探索钙锌1.doc

Ca-Zn稳定剂的研究 一、制备钙锌复合稳定剂的传统工艺有以下两种： 水相复分解法：有机酸与氢氧化钠在80℃-90℃热水中进行皂化反应，然后与金属钙盐或锌盐水溶液进行复分解反应至合格，洗涤，脱水后经气流干燥，筛分后得到钙、锌皂的单品，然后再与其它辅助稳定剂和润滑剂进行复配，得到粉粒状的钙锌复合稳定剂。该工艺的第一步用水相复分解法生产钙锌皂单品会产生大量废水，每生产1吨产品要排出二十吨左右废水，废水中不但含有大量无机盐，而且COD达3000rag·L左右，严重污染环境，而且此法需将20倍有机酸用量的水加热到80℃-90℃，能耗极高，合格后还要进行洗涤、离心、脱水、干燥筛分等工序，生产流程长，生产周期也很长，由于产品堆积密度较小，在进行复配时也容易产生粉尘飞扬、污染环境；第二步复配中，由于是固体之间的混合，容易导致混合不均匀，产品表观质量差，且影响到最终的使用效果。 一步溶融法：有机酸在加热到熔点以上时投入金属钙或锌的氧化物或氢氧化物，添加催化剂，反应一定时间后（一般为2-3小时），产物经冷却、沉化（约2小时）、粉碎、过筛得成品，再将钙盐与锌盐与其它稳定剂和润滑剂进行复配，得到粉状、颗粒状的复合热稳定剂。该工艺前部分钙锌合成产量大，但产物的后处理较为困难，要进行冷却、沉化，进行粉碎时易产生粉尘飞扬，而且要粉碎到规定的细度对设备要求较高，能耗也相应增加。由于在较高温度下反应（一般在150℃-170℃之间），色泽相对较差，催化剂不能除去，影响使用效果；灾后一步复配中，由于是固体之间的混合，容易导致混合不均匀，产品表观质量差，且影响最终的使用结果。 为此，本发明采用以下的技术方案：钙锌复合稳定剂的制备方法，其步骤如下：（1）将C16-C18的脂肪酸与钙和锌的氧化物投入捏合锅中，捏合锅采用横式双搅拌，边升温边搅拌，最高温度控制在100℃-120℃，一步合成脂肪酸钙和脂肪酸锌；（2）脂肪酸钙和脂肪酸锌合格后在熔融状态下，加入水滑石和改性剂，用改性剂对水滑石进行改性；（3）熔融状态下，在上步得到的产物中加入辅助稳定剂和润滑剂进行混溶，最后进行冷却切片，经挤出机挤出颗粒状固体产品。在步骤（1）中，由于捏合锅采用横式双搅拌的工作方式，剪切力强，在脂肪酸开始熔融时，脂肪酸即可与氧化钙和氧化锌进行反应，反应的其实温度低，氧化少，色泽好。 上述稳定剂的配方为（重量份数）：钙锌主稳定剂（脂肪酸钙和脂肪酸锌）30-60份，辅助稳定剂20-40份，内润滑剂0-20份，外润滑剂10-50份，水滑石5-20份，改性剂1-8份。 所谓的水滑石是以铝镁为主要成分，具有典型层状结构、经过表面改性的平均粒子为0.4-1um无毒的无机物。 所述的改性剂选用氨水、硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、C16-C18天然脂肪醇中的任一种或两种以上的混合物。 所述的润滑剂为外润滑剂或/和内润滑剂，外润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、沙素蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸中的任一种或二中以上的混合物：所述的内润滑剂为单硬脂酸甘油酯、C16-C18天然脂肪醇、季戊四醇、季戊四醇硬脂酸酯、山梨糖醇、环氧大豆油中的任一种或两种以上的混合物。 所述的辅助稳定剂为β-二酮、亚磷酸酯、甲基硫醇锡中的任一种或二种以上的混合物，β-二酮选用硬质酰苯甲烷，亚磷酸酯选用亚磷酸三苯酯，亚磷酸三壬基苯酯、二苯基-辛基亚磷酸酯中的任一种或二种以上的混合物。 所述的横式双搅拌是指捏合锅上装有二个横式搅拌桨，两者平行设置，搅拌桨的搅拌速度为30-80转/分，固体较多时搅拌速度慢一些，液体较多时搅拌速度快一些。 二、热稳定性能表征 热烘箱法：执行标准GB/T9439-2002。将所制得PVC片剪成边长15mm的正方形，在180℃下做热烘箱老化实验。通过样片颜色的变化表征热稳定剂静态热稳定性的好坏。 刚果红法：执行标准GB/T2917-2002。将制得的PVC片切成边长小于2mm的正方形或立方体，装入反应试管，高度约50mm，轻微振动，但不应使试料装的过实或粘在试管壁上。将刚果红试纸置于样片颗粒上方两厘米处，塞紧塞子。将试管置于具体试验要求温度下的油浴中，观察并记录试纸由红变蓝（PH=3）的时间。 三、热稳定剂作用机理 PVC的降解主要是由于分子中的活泼氯原子在加热及氧的作用下，分解产生HCL而导致，因此PVC的热稳定剂主要是那些能使PVC分子中的氯原子稳定、能阻止或接受释放出的HCL的化合物。R.Gachter等将稳定剂的作用归纳为预防性和补救性。前者具有吸收HCL、取代不稳定的氯原子、消除引发源和防止自动氧化的作用。后者补救型则旨在向多烯结构加成、与PVC中不饱和部位反应，破坏碳正离子。具体如下： 吸收从PVC脱出的HCL，以抑制其自催化作用。如铅盐类、有机