一种塑钢用复合热稳定剂生产系统及其加工工艺的制作方法

本发明涉及热稳定剂的生产技术领域，尤其涉及一种塑钢用复合热稳定剂生产系统及其加工工艺。

背景技术：

pvc、pe是产量和用量最大的通用塑料。世界pvc的产量已超过1亿吨，我国1780万吨。由于pvc热稳定性差及加工困难，在成型加工时必须添加4％左右的热稳定剂，我国每年消耗热稳定剂约70万吨。

传统上热稳定剂以铅盐类热稳定剂为主，由于铅盐类稳定剂的毒性较强，具有生物积累性，并且易生成粉尘，因此，在生产和使用过程中会导致操作人员发生慢性铅中毒，而且废弃后会造成严重的环境污染。随着人们环保意识的提高，尤其欧盟rohs及weee指令及美国、日本、韩国也纷纷出台了相关法规，世界环保组织业已提出要在2015年左右在全球禁止铅热稳定剂的使用；我国信息产业部、发展改革委等部门联合制定《电子信息产品污染控制管理办法》，国家发改委、建设部、卫生部等部委联合下文严禁在全国各上水管材中使用铅盐稳定剂，同时相继出台了多项国家相关标准。目前市场上已经出现系列含铅、镉热稳定剂的替代品如：ca/zn复合稳定剂、稀土稳定剂、有机锡稳定剂。其中，钙锌热稳定剂由于具有无毒、高效的特点，使其成为近年来复合稳定剂中最活跃的领域和最具有竞争力的产品。但钙锌热稳定剂仍存在稳定效果差、初期着色、“锌烧”等缺陷，应用效果不理想，难以取代铅盐热稳定剂，需要辅助热稳定剂协同作用。

经检索，中国专利申请，公开号：cn106565994a，公开日：2017.04.19，公开了一种制塑料管用塑钢用复合热稳定剂及其制备方法。该塑钢用复合热稳定剂由下列重量份的原料制成：碱式亚磷酸钙锌30-70份、硅酸钙锌10-35份、层状双羟基复合金属氧化物20-53份、金属氢氧化物8-32份、表面活性剂2-4份、辅助稳定剂15-35份、润滑剂10-35。上述复合稳定剂的制备方法包括：1)反应合成碱式亚磷酸钙锌；2)表面处理；3)复合；4)成片和破碎。该发明具有良好的稳定性，耐硫化污染，用量少，热稳定性超过传统的铅盐复合稳定剂，具有耐候性好，清模周期长，制品物理性能佳等特点。但该发明的加工工艺中，增加了表面处理的工艺步骤，加工工艺周期较长。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中存在钙锌热稳定剂仍存在稳定效果差、加工工艺周期长等问题，本发明提供了一种塑钢用复合热稳定剂生产系统及其加工工艺。它通过优化产品配方，优化加工工艺，达到提高的稳定效果和降低生产周期目的，而且制得的塑钢用复合热稳定剂应用于塑钢型材时提高了耐寒、耐热、光滑、韧性、耐磨等效果。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种塑钢用复合热稳定剂生产系统，包括依工艺流程依次排列并连接的搅拌装置、压滤装置、干燥装置和粉碎装置；其中：所述压滤装置介于搅拌装置和干燥装置之间；所述压滤装置包括前、后两端的支撑座和连接两支撑座的互相平行的两根支撑梁；所述的前端支撑座上设置有止推板，所述的止推板上设有贯通的进料孔；所述的后端支撑座上水平固定有液压缸，所述的液压缸设有活塞杆，活塞杆的前端固定有压紧板，压紧板位于两个支撑梁之间；所述的两个支撑梁上滑动设置有多个过滤板，所述的过滤板为方框形结构，过滤板的中间设置有滤布，过滤板的前后面上各设有一个环形的密封垫。压滤后能够制得滤饼，去除掉部分自由基的水分，为后续的冻干过程减轻了负担，提高了生产效率；所述干燥装置为真空冷冻干燥装置；塑钢用复合热稳定剂的配料依次经过搅拌装置的搅拌式混合反应、压滤装置的过滤、真空冷冻干燥装置的脱水和粉碎装置的粉碎后，制得成品。

进一步的技术方案，真空冷冻干燥装置包括进出料导轨、冻干仓、冷阱和真空泵；所述进出料导轨和冻干仓内置的导轨接驳；所述冷阱外置于冻干仓一侧，两者通过管道相通；所述真空泵也和冻干仓通过管道相通。

进一步的技术方案，过滤板的两侧面上对称的设有两个支撑滑块；所述的支撑滑块在支撑梁的上表面来回滑动；压紧板的两侧面上对称的设有两个支撑滚轮；所述的支撑滚轮在支撑梁的上表面来回滑动，提高压滤的效率并达到省力的效果。

进一步的技术方案，所述冷阱为在冻干仓两侧对称式设置的2个，提高捕水效率；所述的过滤板的前后端面上设有密封槽，所述的密封垫位于密封槽内，避免有效溶质滤出。

一种塑钢用复合热稳定剂生产系统的加工工艺，所述塑钢用复合热稳定剂配料的组分包括各35～45重量份的一元脂肪酸的钙盐和锌盐、各6～10重量份的石蜡和冰乙酸，以及各6～9重量份的硬脂酰苯甲酰甲烷和辛酰苯甲酰甲烷，相较于现有技术的组分关系，首次采用3组组分均呈1：1的比例，应用于塑钢制品时提高了耐寒、耐热、光滑、韧性、耐磨等预料不到的技术效果，而且使用寿命通过破坏性试验证明，至少提高原使用寿命的15％以上。

进一步的加工工艺，一元脂肪酸的钙盐和锌盐为棕榈酸、月桂酸中的一种或两种，相较于其它一元脂肪酸的钙盐和锌盐，该组合与其它2组的组份的协同作用更加明显，至少提高了耐热的技术效果。

进一步的加工工艺，步骤为：

步骤一、配料：按配方要求将一元脂肪酸的钙盐和锌盐、石蜡、冰乙酸、硬脂酰苯甲酰甲烷和辛酰苯甲酰甲烷称重配料；

步骤二、搅拌：在反应釜中加入水加热后，将配料依次加入反应釜中搅拌；

步骤三、入模：将步骤二的反应物浇注入模具中；

步骤四、速冻：推入速冻库中进行速冻；将反应物进行快速速冻定位，而且产生细小冰晶，为冻干后的多孔状结构打下基础；

步骤五、冻干：再推入真空冷冻干燥仓中进行干燥，冻干后，水蒸气升华留下微孔结构，为下一步的粉碎打下良好的基础，解决了现有技术的烘干后的坚硬的板结状结构不容易粉碎和粉碎细度过大的技术问题；

步骤六：粉碎：将干燥后的物料进行粉碎至规定细度，冻干后稳定剂，理论上讲可以粉碎至任意细度，解决了现有技术细度过大，不容易和pvc型材的母料均匀混合反应的技术问题。

进一步的加工工艺，步骤二中，反应釜加热至60～70℃，搅拌时间30～40min；步骤三入模重量为6～10公斤；步骤四速冻温度为-20～-25℃；步骤五冻干入仓量为：15～20公斤/m²冻干面积；步骤六的规定细度为200～300目；步骤二搅拌时，加水用量为粉料总重的1.5～2.0倍；步骤三物料铺入模具的厚度为4.0～5.0cm；步骤五冻干过程中，冷阱温度控制在-32℃以下。

进一步的加工工艺，冻干的工艺曲线为：

a、升温期：板温0℃～100℃，升温斜率3～4℃/min，100℃保持90～100分钟，抽真空至150pa以内；

b、升华高峰期：板温降温至75～80℃，保持120～140分钟，真空控制在100pa以内；

c、后期：板温降温至55～60℃，保持40～50分钟，真空控制在40pa以内；

d、出仓：曲线物料线和板温线平行保持40分钟后，出仓。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种塑钢用复合热稳定剂生产系统，通过搅拌装置、压滤装置和真空冷冻干燥装置的协同作用，先将配料混合均匀并反应完全，再通过压滤和真空冷冻干燥仓对反应产物进行干燥，冻干后，水蒸气升华留下微孔结构，为下一步的粉碎打下良好的基础，解决了现有技术的烘干后的坚硬的板结状结构不容易粉碎和粉碎细度过大的技术问题，而且，还有将微孔中的有害气体成分用冷阱捕获的预料不到的技术效果，环境友好，提高了塑钢产品的安全性；

(2)本发明的一种塑钢用复合热稳定剂生产系统，增加压滤装置和压滤的步骤，可以减少后续脱水干燥的负担，提高加工工艺的效率，并减少脱水能耗；压滤后液体还能回收利用，避免浪费；

(3)本发明的一种塑钢用复合热稳定剂生产系统的加工工艺，配料中，首次采用一元脂肪酸的钙盐和锌盐、石蜡和冰乙酸、硬脂酰苯甲酰甲烷和辛酰苯甲酰甲烷等3组组分均呈1：1的比例，应用于高档塑料时提高了耐寒、耐热、光滑、韧性、耐磨等预料不到的技术效果，而且使用寿命通过破坏性试验证明，至少提高原使用寿命的15％以上；

(4)本发明的一种塑钢用复合热稳定剂生产系统的加工工艺，相较于其它一元脂肪酸的钙盐和锌盐，棕榈酸、月桂酸中的一种或两种的组合与其它2组的组份的协同作用更加明显，至少提高了耐热的技术效果；

(5)本发明的一种塑钢用复合热稳定剂加工工艺，物料粉碎时，理论上讲可以粉碎至任意细度，解决了现有技术细度过大，不容易和pvc母料均匀混合反应的技术问题；

(6)本发明的塑钢用复合热稳定剂加工工艺，-20～-25℃的速冻温度，是发明人结合生成物的复杂性，经过数据的采集、分析、总结等创造性劳动后，测得的该生成物的冷凝点，过高时，冰晶对颗粒的刺透能力较差，冻干后产生的微孔浅且少，而且冰晶过大且不均匀，影响冻干后产物的微孔的均匀性；过低时，虽然能提高微孔深度和数量，但会大大提高生产成本；

(7)本发明的塑钢用复合热稳定剂加工工艺，冻干曲线的设定，是发明人结合自由水较多的属性进行的有针对性的设计，整个冻干过程5个小时左右，大大缩短了工艺时间，提高了产量。

附图说明

图1为本发明的塑钢用复合热稳定剂生产系统工艺流程图；

图2为本发明的压滤装置结构示意图；

图3本发明的干燥装置结构示意图。

图中：2、压滤装置；3、干燥装置；21、进料孔；22、止推板；23、过滤板；24、滤布；25、支撑滑块；26、压紧板；27、支撑梁；28、液压缸；29、支撑滚轮；31、进出料导轨；32、冻干仓；33、冷阱；34、真空泵。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的塑钢用复合热稳定剂生产系统，包括依工艺流程依次排列并连接的搅拌装置、压滤装置2、干燥装置3和粉碎装置；其中：所述压滤装置2介于搅拌装置和干燥装置3之间；所述压滤装置2包括前、后两端的支撑座和连接两支撑座的互相平行的两根支撑梁27；所述的前端支撑座上设置有止推板22，所述的止推板22上设有贯通的进料孔21；所述的后端支撑座上水平固定有液压缸28，所述的液压缸28设有活塞杆，活塞杆的前端固定有压紧板26，压紧板26位于两个支撑梁27之间；所述的两个支撑梁27上滑动设置有多个过滤板23，所述的过滤板23为方框形结构，过滤板23的中间设置有滤布24，过滤板23的前后面上各设有一个环形的密封垫。所述干燥装置3为烘干机。

本实施例的塑钢用复合热稳定剂，其配料的组分包括各35重量份的一元脂肪酸的钙盐和锌盐本实施例中选用棕榈酸钙和月桂酸锌、各6重量份的石蜡和冰乙酸，以及各9重量份的硬脂酰苯甲酰甲烷和辛酰苯甲酰甲烷。压滤后能够制得滤饼，去除掉部分自由基的水分，为后续的脱水过程减轻了负担，提高了生产效率。

本实施例的塑钢用复合热稳定剂的加工工艺，步骤为：

步骤一、配料：按配方要求将棕榈酸钙和月桂酸锌、石蜡、冰乙酸、硬脂酰苯甲酰甲烷和辛酰苯甲酰甲烷称重配料；

步骤二、搅拌：在反应釜中加入水加热至60℃后，加水量为50重量份，将配料依次加入反应釜中搅拌30min；

步骤三、压滤：将反应釜中的物料通过进料孔21通入压滤装置2中进行压滤；

步骤四：烘干：将步骤三的滤饼推入烘干机进行烘干，时间为24小时；

步骤五：粉碎：将干燥后的物料进行粉碎至粒径0.1～0.3mm。

本实施例制得的塑钢用复合热稳定剂，应用于塑钢时提高了耐寒、耐热、光滑、韧性、耐磨等预料不到的技术效果，但存在粉碎困难的技术问题，不容易破碎至理想的细度。

实施例2

本实施例的塑钢用复合热稳定剂生产系统，基本结构同实施例1，不同和改进之处在于：如图3所示，所述干燥装置3为真空冷冻干燥装置，真空冷冻干燥装置包括进出料导轨31、冻干仓32、冷阱33和真空泵34；所述进出料导轨31和冻干仓32内置的导轨接驳；所述冷阱33外置于冻干仓32一侧，两者通过管道相通；所述真空泵34也和冻干仓32通过管道相通。

本实施例的塑钢用复合热稳定剂，基本配料同实施例1，不同和改进之处在于：其配料的组分包括各40重量份的棕榈酸钙和棕榈酸锌、各10重量份的石蜡和冰乙酸，以及各8重量份的硬脂酰苯甲酰甲烷和辛酰苯甲酰甲烷。

本实施例的塑钢用复合热稳定剂的制作工艺，步骤为：

步骤一、配料：按以上配方要求将月桂酸钙和月桂酸锌、石蜡、冰乙酸、硬脂酰苯甲酰甲烷和辛酰苯甲酰甲烷称重配料；

步骤二、搅拌：在反应釜中加入水加热至70℃，加水量为粉料重的1.5倍，将配料依次加入反应釜中搅拌40min；

步骤三、入模：将步骤二的反应物浇注入模具中，入模重量为10公斤，模具大小为500mm*550mm*5mm；

步骤四、速冻：推入速冻库中进行速冻，温度为-20℃；将反应物进行快速速冻定位，而且产生细小冰晶，为冻干后的多孔状结构打下基础；

步骤五、冻干：再推入真空冷冻干燥仓中进行干燥，冻干5小时，冻干后，水蒸气升华留下微孔结构，为下一步的粉碎打下良好的基础，解决了现有技术的烘干后的坚硬的板结状结构不容易粉碎和粉碎细度过大的技术问题；

步骤六：粉碎：将干燥后的物料进行粉碎至200目后，包装待用。

本实施例复合稳定剂应用于塑钢型材的生产，添加量为3.5％，经检测，制得的塑钢型材在耐高温和高寒的性能上有突出表现，比如，在100℃和-30℃的破坏性试验中，相较于普通塑钢型材，使用寿命提高30％。

实施例3

本实施例的塑钢用复合热稳定剂生产系统，基本结构同实施例3，不同和改进之处在于：过滤板23的两侧面上对称的设有两个支撑滑块25；所述的支撑滑块25在支撑梁27的上表面来回滑动；压紧板26的两侧面上对称的设有两个支撑滚轮29；所述的支撑滚轮29在支撑梁27的上表面来回滑动，提高压滤的效率并达到省力的效果。

本实施例的塑钢用复合热稳定剂，其配料的组分包括各35重量份的棕榈酸钙和棕榈酸锌、各6重量份的石蜡和冰乙酸，以及各7重量份的硬脂酰苯甲酰甲烷和辛酰苯甲酰甲烷。

本实施例的复合稳定剂应用于塑钢型材的生产，添加量为3％，经检测，制得的塑钢型材在耐高温和高寒的性能上有突出表现，比如，在100℃和-30℃的破坏性试验中，相较于普通塑钢型材，使用寿命提高40％。

实施例4

本实施例的塑钢用复合热稳定剂生产系统，基本结构同实施例4，不同和改进之处在于：所述冷阱33为在冻干仓32两侧对称式设置的2个，提高捕水效率；所述的过滤板23的前后端面上设有密封槽，所述的密封垫位于密封槽内，避免有效溶质滤出。

本实施例的塑钢用复合热稳定剂，其配料的组分包括各40重量份的月桂酸钙和棕榈酸锌、各8重量份的石蜡和冰乙酸，以及各6重量份的硬脂酰苯甲酰甲烷和辛酰苯甲酰甲烷。

本实施例的塑钢用复合热稳定剂的加工工艺，步骤为：

步骤一、配料：按以上配方要求将月桂酸钙和棕榈酸锌、石蜡、冰乙酸、硬脂酰苯甲酰甲烷和辛酰苯甲酰甲烷称重配料；

步骤二、搅拌：在反应釜中加入水加热至70℃，将配料依次加入反应釜中搅拌30min；

步骤三、压滤：将自由基的水分通过压滤机滤出。

步骤四、入模：将步骤二的反应物浇注入模具中，入模重量为4公斤，模具大小为380mm*400mm*5mm；

步骤五、速冻：推入速冻库中进行速冻，温度为-24℃；将反应物进行快速速冻定位，而且产生细小冰晶，为冻干后的多孔状结构打下基础；

步骤六、冻干：再推入真空冷冻干燥仓中进行干燥，冻干4.5小时，冻干后，水蒸气升华留下微孔结构，为下一步的粉碎打下良好的基础，解决了现有技术的烘干后的坚硬的板结状结构不容易粉碎和粉碎细度过大的技术问题；

步骤七：粉碎：将干燥后的物料进行粉碎至300目后，包装待用。

本实施例复合稳定剂应用于塑钢型材的生产后，添加量为3％，经检测，制得的塑钢型材光滑、韧性强，拉伸冲击强度达800以上，经分析是由于多孔状的结构和塑料的成分结合程度高，反应更加充分、耐磨性好。

实施例5

本实施例的塑钢用复合热稳定剂生产系统，基本结构同实施例4，不同和改进之处在于：所述冷阱33可以为内置式，在冻干仓32的周壁设置，需要冻干的物料置于冻干仓32正中的位置，相较于实施例4，可以节省设备的安装空间。

本实施例的塑钢用复合热稳定剂，基本配料和基本工艺同实施例5，不同和改进之处在于：步骤二搅拌时，加水用量为物料总重的2.0倍；步骤三物料铺入模具的厚度为4.0cm；步骤五冻干过程中，冷阱温度控制在-32℃以下，在捕获水蒸气的同时，还可以捕获各种有害气体，避免其污染环境；冻干入仓量为：15公斤/m²冻干面积；冻干的工艺曲线为：

a、升温期：板温0℃～100℃，升温斜率4℃/min，100℃保持90分钟，抽真空至200pa以内；

b、升华高峰期：板温降温至75℃，保持140分钟，真空控制在100pa以内；

c、后期：板温降温至60℃，保持40分钟，真空控制在40pa以内；

d、出仓：曲线物料线和板温线平行保持30分钟后，出仓。

本实施例制得的复合稳定剂，冻干过程中，可以将有害气体成分彻底清除，并被冷阱捕获，避免污染环境，应用于塑钢型材时，加入量为3％，由于均匀性提高，加入量可以大幅降低，无毒，安全性高。

实施例6

本实施例的塑钢用复合热稳定剂生产系统，基本结构同实施例5，塑钢用复合热稳定剂的基本配料和基本工艺同实施例5，不同和改进之处在于：步骤二搅拌时，加水用量为物料总重的1.5倍；步骤三物料铺入模具的厚度为5.0cm；步骤五冻干过程中，冷阱温度控制在-32℃以下，在捕获水蒸气的同时，还可以捕获各种有害气体，避免其污染环境；冻干入仓量为：20公斤/m²冻干面积；冻干的工艺曲线为：

a、升温期：板温0℃～100℃，升温斜率3℃/min，100℃保持100分钟，抽真空至200pa以内；

b、升华高峰期：板温降温至80℃，保持120分钟，真空控制在100pa以内；

c、后期：板温降温至55℃，保持50分钟，真空控制在40pa以内；

d、出仓：曲线物料线和板温线平行保持30分钟后，出仓。

本实施例制得的塑钢用复合热稳定剂，可以粉碎至200目，应用于塑钢时加入量可以降为3％，性能和实施例5相差不大。

实施例7

本实施例的塑钢用复合热稳定剂生产系统，基本结构同实施例6，塑钢用复合热稳定剂的基本配料和基本工艺同实施例7，不同和改进之处在于：步骤二搅拌时，加水用量为物料总重的2倍；步骤三物料铺入模具的厚度为4.0cm；步骤五冻干过程中，冷阱温度控制在-32℃以下，在捕获水蒸气的同时，还可以捕获各种有害气体，避免其污染环境；冻干入仓量为：15公斤/m²冻干面积；冻干的工艺曲线为：

a、升温期：板温0℃～100℃，升温斜率3℃/min，100℃保持90分钟，抽真空至200pa以内；

b、升华高峰期：板温降温至80℃，保持140分钟，真空控制在100pa以内；

c、后期：板温降温至55℃，保持40分钟，真空控制在40pa以内；

d、出仓：曲线物料线和板温线平行保持30分钟后，出仓。

本实施例制得的塑钢用复合热稳定剂，可以粉碎至300目。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。