获得纯度较高的三羟甲基氨基甲烷。羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制备：三羟甲基氨基甲烷10-20份硬脂酸锌30-60份无水乙醇50-100份按上述配比先将三羟甲基氨基甲烷，无水乙醇加入到250ml三口烧瓶中，而后进行搅拌升温，待温度达到50℃后加入硬脂酸锌，搅拌反应1h，而后进行过滤，结晶，精制操作，得到羟基脂肪锌基稳定剂。2.如权利要求1所述的羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于：所述的三羟甲基氨基甲烷合成路线如下：2.1羟甲基化：2.2还原：。3.如权利要求1所述的羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于：所述的硝基甲烷为分析纯级别。4.如权利要求1所述的羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于：所述的甲醛为分析纯级别。5.如权利要求1所述的羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于：所述的氢氧化钙为分析纯级别。6.如权利要求1所述的羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于：所述的盐酸浓度为2mol/L(分析纯级别)。7.如权利要求1所述的羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于：所述的氢氧化钠浓度为2mol/L(分析纯级别)。8.如权利要求1所述的羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于：所述的硬脂酸锌为分析纯级别。9.如权利要求1所述的羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于：所述的无水乙醇为分析纯级别。上述技术方案得到的羟基脂肪锌基PVC稳定剂，在应用于PVC制品行业时，比目前常见的钙锌稳定剂热稳定性更好，且能改善一般常见的钙锌稳定剂易析出，易结垢，易锌烧，长期稳定性不好的特点，是一种具有较高实用价值的工艺。具体实施方式实施例一以总反应物的质量为基准，按照下述配方先制备三羟甲基氨基甲烷：硝基甲烷10份甲醛30份氢氧化钙5份盐酸10份氢氧化钠5份按上述配比先将硝基甲烷及氢氧化钙溶液加入到250ml三口烧瓶中，并开始搅拌，待搅拌均匀后滴加甲醛，保持反应温度为40-50℃，滴加完后继续搅拌反应30min，随后在75℃下蒸馏，以得到母液。然后在母液中投入铁粉和盐酸，升温到90-100℃，继续搅拌反应4h，最后加入氢氧化钠碱化，并进行蒸馏，结晶，精制操作，以获得纯度较高的三羟甲基氨基甲烷。羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制备：三羟甲基氨基甲烷10份硬脂酸锌30份无水乙醇50份按上述配比先将三羟甲基氨基甲烷，无水乙醇加入到250ml三口烧瓶中，而后进行搅拌升温，待温度达到50℃后加入硬脂酸锌，搅拌反应1h，而后进行过滤，结晶，精制操作，得到羟基脂肪锌基稳定剂。实验及性能测试按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和制备的羟基脂肪锌基PVC稳定剂混合：PVC100份增塑剂50份填充剂50份羟基脂肪锌基PVC稳定剂3.6份按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的羟基脂肪锌基PVC稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。实施例二羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于，制备步骤如下：以总反应物的质量为基准，按照下述配方先制备三羟甲基氨基甲烷：硝基甲烷12份甲醛36份氢氧化钙7份盐酸12份氢氧化钠7份按上述配比先将硝基甲烷及氢氧化钙溶液加入到250ml三口烧瓶中，并开始搅拌，待搅拌均匀后滴加甲醛，保持反应温度为40-50℃，滴加完后继续搅拌反应30min，随后在75℃下蒸馏，以得到母液，然后在母液中投入铁粉和盐酸，升温到90-100℃，继续搅拌反应4h，最后加入氢氧化钠碱化，并进行蒸馏，结晶，精制操作。以获得纯度较高的三羟甲基氨基甲烷。羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制备：三羟甲基氨基甲烷12份硬脂酸锌36份无水乙醇60份按上述配比先将三羟甲基氨基甲烷，无水乙醇加入到250ml三口烧瓶中，而后进行搅拌升温，待温度达到50℃后加入硬脂酸锌，搅拌反应1h，而后进行过滤，结晶，精制操作，得到羟基脂肪锌基稳定剂。实验及性能测试按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和制备的羟基脂肪锌基PVC稳定剂混合：PVC100份增塑剂50份填充剂50份羟基脂肪锌基PVC稳定剂3.6份按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的羟基脂肪锌基PVC稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。实施例三羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于，制备步骤如下：以总反应物的质量为基准，按照下述配方先制备三羟甲基氨基甲烷：硝基甲烷15份甲醛45份氢氧化钙8份盐酸15份氢氧化钠8份按上述配比先将硝基甲烷及氢氧化钙溶液加入到250ml三口烧瓶中，并开始搅拌，待搅拌均匀后滴加甲醛，保持反应温度为40-50℃，滴加完后继续搅拌反应30min，随后在75℃下蒸馏，以得到母液，然后在母液中投入铁粉和盐酸，升温到90-100℃，继续搅拌反应4h，最后加入氢氧化钠碱化，并进行蒸馏，结晶，精制操作。以获得纯度较高的三羟甲基氨基甲烷。羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制备：三羟甲基氨基甲烷15份硬脂酸锌45份无水乙醇70份按上述配比先将三羟甲基氨基甲烷，无水乙醇加入到250ml三口烧瓶中，而后进行搅拌升温，待温度达到50℃后加入硬脂酸锌，搅拌反应1h，而后进行过滤，结晶，精制操作，得到羟基脂肪锌基稳定剂。实验及性能测试按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和制备的羟基脂肪锌基PVC稳定剂混合：PVC100份增塑剂50份填充剂50份羟基脂肪锌基PVC稳定剂3.6份按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的羟基脂肪锌基PVC稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。实施例四羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于，制备步骤如下：以总反应物的质量为基准，按照下述配方先制备三羟甲基氨基甲烷：硝基甲烷17份甲醛51份氢氧化钙9份盐酸17份氢氧化钠9份按上述配比先将硝基甲烷及氢氧化钙溶液加入到250ml三口烧瓶中，并开始搅拌，待搅拌均匀后滴加甲醛，保持反应温度为40-50℃，滴加完后继续搅拌反应30min，随后在75℃下蒸馏，以得到母液，然后在母液中投入铁粉和盐酸，升温到90-100℃，继续搅拌反应4h，最后加入氢氧化钠碱化，并进行蒸馏，结晶，精制操作。以获得纯度较高的三羟甲基氨基甲烷。羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制备：三羟甲基氨基甲烷17份硬脂酸锌51份无水乙醇80份按上述配比先将三羟甲基氨基甲烷，无水乙醇加入到250ml三口烧瓶中，而后进行搅拌升温，待温度达到50℃后加入硬脂酸锌，搅拌反应1h，而后进行过滤，结晶，精制操作，得到羟基脂肪锌基稳定剂。实验及性能测试按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和制备的羟基脂肪锌基PVC稳定剂混合：PVC100份增塑剂50份填充剂50份羟基脂肪锌基PVC稳定剂3.6份按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的羟基脂肪锌基PVC稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。实施例五羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制造，其特征在于，制备步骤如下：以总反应物的质量为基准，按照下述配方先制备三羟甲基氨基甲烷：硝基甲烷20份甲醛60份氢氧化钙10份盐酸20份氢氧化钠10份按上述配比先将硝基甲烷及氢氧化钙溶液加入到250ml三口烧瓶中，并开始搅拌，待搅拌均匀后滴加甲醛，保持反应温度为40-50℃，滴加完后继续搅拌反应30min，随后在75℃下蒸馏，以得到母液。然后在母液中投入铁粉和盐酸，升温到90-100℃，继续搅拌反应4h，最后加入氢氧化钠碱化，并进行蒸馏，结晶，精制操作，以获得纯度较高的三羟甲基氨基甲烷。羟基脂肪锌基PVC稳定剂的制备：三羟甲基氨基甲烷20份硬脂酸锌60份无水乙醇100份按上述配比先将三羟甲基氨基甲烷，无水乙醇加入到250ml三口烧瓶中，而后进行搅拌升温，待温度达到50℃后加入硬脂酸锌，搅拌反应1h，而后进行过滤，结晶，精制操作，得到羟基脂肪锌基稳定剂。实验及性能测试按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和制备的羟基脂肪锌基PVC稳定剂混合：PVC100份增塑剂50份填充剂50份羟基脂肪锌基PVC稳定剂3.6份按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的羟基脂肪锌基PVC稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。对比例一按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂混合：PVC100份增塑剂50份填充剂50份按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合。在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。对比例二按照下述配方将PVC、增塑剂、填充剂和钙锌稳定剂混合：PVC100份增塑剂50份填充剂50份钙锌稳定剂3.6份按质量比将PVC、增塑剂、填充剂基本配方物料进行混合，然后分别加入相对PVC质量的钙锌稳定剂，在高速搅拌机中混合3min，而后于180℃在双辊开炼机上混炼5min，拉成厚度1.0mm的样片，制取试片，按下述步骤进行实验：首先，将制取的一组试片放入TZ5043型老化试验箱中进行180℃下的热稳定性测试，每隔5min取出一个试片，比较各试片颜色变化情况，“塑料试片耐热性”的实验结果见表1。实验结果表明，羟基脂肪锌基PVC稳定剂的热稳定性较好，且在试验的过程中没出现析出，结垢，锌烧的现象，环保无毒，对于PVC热稳定剂行业的发展有着重要的意义。表1塑料试片耐热性测试结果表时间/min5101520253035404550实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1对比例2当前第1页1 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