本发明涉及有机化合物合成
技术领域：
，具体设计一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用。
背景技术：
：聚氯乙烯[poly(vinylchoride)，PVC]是世界上用量最大的五大合成树脂之一，是由氯乙烯单体经自由基聚合反应生成的热塑性线性聚合物。PVC材料具有高强度、价格低廉，耐化学腐蚀性好、电绝缘性好以及难燃烧等优点，而且容易加工，可通过模压、层合、注塑等多种方式进行加工，广泛应用于工程建筑、食品包装、电气等行业的硬质和软制品。随着应用领域的进一步扩展，对PVC的需求将继续增加。PVC异型材是我国PVC硬制品的主要品种之一，占PVC数值总消耗量的22.9%并以每年平均7%以上的速度增长，生产能力近2800kt，2003年产量1500kt，销量超过1300kt，预计2005年市场需求将达到1500～1600kt。尽管PVC本身具有优越的性能，但由于PVC高分子链结构中含有支化点、双键和引发剂残基等不稳定因素的存在，使得PVC分子链上的氯容易从分子链上脱出，加热至140℃时便会分解释放出氯化氢。随着加热时间延长或者温度升高，HCL大量脱出并积累在材料中，由于HCL对PVC降解具有催化作用，使得PVC降解速度大大加快，脱出HCL后分子链中大量形成具有生色的共轭双键，制品出现颜色急剧加深，物理机械性能下降的现象，甚至碳化直至丧生使用价值。因此，在PVC制品进行成型加工时，必须使用热稳定剂。PVC行业中比较常用的热稳定剂有铅盐、有机锡类、金属皂类、稀土类以及钙锌类等稳定剂。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。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。尿嘧啶锌复合稳定剂与PVC树脂加工过程中有很好的分散性、相容性、加工流动性，适应性广，制品表面光洁度优；热稳定性优良，初期色相小，无析出现象；不含重金属及其他有毒成分，无硫化现象；刚果红测试时间长，具有优良的电绝缘性，无杂质，具有高效耐候性；相比于硬脂酸锌，尿嘧啶锌复合稳定剂可提高锌含量，并有很好的抑制“锌烧”的效果。PVC配方体系设定和各种助剂的选取是保证PVC型材品质的重要因素，配方中除稳定体系外，润滑体系对管材的加工性能及制品的外观和各项物性指标有很大影响。PVC管材加工过程和制品的很多缺陷，都和润滑剂的选取和配比有着密切关系，因此润滑剂在PVC管材配方中具有十分重要的作用。抗氧体系对管材的使用寿命，抗老化性能有很大的影响。能够在加工生产过程中抑制PVC的氧化老化，因此抗氧剂在PVC管材配方中也具有十分重要的作用。本发明描述一种以尿嘧啶和锌形成的化合物为原料，并和润滑剂，抗氧剂、硬脂酸锌和硬脂酸钙进行复配使用，以制得PVC管材专用复合稳定剂。能较好提升管材生产过程中的流动性，改善了变色性，大大提高了PVC管材的耐老化性能，延长了管材的使用寿命，这种配方未见报道。技术实现要素：一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于，制备步骤如下：步骤一，尿嘧啶锌盐的制备以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取尿嘧啶锌：尿嘧啶15-30份蒸馏水100份浓氨水50-60份六水合硝酸锌20-40份2-异丙醇70-100份按上述配比先将尿嘧啶和蒸馏水加入到500ml锥形瓶中，搅拌加热至60℃，直至尿嘧啶完全溶解，然后加入浓氨水，溶液冷却至室温。在搅拌状态下，顺次向此溶液中加入六水合硝酸锌和2-异丙醇，反应1h后得到白色沉淀，最后用乙醇进行洗涤，烘干得到目的产物；步骤二，尿嘧啶锌复合稳定剂的制备；以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取尿嘧啶锌复合稳定剂：尿嘧啶锌2-20份辅助稳定剂1-5份润滑剂10-20份抗氧剂0-5份硬脂酸锌10-20份硬脂酸钙1-10份吸酸剂10-50份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，以获得尿嘧啶锌复合稳定剂。1.如权利要求1一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于：所述的尿嘧啶为工业级。2.如权利要求1一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于：所述的蒸馏水为工业级。3.如权利要求1一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于：所述的浓氨水为工业级。4.如权利要求1一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于：所述的六水合硝酸锌为工业级。5.如权利要求1一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于：所述的2-异丙醇为工业级。6.如权利要求1一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于：所述的辅助稳定剂为亚磷酸酯，主要有亚磷酸三苯酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸三壬基苯酯、亚磷酸三辛酯、β-二酮及盐、乙酰丙酮盐、单双季戊四醇、氨基脲嘧啶及盐、脲嘧啶锌盐、脲嘧啶羧酸锌、二氢吡啶衍生物、含氮氨基化合物、巴豆酸酯衍生物、大豆蛋白衍生物、胰岛素衍生物、重氮衍生物、含多羟基化合物、抗氧剂1010、1076、268、光稳定剂，一种或多种组合物中的一种或一种以上按任意比例混合。7.如权利要求1所述的一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于：所述的润滑剂为外润滑剂和内润滑剂，硬脂酸丁酯、季戊四醇硬脂酸酯、脂肪酸复合酯、硬脂酸、液体白蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、合成蜡、费托蜡、微晶蜡、植物蜡、矿物蜡和季戊四醇复合酯中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。8.如权利要求1所述的一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010、1076、抗氧剂264、抗氧剂168中的任意一种。上述技术方案采用合成的尿嘧啶锌为主要热稳定剂和有机辅助热稳定剂、润滑剂复配使用，在适当范围内可大幅提高氰脲酸锌的热稳定性，通用性强，改善了PVC塑料加工中的流动性和制品的脱模性，防止在机内或模具内因粘着而无法工作或产生缺陷，同时也提高了PVC管材的耐老化性能。具体实施方式实施例一步骤一，尿嘧啶锌盐的制备以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取尿嘧啶锌：尿嘧啶15份蒸馏水100份浓氨水50份六水合硝酸锌20份2-异丙醇70份按上述配比先将尿嘧啶和蒸馏水加入到500ml锥形瓶中，搅拌加热至60℃，直至尿嘧啶完全溶解。然后加入浓氨水，溶液冷却至室温。在搅拌状态下，顺次向此溶液中加入六水合硝酸锌和2-异丙醇，反应1h后得到白色沉淀，最后用乙醇进行洗涤，烘干得到目的产物；步骤二，尿嘧啶锌复合稳定剂的制备；以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取尿嘧啶锌复合稳定剂：尿嘧啶锌15份辅助稳定剂1份润滑剂10份抗氧剂1份硬脂酸锌10份硬脂酸钙1份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，以获得尿嘧啶锌复合稳定剂。PVC管材的制备PVC100份加工助剂1份抗冲改性剂6份填充剂8份钛白粉1.5份PE蜡0.2份尿嘧啶锌复配稳定剂3份将混合物在高速捏合机中捏合10min，再由单螺杆挤出机挤出管型，经真空定径后冷却成型，切割、扩口工序后得到新型PVC管材。实施例二步骤一，尿嘧啶锌盐的制备以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取尿嘧啶锌：尿嘧啶20份蒸馏水100份浓氨水50份六水合硝酸锌25份2-异丙醇80份按上述配比先将尿嘧啶和蒸馏水加入到500ml锥形瓶中，搅拌加热至60℃，直至尿嘧啶完全溶解，然后加入浓氨水，溶液冷却至室温，在搅拌状态下，顺次向此溶液中加入六水合硝酸锌和2-异丙醇，反应1h后得到白色沉淀，最后用乙醇进行洗涤，烘干得到目的产物；步骤二，尿嘧啶锌复合稳定剂的制备；以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取尿嘧啶锌复合稳定剂：尿嘧啶锌23份辅助稳定剂2份润滑剂12份抗氧剂2份硬脂酸锌13份硬脂酸钙3份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，以获得尿嘧啶锌复合稳定剂。PVC管材的制备PVC100份加工助剂1份抗冲改性剂6份填充剂8份钛白粉1.5份PE蜡0.2份尿嘧啶锌复配稳定剂3份将混合物在高速捏合机中捏合10min，再由双螺杆挤出机挤出管型，经真空定径后冷却成型，切割、扩口工序后得到新型PVC管材。实施例三步骤一，尿嘧啶锌盐的制备以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取尿嘧啶锌：尿嘧啶25份蒸馏水100份浓氨水55份六水合硝酸锌30份2-异丙醇90份按上述配比先将尿嘧啶和蒸馏水加入到500ml锥形瓶中，搅拌加热至60℃，直至尿嘧啶完全溶解，然后加入浓氨水，溶液冷却至室温。在搅拌状态下，顺次向此溶液中加入六水合硝酸锌和2-异丙醇，反应1h后得到白色沉淀，最后用乙醇进行洗涤，烘干得到目的产物；步骤二，尿嘧啶锌复合稳定剂的制备；以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取尿嘧啶锌复合稳定剂：尿嘧啶锌27份辅助稳定剂3份润滑剂15份抗氧剂3份硬脂酸锌18份硬脂酸钙7份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，以获得尿嘧啶锌复合稳定剂。PVC管材的制备PVC100份加工助剂1份抗冲改性剂6份填充剂8份钛白粉1.5份PE蜡0.2份尿嘧啶锌复配稳定剂3份将混合物在高速捏合机中捏合10min，再由单螺杆挤出机挤出管型，经真空定径后冷却成型，切割、扩口工序后得到新型PVC管材。实施例四步骤一，尿嘧啶锌盐的制备以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取尿嘧啶锌：尿嘧啶30份蒸馏水100份浓氨水60份六水合硝酸锌40份2-异丙醇100份按上述配比先将尿嘧啶和蒸馏水加入到500ml锥形瓶中，搅拌加热至60℃，直至尿嘧啶完全溶解。然后加入浓氨水，溶液冷却至室温。在搅拌状态下，顺次向此溶液中加入六水合硝酸锌和2-异丙醇，反应1h后得到白色沉淀，最后用乙醇进行洗涤，烘干得到目的产物。步骤二，尿嘧啶锌复合稳定剂的制备；以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取尿嘧啶锌复合稳定剂：尿嘧啶锌20份辅助稳定剂5份润滑剂20份抗氧剂5份硬脂酸锌20份硬脂酸钙10份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，以获得尿嘧啶锌复合稳定剂。PVC管材的制备PVC100份加工助剂1份抗冲改性剂6份填充剂8份钛白粉1.5份PE蜡0.2份尿嘧啶锌复配稳定剂3份将混合物在高速捏合机中捏合10min，再由单螺杆挤出机挤出管型，经真空定径后冷却成型，切割、扩口工序后得到新型PVC管材。对比例一以总反应物的质量为基准，按照下述配方复配制取硬脂酸锌复合稳定剂：硬脂酸锌20份硬脂酸钙10份辅助稳定剂5份润滑剂20份抗氧剂5份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机混合均匀，以获得硬脂酸锌复合稳定剂。PVC管材的制备PVC100份加工助剂1份抗冲改性剂6份填充剂8份钛白粉1.5份PE蜡0.2份硬脂酸锌复配稳定剂3份将混合物在高速捏合机中捏合10min，再由单螺杆挤出机挤出管型，经真空定径后冷却成型，切割、扩口工序后得到新型PVC管材。刚果红法刚果红法是测试PVC静态热稳定性，它反映了该热稳定剂对PVC的长期稳定性，将试样维持在材料规定的测试温度，测定分解出HCl导致刚果红试纸下边缘开始变蓝时所经过的时间，即为稳定时间，按GB/T2917.1-2002测试控制油浴温度为180±1,对每个样品进行三次刚果红测试，取平均值，测试结果如表2所示：初始变色时间/min完全变色时间/min实施例136.238.0实施例237.839.1实施例338.239.5实施例440.142.3对比例135.837.2从上表可以看出本发明，该方法制备的PVC稳定剂比传统的稳定剂热稳定性能要好，并且生产方法简单，成本低，对环境无污染，因此有望替代传统的稳定剂成为无毒、廉价、高效的新型PVC稳定剂。根据上述实施例和对比例的耐热性时间可以看出，本发明的环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂能较好的提高PVC制品的耐热性能，这表明该体系中尿嘧啶锌、辅助热稳定剂和抗氧剂添加比例较为合适，并且体系中的润滑剂组分对PVC加工过程中的流动性也起到了一定的改善作用，提高了PVC管材制品的加工热稳定性和加工流动性，使得产品的内在质量变好，同时也提高了外观质量，制品的耐老化性能也得到了提高延长了使用寿命，是一种较好的适用PVC管材专用氰脲酸复合稳定剂的制备与应用。当前第1页1 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