一种酒石酸锌的制备方法及其在稳定剂中的应用与流程

本发明属于稳定剂制备领域，具体涉及一种酒石酸锌的制备方法及其在稳定剂中的应用。
背景技术：
：目前在pvc热降解机理可以发现，作为pvc的热稳定剂必须具备以下几种功能中的一种或多种：①取代pvc分子中的烯丙基氯原子或叔氯原子，消除引发pvc热降解的不稳定结构因素；②中和吸收pvc因热降解而释放的hcl，消除或抑制其对pvc热降解的自动催化作用；③与pvc因热降解而生成的共轭多烯序列加成，阻断其进一步增长并缩短共轭多烯链；④捕获自由基。目前常用的热稳定剂主要分为无机铅盐、金属皂盐、有机锡、有机辅助热稳定剂等几大类。其中金属皂类稳定剂中最常用的是锌皂稳定剂，锌皂稳定剂既能中和吸收hcl，又能以羧酸根取代不稳定氯原子而消除热降解引发部位，因而既能减慢pvc的脱hcl，又能抑制其初期着色。但是锌皂由于吸收hcl会生产zncl2，生成的zncl2具有很强的催化作用，会促进多烯序列进一步脱氢，从而导致长期热稳定效能较差，配料在受热后不久就会发生恶性降解而变黑焦化，也就是“锌烧”。多元醇化合物是一种常用的辅助热稳定剂，多元醇化合物中带有多个羟基，而这些羟基可以与zn2+形成稳定的螯合物，从而钝化其对pvc热降解的催化作用。理论上来讲，分子中所含羟基数目越多，其改进长期热稳定性能的效果就越显著，但是也会导致其抑制初期变色的效果下降。现有的钙锌稳定剂所使用的锌盐大多数都是脂肪酸锌盐，导致后期锌烧严重，为了避免这种现象，往往还需加入多元醇辅助热稳定剂，如季戊四醇、山梨醇等化合物。锌皂稳定剂中，锌含量是影响pvc初期颜色的重要因素，传统的锌皂稳定剂大多数都是一元脂肪酸，所以一分子的脂肪酸锌需要两分子的一元脂肪酸，这样就导致生成的锌皂分子量偏大，锌含量自然也就偏低。为了提高锌含量，可以采用二元脂肪酸与锌源反应，这样只需要一分子脂肪酸就可以与一分子锌源生成一分子的锌皂，脂肪酸链会减少，锌含量则会增大，从而达到提高初期白度的效果。为了减轻锌皂稳定剂的后期“锌烧”现象，现有的锌皂稳定剂则需要加入多元醇化合物来抑制后期“锌烧”。而多元醇化合物的作用机理则是通过羟基与zn2+形成稳定的螯合物，从而钝化其对pvc热降解的催化作用。所以多元醇化合物中起到关键作用的官能团只要是羟基。技术实现要素：本发明从以上两方面着手，寻找一种带羟基的二元酸，酒石酸(ⅱ)则是其中的一种。酒石酸(ⅱ)的分子式为c4h6o4，结构式为可以看出酒石酸(ⅱ)具有两个羧基和两个羟基。生产的酒石酸锌(ⅰ)既是二元酸锌也具有两个羟基，这意味这酒石酸锌(ⅰ)既具有很好的初期着色，也能很好的抑制后期“锌烧”，本发明的具体内容如下：本发明的其中一个目的在于提供一种结构式如(ⅰ)：的酒石酸锌(ⅰ)的制备方法，其技术点在于：所述的酒石酸锌(ⅰ)的制备方法的制备方法如下：s1酒石酸钠(ⅲ)的制备：称取酒石酸(ⅱ)添加三角烧瓶中，然后缓慢向其中添加去离子水并搅拌均匀，直至呈现白色浑浊液体，再称取氢氧化钠，缓慢加入到三角烧瓶中进行反应，再次添加去离子水，慢慢搅拌均匀，随后进行加热搅拌，直至溶液变澄清，然后用酸调节反应液的ph至7，停止加热，即得酒石酸钠(ⅲ)，具体反应方程式如下：s2酒石酸锌(ⅰ)制备：称取七水合硫酸锌，并将其缓慢添加步骤s1所述的三角烧瓶中，所述步骤s1中的澄清的反应液变浑浊，持续向步骤s1所述的三角烧瓶中添加去去离子水，边加热边搅拌得到的沉淀即为所述的酒石酸锌(ⅰ)，具体反应方程式如下：在本发明的有的实施例中，所述的步骤s1中酒石酸(ⅱ)和氢氧化钠的重量之比为3～3.5：1，所述的反应温度为70～80℃，所述的反应时间为20～40min。在本发明的有的实施例中，所述的步骤s1中酸为物质的量浓度为1～3mol/l的盐酸溶液。在本发明的有的实施例中，所述的步骤s2七水合硫酸锌和酒石酸(ⅱ)的重量之比为1.5～2.5:1，所述的反应温度为100～120℃，所述的反应时间为50～70min。本发明的另外一个目的在于提供一种酒石酸锌(ⅰ)在稳定剂中的应用，其技术点在于：所述的酒石酸锌(ⅰ)添加于稳定剂，所述酒石酸锌(ⅰ)的添加量为5.5～6.5wt％。在本发明的有的实施例中，所述的稳定剂由硬脂酸钙、硬脂酸锌、酒石酸锌(ⅰ)、沸石、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、马来酸二正丁酯、乙酰丙酮钙、丙酸正十八碳醇酯、季戊四醇、高氯酸盐、内润滑剂和外润滑剂混合制备而成。在本发明的有的实施例中，所述的硬脂酸锌和酒石酸锌(ⅰ)的重量之比为0～1：1。与现有技术相比，本发明的有益效果：1.本发明的一种酒石酸锌(ⅰ)的制备方法，其中酒石酸(ⅱ)低温时在水中的溶解度较低，常温条件下直接向酒石酸(ⅱ)中加水会得到白色浑浊液，加入氢氧化钠后，两者迅速反应，溶液变清，生成了易溶于水的酒石酸钠(ⅲ)。通过测量澄清液的ph值确定反应的进行程度，由于目的产物酒石酸锌(ⅰ)不溶于水，所以要控制氢氧化钠的量，避免氢氧化钠过多与硫酸锌(ⅰ)反应生成氢氧化锌沉淀。通过调节ph值，达到7以后再加入七水合硫酸锌，迅速生成酒石酸锌(ⅰ)沉淀，再通过多次水洗过滤，除掉其他离子。2.本发明的一种酒石酸锌(ⅰ)的制备方法，其中使用酒石酸锌(ⅰ)代替传统的锌盐稳定剂，应用在pvc生产配方中。传统的硬脂酸锌分子量为632，锌含量为10.3％，而酒石酸锌(ⅰ)的分子量为249.5.其锌含量为26.2％，可以看出，本发明提出的二元酸锌具有很高的锌含量，这可以显著提高产品的初期白度。而且本发明制备的酒石酸锌(ⅰ)还具有两个羟基，当酒石酸锌(ⅰ)吸收hcl后，会生成zncl2和酒石酸(ⅱ)，其反应方程式如下：生成的氯化锌会促进pvc长链进一步脱氢，从而导致“锌烧”，而另一种产物酒石酸(ⅱ)则是具有两个羟基的醇酸类化合物，它可以与zncl2形成稳定的螯合物(ⅳ)，其反应方程式为：附图说明图1为本发明的一种酒石酸锌(ⅰ)的制备方法的流程图。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1一种结构式如(ⅰ)：的酒石酸锌(ⅰ)的制备方法如下：s1酒石酸钠(ⅲ)的制备：称取30g酒石酸(ⅱ)添加三角烧瓶中，然后缓慢向其中添加去离子水并搅拌均匀，直至呈现白色浑浊液体，再称取9.56g氢氧化钠，缓慢加入到三角烧瓶中进行反应，再次添加去离子水，慢慢搅拌均匀，随后进行加热至75℃，搅拌30min，直至溶液变澄清，然后用物质的量浓度为2mol/l的盐酸溶液调节反应液的ph至7，停止加热，即得酒石酸钠(ⅲ)，具体反应方程式如下：s2酒石酸锌(ⅰ)制备：称取57.5g七水合硫酸锌，并将其缓慢添加步骤s1所述的三角烧瓶中，所述步骤s1中的澄清的反应液变浑浊，持续向步骤s1所述的三角烧瓶中添加去去离子水，加热至110℃，反应60min即得到的沉淀即为所述的酒石酸锌(ⅰ)，取出产物过滤洗涤烘干后测定锌含量为27.58％，具体反应方程式如下：一种酒石酸锌(ⅰ)在稳定剂中的应用，将酒石酸锌(ⅰ)添加于稳定剂，具体配方如表1所示，所添加的酒石酸的质量为5g。实施例2一种结构式如(ⅰ)：的酒石酸锌(ⅰ)的制备方法如下：s1酒石酸钠(ⅲ)的制备：称取30g酒石酸(ⅱ)添加三角烧瓶中，然后缓慢向其中添加去离子水并搅拌均匀，直至呈现白色浑浊液体，再称取8.57g氢氧化钠，缓慢加入到三角烧瓶中进行反应，再次添加去离子水，慢慢搅拌均匀，随后进行加热至70℃，搅拌40min，直至溶液变澄清，然后用物质的量浓度为1mol/l的盐酸溶液调节反应液的ph至7，停止加热，即得酒石酸钠(ⅲ)，取出产物过滤洗涤烘干后测定锌含量为26.13％，具体反应方程式如下：s2酒石酸锌(ⅰ)制备：称取45g七水合硫酸锌，并将其缓慢添加步骤s1所述的三角烧瓶中，所述步骤s1中的澄清的反应液变浑浊，持续向步骤s1所述的三角烧瓶中添加去去离子水，加热至100℃，反应70min即得到的沉淀即为所述的酒石酸锌(ⅰ)，具体反应方程式如下：一种酒石酸锌(ⅰ)在稳定剂中的应用，将酒石酸锌(ⅰ)添加于稳定剂，具体配方如表1所示，所添加的酒石酸的质量为5g。实施例3一种结构式如(ⅰ)：的酒石酸锌(ⅰ)的制备方法如下：s1酒石酸钠(ⅲ)的制备：称取30g酒石酸(ⅱ)添加三角烧瓶中，然后缓慢向其中添加去离子水并搅拌均匀，直至呈现白色浑浊液体，再称取10g氢氧化钠，缓慢加入到三角烧瓶中进行反应，再次添加去离子水，慢慢搅拌均匀，随后进行加热至80℃，搅拌20min，直至溶液变澄清，然后用物质的量浓度为3mol/l的盐酸溶液调节反应液的ph至7，停止加热，即得酒石酸钠(ⅲ)，具体反应方程式如下：s2酒石酸锌(ⅰ)制备：称取75g七水合硫酸锌，并将其缓慢添加步骤s1所述的三角烧瓶中，所述步骤s1中的澄清的反应液变浑浊，持续向步骤s1所述的三角烧瓶中添加去去离子水，加热至120℃，反应50min即得到的沉淀即为所述的酒石酸锌(ⅰ)，取出产物过滤洗涤烘干后测定锌含量为28.05％，具体反应方程式如下：一种酒石酸锌(ⅰ)在稳定剂中的应用，将酒石酸锌(ⅰ)添加于稳定剂，具体配方如表1所示，所添加的酒石酸的质量为5g。对比例如表1所示，添加20g的硬脂酸锌制备传统稳定剂，。表1稳定剂的配方实验例根据表2所示的配比将每组各个组分在分散机中搅拌均匀，然后再在开放式炼胶机上进行混炼，温度为190±2℃，混炼时间3min，制备得到pvc片。将制备得到的pvc片样片制成10块16mm×24mm的小片置于铝箔上，放入401a型老化试验箱中，温度为190±1℃，每间隔10min取出一块片，测试其黄度，测试结果见表3：表2pvc的配方原料①②③④pvc100100100100钛白粉2222acr1111碳酸钙10101010加工助剂6666内外润滑0.50.50.50.5实施例1稳定剂2.7---实施例2稳定剂-2.7-3实施例2稳定剂--2.7-对比例稳定剂----表3黄度测试结果时间/min102030405060708090100①4.088.1212.3516.9821.2527.6434.5840.1448.2756.14②4.068.1012.3317.0121.2527.5534.5540.1648.25③4.078.1412.3716.8820.9827.7133.9840.9148.35④4.969.0313.2817.5922.1429.4836.4742.9750.1558.46由表3可知，本发明的的方法制备的酒石酸锌(ⅰ)，可以显著提高pvc产品的初期白度，并可以有效减少“锌烧”现象的产生，因此本发明拥巨大的前景。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页1 2 3