本发明涉及化学稳定剂
技术领域：
，具体设计一种新型环保发泡PVC专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用。
背景技术：
：泡沫塑料又称多孔塑料，是以树脂为基体，内部充满无数微小泡孔结构的塑料；聚氯乙烯(PVC)泡沫塑料以其低廉的价格和优异的性能而广泛地用于绝缘材料和日用塑料制品，与其他泡沫塑料相比，PVC泡沫塑料自身具有较好的阻燃性，被广泛应用于家具、建筑、汽车、广告、装饰等行业；在美、法、德、瑞士和韩等发达国家，PVC泡沫被广泛应用于墙体分隔材料，取得了非常可观的环境效果和经济效益；近年来，世界对PVC泡沫塑料的总需求量仍出现稳定的增长态势；但由于PVC分子链存在结构缺陷，在PVC加工过程中，硬质PVC的加工温度一般为180oC，软质PVC的加工温度有所降低，但也要高于100oC；升高溫度时PVC受热发生降解，颜色逐渐由白色变为黄色，严重情况下发生黑化现象，失去了原有的物理和化学性质，使其不再具有使用价值；解决这一问题有两种方法：一是改进PVC的合成方法，从根本上抑制其不稳定缺陷结构的形成，然而该方法在技术上尚存一定问题；二是在配方中添加稳定剂，该方法简便易操作且经济实用，是目前解决这一问题的主要方法；热稳定剂就是在这个背景下研究和发展起来的，现已成为发泡PVC加工制造过程中必不可缺的功能性助剂。PVC热稳定剂是一类可以抑制PVC树脂热降解的化合物，它是PVC成型配方中必不可少的添加剂；在没有开发出合适的热稳定剂之前，PVC还是一类不具实际价值的材料，热稳定剂技术的发展才能带动PVC加工性能和产品性能的提高；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；铅盐类稳定剂是PVC最常用的热稳定剂，价格低廉，热稳定性好，但其毒性大，对生产工人及环境造成危害，因此，各国政府对铅盐稳定剂的使用提出了愈来愈多的限制，近年来用量呈下滑趋势；由于有机稳定剂完全不含有金属元素，能彻底解决重金属污染的问题引起了广泛的关注；但纯有机的热稳定剂也有一个致命缺陷就是热稳定效果差，目前已有的有机热稳定剂一般都只是作为金属类热稳定剂的辅助稳定剂使用；随着对有机热稳定剂研究的深入，几年来不断有新型的有机热稳定被开发推出，其效果也越来越好，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，所以环保型的锌基及有机化合物基的热稳定剂的结合必将获得新的发展动力和市场空间，有发展成为主稳定剂的趋势。尿嘧啶锌热稳定剂是由尿嘧啶与硝酸锌在催化剂条件下合成的一类新型热稳定剂，由于其具有取代不稳定氯原子的能力，而取代不稳定氯原子能一开始就消去引起PVC降解因素以阻止PVC降解，所以此类含氮的锌基有机热稳定剂吸引了大量的专家学者的研究；但尿嘧啶锌热稳定性相当如铅盐稳定剂，自身不具有润滑性、为了改善其润滑性、常常加入润滑剂、抗氧剂、水滑石和辅助热稳定剂等化合物进行复配以获得性能优异的尿嘧啶锌复合稳定剂；尿嘧啶锌复合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、光稳定性及着色力，是一种环保的热稳定剂。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，尿嘧啶锌提高了锌含量，有很好的抑制锌烧的效果，可克服单独使用硬脂酸锌存在的锌烧的缺点。在泡沫塑料产品的制造中，能使聚合物基体产生泡孔结构的助剂统称为发泡剂，有有机发泡剂，无机发泡剂；通常情况下，有机发泡剂的分解温度范围较窄，只要加工条件控制得当，就可以有效地防止熔体产生发泡过早现象，并且在聚合物中具有较好的分散性，存因此采用有机发泡剂能制备泡孔细密均匀的发泡材料；AC发泡剂是市场上用量最大的有机发泡剂，具有发气量大、分散性好、价格便宜及分解物无毒、无臭、环保等优点；AC分解释放的气体以氮气为主，氮气的渗透率较小，是用于制备发泡材料的最佳选择。无机发泡剂有：碳酸氢钠（小苏打）等。技术实现要素：本发明的目的是提供一种新型环保发泡PVC专用尿嘧啶锌复合稳定剂，提高了锌含量，成功实现了高锌含量稳定剂配方，该稳定剂耐高温，与PVC之间具有较好的相容性和分散性，相比于硬脂酸锌，尿嘧啶锌有很好的抑制锌烧的效果，加工性大大提高，后期老化性能以及耐晒耐候性得到显著改善。本发明采用的技术方案如下：一种新型环保发泡PVC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100份相转移催化剂1-2份水400-520份浓氨水200-260份硝酸锌100-160份异丙醇150-210份按照上述配比向2L三口烧瓶中加入尿嘧啶和水，搅拌加热至50°C直至尿嘧啶完全溶解，然后按上述配比将浓氨水以及相转移催化剂依次加入反应釜中，分散均匀后，顺次向此溶液中加入硝酸锌与异丙醇，并继续在此温度下搅拌反应2h；待反应结束后，降至室温取出反应混合物，最后将产生的沉淀抽滤出，用蒸馏水洗净，在真空烘箱烘干即得产物。最后将其烘干、研磨，以制得尿嘧啶锌金属盐。步骤二，复配反应；以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取：尿嘧啶锌金属盐15-5份硬脂酸锌5-15份抗氧剂1-5份辅助热稳定剂1-5份润滑剂10-20份吸酸剂20-50份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机搅拌10min，获得复合热稳定剂产品。所述的润滑剂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。所述的辅助热稳定剂主要有：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。所述的抗氧剂为碳酸酯类抗氧剂，主要为双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯、1010、1076、168中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。所述的相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵和三辛基甲基氯化铵中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。具体实施方式实施例一步骤一，尿嘧啶锌的制备；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100份相转移催化剂2份水520份浓氨水260份硝酸锌160份异丙醇210份按照上述配比向2L三口烧瓶中加入尿嘧啶和水，搅拌加热至50°C直至尿嘧啶完全溶解，然后按上述配比将浓氨水以及相转移催化剂依次加入反应釜中，分散均匀后，顺次向此溶液中加入硝酸锌与异丙醇，并继续在此温度下搅拌反应2h；待反应结束后，降至室温取出反应混合物，最后将产生的沉淀抽滤出，用蒸馏水洗净，在真空烘箱烘干即得产物，最后将其烘干、研磨，以制得尿嘧啶锌金属盐。步骤二，复配反应；以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取：尿嘧啶锌金属盐15份硬脂酸锌15份抗氧剂5份辅助热稳定剂5份润滑剂15份水滑石35份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机搅拌10min，获得复合热稳定剂产品。实验及性能测试按照下述配方采用挤出发泡制备PVC发泡材料：PVC100份加工助剂1份有机发泡剂（AC)0.3份无机发泡剂(小苏打)0.6份成核剂1份发泡调节剂8份复合润滑剂0.4份钛白粉2份轻质碳酸钙10份尿嘧啶锌复合稳定剂4份将混合物在高速捏合机中捏合10min，将混合物在开炼机上185℃的条件下辊压5min，压片，取片后剪成2cm×2cm小方块试样，按照GB/T7141-92标准要求，将PVC片按顺序分组置于老化烘箱中，190±1℃下进行烘箱老化实验测试，每隔5min取出试片，观察并记录试片色度的变化，间一直持续到试片出现黑色为止，根据ASTMD1925-70，记录其颜色变化，结果见表1。表1泡沫样品耐热性测试结果表时间/min5101520253035404550颜色变化无色无色无色无色无色无色浅黄浅黄浅棕棕色实验结果表明，样品发生颜色变化所需的时间较长，说明产品的热稳定性能较好。实施例二步骤一，尿嘧啶锌的制备；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100份相转移催化剂1.7份水490份浓氨水240份硝酸锌140份异丙醇190份按照上述配比向2L三口烧瓶中加入尿嘧啶和水，搅拌加热至50°C直至尿嘧啶完全溶解，然后按上述配比将浓氨水以及相转移催化剂依次加入反应釜中，分散均匀后，顺次向此溶液中加入硝酸锌与异丙醇，并继续在此温度下搅拌反应2h；待反应结束后，降至室温取出反应混合物；最后将产生的沉淀抽滤出，用蒸馏水洗净，在真空烘箱烘干即得产物。最后将其烘干、研磨，以制得尿嘧啶锌金属盐。步骤二，复配反应；以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取：尿嘧啶锌金属盐10份硬脂酸锌20份抗氧剂5份辅助热稳定剂5份润滑剂15份水滑石30份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机搅拌10min，获得复合热稳定剂产品。实验及性能测试按照下述配方将PVC树脂粉、加工助剂、发泡剂、成核剂、和制备的尿嘧啶锌复合稳定剂混合，按照下述配方采用模压发泡制备PVC发泡材料：PVC100份加工助剂1份有机发泡剂0.3份无机发泡剂0.6份成核剂1份发泡调节剂8份复合润滑剂0.4份钛白粉2份轻质碳酸钙10份尿嘧啶锌复合稳定剂4份将混合物在高速捏合机中捏合10min，将混合物在开炼机上185℃的条件下辊压5min，压片，取片后剪成2cm×2cm小方块试样，按照GB/T7141-92标准要求，将PVC片按顺序分组置于老化烘箱中，190±1℃下进行烘箱老化实验测试，每隔5min取出试片，观察并记录试片色度的变化，间一直持续到试片出现黑色为止，根据ASTMD1925-70，记录其颜色变化，结果见表2。表2泡沫样品耐热性测试结果表时间/min5101520253035404550颜色变化无色无色无色无色无色无色浅黄浅黄浅棕棕色实验结果表明，样品发生颜色变化所需的时间较长，说明产品的热稳定性能较好。实施例三步骤一，尿嘧啶锌的制备；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100份相转移催化剂1.5份水460份浓氨水220份硝酸锌120份异丙醇170份按照上述配比向2L三口烧瓶中加入尿嘧啶和水，搅拌加热至50°C直至尿嘧啶完全溶解，然后按上述配比将浓氨水以及相转移催化剂依次加入反应釜中，分散均匀后，顺次向此溶液中加入硝酸锌与异丙醇，并继续在此温度下搅拌反应2h；待反应结束后，降至室温取出反应混合物，最后将产生的沉淀抽滤出，用蒸馏水洗净，在真空烘箱烘干即得产物，最后将其烘干、研磨，以制得尿嘧啶锌金属盐。步骤二，复配反应；以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取：尿嘧啶锌金属盐5份硬脂酸锌25份抗氧剂5份辅助热稳定剂5份润滑剂15份水滑石30份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机搅拌10min，获得复合热稳定剂产品。实验及性能测试按照下述配方采用挤出发泡制备PVC发泡材料：PVC100份加工助剂1份有机发泡剂0.3份无机发泡剂0.6份成核剂1份发泡调节剂8份复合润滑剂0.4份钛白粉2份轻质碳酸钙10份尿嘧啶锌复合稳定剂4份将混合物在高速捏合机中捏合10min，将混合物在开炼机上185℃的条件下辊压5min，压片，取片后剪成2cm×2cm小方块试样，按照GB/T7141-92标准要求，将PVC片按顺序分组置于老化烘箱中，190±1℃下进行烘箱老化实验测试，每隔5min取出试片，观察并记录试片色度的变化，间一直持续到试片出现黑色为止，根据ASTMD1925-70，记录其颜色变化，结果见表3。表3泡沫样品耐热性测试结果表时间/min5101520253035404550颜色变化无色无色无色无色无色无色浅黄浅黄浅棕棕色实验结果表明，样品发生颜色变化所需的时间较长，说明产品的热稳定性能较好。对比例一以总反应物的质量为基准，按照下述配方制取：硬脂酸锌30份抗氧剂5份辅助热稳定剂5份润滑剂10份水滑石30份按上述配比将反应物原料用高速搅拌机搅拌10min，获得复合热稳定剂产品。按照下述配方采用模压发泡制备PVC发泡材料：PVC100份加工助剂1份有机发泡剂0.3份无机发泡剂0.6份成核剂1份发泡调节剂8份复合润滑剂0.4份钛白粉2份轻质碳酸钙10份硬脂酸锌复配稳定剂4份将混合物在高速捏合机中捏合10min，将混合物在开炼机上185℃的条件下辊压5min，压片，取片后剪成2cm×2cm小方块试样，按照GB/T7141-92标准要求，将PVC片按顺序分组置于老化烘箱中，190±1℃下进行烘箱老化实验测试，每隔5min取出试片，观察并记录试片色度的变化，间一直持续到试片出现黑色为止，根据ASTMD1925-70，记录其颜色变化，结果见表5。表5泡沫样品耐热性测试结果表时间/min5101520253035404550颜色变化无色无色无色无色浅黄浅棕棕色黑色黑色黑色实验结果表明，样品发生颜色变化所需的时间较添加尿嘧啶锌复合稳定剂时较早，这说明添加硬脂酸锌的产品耐热性能比添加尿嘧啶锌复合稳定剂的耐热性能较差。根据上述实施例和对比例的耐热性时间可以看出，本发明采用合成的尿嘧啶锌与普通的硬脂酸锌、有机辅助稳定剂、润滑剂、抗氧剂复配使用，能较好的提高PVC制品的耐热性能，改善了变色性，提高了PVC制品的加工热稳定性，是一种新型环保的适用于发泡PVC专用尿嘧啶锌复合稳定剂的生产方法，未见报道。当前第1页1 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