一種液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑、其制備方法及實(shí)施該方法的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于液體穩(wěn)定劑領(lǐng)域，尤其涉及一種液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑、其制備方法及 實(shí)施該方法的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生活水平的提高，工業(yè)及家用PVC制品對(duì)環(huán)保要求日益增高。90年代初應(yīng) 用廣泛的復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑，鎘鋇鋅穩(wěn)定劑。其中，鉛鹽、鋇鎘皂類熱穩(wěn)定劑因價(jià)廉和性能 優(yōu)良，在發(fā)達(dá)國(guó)家其產(chǎn)量約占熱穩(wěn)定劑總量的60%~70%;在我國(guó)比例更大，約占80 %~ 90%。長(zhǎng)期以來(lái)，鉛、鎘穩(wěn)定劑一直主導(dǎo)著世界PVC熱穩(wěn)定劑的消費(fèi)市場(chǎng)，但由于鉛鹽及鋇 鎘皂類熱穩(wěn)定劑毒性大，對(duì)人體健康有嚴(yán)重威脅。，已經(jīng)被明確要求禁止使用，取而代之的 是環(huán)保鈣鋅和低毒鋇鋅穩(wěn)定劑。但是在PVC糊樹(shù)脂行業(yè)，已經(jīng)逐步使用的環(huán)保液體鈣鋅穩(wěn) 定劑廣泛應(yīng)用于醫(yī)用手套，輸液管道，兒童玩具，汽車(chē)腳墊，保鮮膜，壓延膜，人造皮革，透明 臺(tái)布等等。
[0003] 目前市場(chǎng)上生產(chǎn)液體鈣鋅或者鋇鋅熱穩(wěn)定劑一般采用復(fù)合多步法，包括投料、成 鹽、脫水、復(fù)合、壓濾、成品包裝等這些工序。其缺點(diǎn)是：一、生產(chǎn)步驟繁瑣，工藝復(fù)雜，包括 投料，成鹽，脫水，復(fù)合，壓濾，成品包裝工序，每個(gè)工序在不同的設(shè)備中完成，半成品需人工 轉(zhuǎn)移非常麻煩；二、生產(chǎn)時(shí)間周期長(zhǎng)，能耗大，其中特別是脫水，壓濾兩次生產(chǎn)過(guò)程能耗大； 三、高溫生產(chǎn)時(shí)有大量的酸霧形成，設(shè)備沒(méi)封閉生產(chǎn)對(duì)操作人員危害大；四、新工藝生產(chǎn)出 來(lái)的產(chǎn)品性能穩(wěn)定，抗析出性和耐熱性明顯優(yōu)于之前的工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一是提供一種液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑，本發(fā)明的液體鈣/鋅熱穩(wěn)定 劑產(chǎn)品性能穩(wěn)定，不會(huì)在放置期間有絮狀物析出，產(chǎn)品無(wú)刺激性氣味，不會(huì)對(duì)操作工人的身 體產(chǎn)生危害。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑，所述液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑包 含以下重量份的制備原料：氧化鈣和/或氫氧化鈣10-15份，氧化鋅和/或氫氧化鋅10-20 份，酸液30-40份，攜水劑1-2份，飽和環(huán)烷烴溶劑10-20份和耐熱助劑10-20份。
[0006] 現(xiàn)有的液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑使用的溶劑一般是環(huán)烷烴類物質(zhì)，含有一定量的不飽 和環(huán)烷烴，此物質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定，在一定溫度下會(huì)分解。本發(fā)明方法使用的溶劑是飽和環(huán)烷 烴，飽和環(huán)烷烴溶劑在一定程度上能讓產(chǎn)品性質(zhì)更加穩(wěn)定。而且制造的產(chǎn)品性能穩(wěn)定，不會(huì) 在放置期間有絮狀物析出，產(chǎn)品無(wú)刺激性氣味，不會(huì)對(duì)操作工人的身體產(chǎn)生危害。
[0007] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述酸液為油酸，硬脂酸，異辛酸，苯甲酸，對(duì) 叔丁基苯甲酸，間甲基苯甲酸，葵酸，辛酸，檸檬酸，月桂酸中的一種或多種。作為對(duì)上述技 術(shù)方案的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述酸液為異辛酸、辛酸、環(huán)烷酸、苯甲酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、油酸、 亞磷酸中的至少一種。不同的酸液，所合成的單體性能也不一樣，以上選擇的幾種酸液可使 得合成的單體性能更佳。
[0008] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述攜水劑為乙二醇、甲醇和丙三醇中的至 少一種。攜水劑用于促進(jìn)水分揮發(fā)，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。
[0009] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述飽和環(huán)烷烴溶劑為丙三醇、三甘醇、環(huán)己 酮、丁酮、無(wú)臭煤油、白化油、脫臭煤油中的至少一種。飽和環(huán)烷烴溶劑成本比較低，與主體 穩(wěn)定劑相容性好。
[0010] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述耐熱助劑為以下重量份的組分中的至少 兩種：3-12份大豆油，4-10份亞磷酸酯、1-4份抗氧劑、2-4份硬脂酰苯甲酰甲烷、1-3份二 苯甲酰甲烷中的至少兩種。以上選擇的耐熱助劑在PVC加工過(guò)程所起的作用不同，可根據(jù) 實(shí)際需要進(jìn)行選擇。
[0011] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述液體|丐/鋅熱穩(wěn)定劑的制備原料還包含 〇. 5-1份催化劑，催化劑為甲酸、乙酸、丙酸中的至少一種。催化劑可促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，使反應(yīng) 出來(lái)的成品顏色和光澤更好，性能更穩(wěn)定。
[0012] 本發(fā)明的目的之二是提供一種液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑的制備方法，該方法通過(guò)簡(jiǎn)化 工藝、優(yōu)化配方、科學(xué)控制各原料混合反應(yīng)的順序和溫度等，能在較短時(shí)間，環(huán)保安全的生 ?iz：山-iz：P廣出廣口口 0
[0013] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑的制備方法，包括以下步驟：
[0014] A、向反應(yīng)釜中加入所述酸液，蓋好反應(yīng)釜蓋子，攪拌加熱酸液；
[0015] B、當(dāng)酸液溫度升至95_100°C時(shí)，向酸液中緩慢加入所述氧化鈣和/或氫氧化鈣， 20-30min之后加入所述氧化鋅和/或氫氧化鋅和所述攜水劑，同時(shí)控制反應(yīng)釜中反應(yīng)液溫 度為100~110 °C恒溫；
[0016] C、當(dāng)溫度保持為100~110°c時(shí)，加入所述飽和環(huán)烷烴溶劑；
[0017] D、反應(yīng)完全后加入所述耐熱助劑，即制得所述液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑。
[0018] 在上述技術(shù)方案中，步驟B中，酸液溫度之所以升至95~100°C，是因?yàn)橹挥性诖?反應(yīng)溫度中，成品做出的透明度和光澤度最佳。向酸液中加入氧化鈣和/或氫氧化鈣后，由 于酸液與氧化鈣和/或氫氧化鈣的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此反應(yīng)釜的溫度逐漸升高，當(dāng)溫度 升至110°C以上時(shí)，不利于氧化鋅和/或氫氧化鋅與酸液反應(yīng)，需要冷凝降溫，最終使溫度 控制在100-110°c。溫度為100-110°c時(shí)，最適宜氧化鋅和/或氫氧化鋅與酸液反應(yīng)，過(guò)高 或過(guò)低的溫度均不利于此反應(yīng)，而且此溫度下酸液的活性最強(qiáng)，反應(yīng)出來(lái)的成品底色最好， 產(chǎn)品性能最穩(wěn)當(dāng)。優(yōu)選地，通過(guò)反應(yīng)釜中內(nèi)置的內(nèi)冷卻盤(pán)管以及溫控裝置控制反應(yīng)釜中反 應(yīng)液溫度為100-110°c恒溫。
[0019]在上述技術(shù)方案中，步驟B涉及的反應(yīng)方程式為：
[0020] 制備鈣的金屬皂（以氫氧化鈣為例）：
[0021] Ca(OH) 2+2RC00H= = = =Ca(C00H) 2R2+H20
[0022] 其中，RC00H為異辛酸、辛酸、環(huán)烷酸、苯甲酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、油酸、亞磷酸中的 至少一種。
[0023] 制備鋅的金屬皂（以氧化鋅為例）：
[0024] Zn0+2RC00H= = = =Zn(C00H) 2R2+H20
[0025] 其中，RC00H為異辛酸、辛酸、環(huán)烷酸、苯甲酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、油酸、亞磷酸中的 至少一種。
[0026] 現(xiàn)有的制備方法一般是先合成各成分單體，最后將各成份或半成品復(fù)合、脫水、壓 濾、包裝。而本發(fā)明則是通過(guò)集成法能夠直接在同一設(shè)備中生成出產(chǎn)品，避免生產(chǎn)過(guò)程中半 成品需人工轉(zhuǎn)移到不同設(shè)備中。
[0027] 現(xiàn)有的制備方法需要脫水及壓濾，才能把反應(yīng)生成的水除去，消耗時(shí)間長(zhǎng)，能耗 大，而本發(fā)明方法通過(guò)科學(xué)控制加入各原料進(jìn)行混合反應(yīng)的順序和反應(yīng)溫度等，配合加入 攜水劑，就能在較短時(shí)間，環(huán)保安全的生產(chǎn)出成品。
[0028] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑的制備方法包括以 下步驟：
[0029] A、向設(shè)有加熱爐裝置、攪拌器、冷凝器和溫控裝置的夾套式不銹鋼反應(yīng)釜中加入 所述酸液，反應(yīng)釜的釜外壁和釜內(nèi)壁形成的熱介質(zhì)盛放區(qū)內(nèi)盛放有油，使用加熱爐裝置加 熱油，釜內(nèi)壁傳熱至酸液，同時(shí)使用攪拌器攪拌酸液，拌頻率為15-20HZ/min;
[0030] B、當(dāng)酸液溫度升至95-100°C時(shí)，向酸液中緩慢加入10-15份氧化鈣或氫氧化鈣， 30min之后加入10-20份氧化鋅和所述攜水劑，同時(shí)溫控裝置控制反應(yīng)釜中反應(yīng)液溫度為 100-110°C恒溫；
[0031] C、當(dāng)溫度保持為100-110 °c時(shí)，加入所述飽和環(huán)烷烴溶劑；
[0032] D、反應(yīng)完全后加入所述耐熱助劑，即制得所述液體鈣/鋅熱穩(wěn)定劑。
[0033] 所述步驟A中，油浴在夾套式不銹鋼反應(yīng)釜中進(jìn)行，由于鋼板傳熱至物料，中間有 個(gè)熱量損耗，因此由于溫度必須到達(dá)一定值時(shí)，物料才能達(dá)到反應(yīng)所需的溫度，本發(fā)明中反 應(yīng)釜油浴溫度預(yù)設(shè)加熱至135~150°C，優(yōu)選為140°C。
[0034] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟B為：