一種用天然礦為原料制備pvc穩(wěn)定劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及以天然礦石為原料，利用新疆尉犁縣蛭石(占全國(guó)的95％)制備PVC熱穩(wěn)定劑的方法，具體地說(shuō)由蛭石原礦，經(jīng)微波膨脹，制得膨脹蛭石；再利用無(wú)機(jī)酸酸洗除雜與磁力浮選除鐵，進(jìn)行凈化，制備出改性膨脹蛭石；干燥后，經(jīng)粉碎，再進(jìn)行有機(jī)酸酸洗和磁選凈化，經(jīng)水洗干燥，制備出蛭石PVC熱穩(wěn)定劑。本發(fā)明選用天然礦蛭石作為原料，制備PVC熱穩(wěn)定劑，具有原料來(lái)源廣泛、成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、無(wú)毒、易于推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)；另外，原礦蛭石制備出了高效的熱穩(wěn)定劑，克服了現(xiàn)有價(jià)格高或含鉛等有毒熱穩(wěn)定劑的缺點(diǎn)，也為蛭石高附加值產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了新的方向。
【專利說(shuō)明】—種用天然礦為原料制備PVC穩(wěn)定劑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PVC穩(wěn)定劑的制備方法，尤其是一種PVC管材專用天然礦物無(wú)毒熱穩(wěn)定劑。

【背景技術(shù)】
[0002]PVC材料具有高強(qiáng)度、價(jià)格低廉，耐化學(xué)腐蝕性好、電絕緣性好以及難燃燒等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工程建筑、食品包裝、電氣等行業(yè)的硬質(zhì)和軟質(zhì)品。在全球范圍內(nèi)，PVC樹(shù)脂的需求量位于聚乙烯、聚丙烯之后，居第三位；而其消費(fèi)量在國(guó)內(nèi)已經(jīng)升至第一位。2010年，世界上PVC年需求量將達(dá)3700萬(wàn)噸，2011年我國(guó)PVC產(chǎn)能將達(dá)到2200萬(wàn)噸左右，穩(wěn)居世界第一位。
[0003]但由于PVC高分子鏈結(jié)構(gòu)中含有支化點(diǎn)、雙鍵和引發(fā)劑殘基等不穩(wěn)定因素的存在，使得PVC分子鏈上的氯容易從分子鏈上脫出，加熱至140°C時(shí)便會(huì)分解釋放出氯化氫。隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)或者溫度升高，HCl大量脫出并積累在材料中，由于HCl對(duì)PVC降解具有催化作用，使得PVC降解速度大大加快，脫出HCl后分子鏈中大量形成具有生色的共軛雙鍵，制品出現(xiàn)顏色急劇加深，物理機(jī)械性能下降的現(xiàn)象，甚至炭化直至喪失使用價(jià)值。因此，在PVC制品進(jìn)行成型加工時(shí)，必須使用熱穩(wěn)定劑。
[0004]20世紀(jì)30年代，鉛鹽的出現(xiàn)首先解決了 PVC的熱降解問(wèn)題，也是最早使用的熱穩(wěn)定劑，但隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，其毒性大、污染嚴(yán)重的問(wèn)題極大地限制了應(yīng)用；后來(lái)逐漸產(chǎn)生了金屬皂、有機(jī)錫、稀土和大量輔助熱穩(wěn)定劑等。
[0005]世界上各國(guó)熱穩(wěn)定劑的使用情況存在較大差異。美國(guó)PVC熱穩(wěn)定劑行業(yè)起步較早，目前其行業(yè)使用的熱穩(wěn)定劑以復(fù)合金屬皂類為主，有機(jī)錫類熱穩(wěn)定劑增長(zhǎng)速度最快；西歐國(guó)家PVC熱穩(wěn)定劑的發(fā)展較晚，所以基本以性價(jià)比較高的鉛鹽為主，約占市場(chǎng)的56%，復(fù)合型占31%。整體上來(lái)說(shuō)，毒性較大的鉛鹽類熱穩(wěn)定劑一般呈負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，而無(wú)毒、環(huán)保的復(fù)合型(尤其是無(wú)毒Ca/Zn)均高于其平均增長(zhǎng)率。
[0006]目前，市場(chǎng)上所用PVC熱穩(wěn)定劑主要品種有鉛鹽、金屬皂、有機(jī)錫、有機(jī)銻、稀土和各種輔助熱穩(wěn)定劑等。最受關(guān)注的是無(wú)毒塑料制品添加劑，其中沸石和水滑石類熱穩(wěn)定劑就是這一類。
[0007]目前對(duì)的PVC熱穩(wěn)定劑研究已得到深入開(kāi)展，新的制備原料也將不斷地出現(xiàn)，更為重要的是能否找到一種廉價(jià)和無(wú)毒的PVC熱穩(wěn)定劑，將會(huì)成為今后成為研發(fā)的重點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明目的:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用天然礦為原料制備PVC穩(wěn)定劑的方法。本方法利用新疆天然蛭石為原料制備PVC熱穩(wěn)定劑，特點(diǎn):原料價(jià)格低廉，制備方法簡(jiǎn)單，穩(wěn)定效果明顯，實(shí)現(xiàn)了蛭石高附加值利用。
[0009]本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]一種用天然礦為原料制備PVC穩(wěn)定劑的方法，其特征在于它包括以下步驟:
[0011]第一步:原料與處理:天然蛭石礦粉碎，真空微波膨脹，得到膨脹蛭石；
[0012]第二步:將第一步得到的膨脹蛭石加入稀酸溶液中，放入磁力攪拌器，加熱，磁子攪拌，磁力浮選，除鐵，一定時(shí)間后，溶液過(guò)濾，固體經(jīng)真空干燥得到改性膨脹蛭石；
[0013]第三步:將第二步得到的改性膨脹蛭石粉碎至一定目數(shù)，加入稀酸溶液中，磁選除鐵，一定時(shí)間后，溶液過(guò)濾，去離子水洗滌至中性，固體干燥，得到天然蛭石熱穩(wěn)定劑；
[0014]第四步:第二步和第三步過(guò)濾所得酸溶液，經(jīng)陶瓷膜過(guò)濾回收循環(huán)利用。
[0015]本發(fā)明的進(jìn)一步方案是第一步所述的天然蛭石礦粉碎至5目?100目，微波功率700W?2500W，真空度為0.01?0.15MPa，膨脹時(shí)間10秒?300秒。
[0016]本發(fā)明的進(jìn)一步方案是第二步所述稀酸是鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸，稀酸的質(zhì)量濃度為1%?15% ;加熱溫度為60V?100°C ;磁子轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)?3000轉(zhuǎn)，時(shí)間10分鐘?150分鐘，真空干燥溫度為70°C?120°C。
[0017]本發(fā)明的進(jìn)一步方案是第三步改性膨脹蛭石粉碎至160目?300目，稀酸是甲酸、醋酸、丙酸，質(zhì)量濃度為0.1%?10%，時(shí)間5分鐘?120分鐘。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方法相比，本方法以天然礦為原料，采用新疆蛭石礦制備PVC熱穩(wěn)定劑，克服了現(xiàn)有成本高和含鉛有毒熱穩(wěn)定劑的局限性，擴(kuò)展了制備原料和PVC熱穩(wěn)定劑的種類，具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn):
[0019]I)本發(fā)明采用天然礦產(chǎn)蛭石為原料制備PVC熱穩(wěn)定劑,成本低廉,為PVC熱穩(wěn)定劑添加新成員，實(shí)現(xiàn)原料創(chuàng)新；
[0020]2)本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，穩(wěn)定效果明顯，在180°C下，長(zhǎng)達(dá)3個(gè)小時(shí)不老化，易于推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工藝創(chuàng)新；
[0021]3)蛭石是一種鐵鎂含水硅鋁酸鹽類礦物(Mg，F(xiàn)e，Al)8(Si，AD4O10(OH)2.4H20，蛭石為原料制備熱穩(wěn)定劑，不含鉛和有毒稀土等元素，具備無(wú)毒熱穩(wěn)定劑的特點(diǎn)；
[0022]4)本發(fā)明采用新疆特有原礦蛭石(新疆占全國(guó)的95%以上)制備出了 PVC熱穩(wěn)定劑，克服了目前蛭石大部分作為耐熱材料、壁面材料、防火板、防火砂漿、耐火磚、保溫材料、隔熱板、土壤調(diào)節(jié)劑、飼料添加劑、吸附劑、助濾劑等，附加值低的劣勢(shì)，為蛭石在PVC領(lǐng)域方面的新應(yīng)用的提供了新的方向；
[0023]總之，本發(fā)明選用天然礦蛭石作為原料，制備PVC熱穩(wěn)定劑，具有原料來(lái)源廣泛、成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，易于推廣應(yīng)用。

【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1
[0025]新疆尉犁縣蛭石粉碎至5目，在真空度為0.05MPa和微波功率1000W下，進(jìn)行膨脹，膨脹時(shí)間50秒，制得膨脹6倍以上的膨脹蛭石。將膨脹蛭石150克放入燒杯中盛有500毫升的質(zhì)量濃度5%的鹽酸溶液中，放入磁子，然后把燒杯放入帶有磁力攪拌的恒溫水浴鍋中，加熱溫度80°C，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)，磁力浮選50分鐘，過(guò)濾洗滌，改性后膨脹蛭石固體在85°C下真空干燥至恒重，得到改性膨脹蛭石。改性膨脹蛭石粉碎至200目，放入燒杯中盛有400毫升的質(zhì)量濃度5 %的甲酸溶液中，放入磁子，然后把燒杯放到帶有磁力攪拌裝置上，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)，磁力浮選40分鐘，過(guò)濾，去離子水洗滌至中性，膨脹蛭石粉在90°C下真空干燥至恒重，制得蛭石PVC熱穩(wěn)定劑。鹽酸溶液和甲酸溶液經(jīng)陶瓷管過(guò)濾后，補(bǔ)加少量酸，循環(huán)利用。
[0026]將PVC粉50份、PVC糊樹(shù)脂50份、DOP 50份、蛭石熱穩(wěn)定劑3份，混合均勻，置于鋁片上，在180°C烘箱中塑化5min，制備厚度約為0.5mm、寬2cm的試片。依據(jù)GB/T9349-2002B標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試:將制好的樣品放入180。1:的熱老化烘箱中進(jìn)行靜態(tài)熱老化實(shí)驗(yàn)，每隔1min取一次，依據(jù)GB/T 2913-1982標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試PVC試片的白度。含有蛭石熱穩(wěn)定劑PVC試片，可以保持3小時(shí)10分鐘不老化。
[0027]實(shí)施例2
[0028]新疆尉犁縣蛭石粉碎至10目，在真空度為0.05MPa和微波功率1200W下，進(jìn)行膨脹，膨脹時(shí)間40秒，制得膨脹6倍以上的膨脹蛭石。將膨脹蛭石150克放入燒杯中盛有500毫升的質(zhì)量濃度5%的硫酸溶液中，放入磁子，然后把燒杯放入帶有磁力攪拌的恒溫水浴鍋中，加熱溫度90°C，轉(zhuǎn)速為1300轉(zhuǎn)，磁力浮選50分鐘，過(guò)濾洗滌，改性后膨脹蛭石固體在85°C下真空干燥至恒重，得到改性膨脹蛭石。改性膨脹蛭石粉碎至280目，放入燒杯中盛有400毫升的質(zhì)量濃度5%的乙酸溶液中，放入磁子，然后把燒杯放到帶有磁力攪拌裝置上，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)，磁力浮選40分鐘，過(guò)濾，去離子水洗滌至中性，膨脹蛭石粉在90°C下真空干燥至恒重，制得蛭石PVC熱穩(wěn)定劑。硫酸溶液和乙酸溶液經(jīng)陶瓷管過(guò)濾后，補(bǔ)加少量酸，循環(huán)利用。
[0029]將PVC粉50份、PVC糊樹(shù)脂50份、DOP 50份、蛭石熱穩(wěn)定劑3份，混合均勻，置于鋁片上，在180°C烘箱中塑化5min，制備厚度約為0.5mm、寬2cm的試片。依據(jù)GB/T9349-2002B標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試:將制好的樣品放入180°C的熱老化烘箱中進(jìn)行靜態(tài)熱老化實(shí)驗(yàn)，每隔1min取一次，依據(jù)GB/T 2913-1982標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試PVC試片的白度。含有蛭石熱穩(wěn)定劑PVC試片，可以保持3小時(shí)20分鐘不老化。
【權(quán)利要求】
1.一種用天然礦為原料制備PVC穩(wěn)定劑的方法，其特征在于它包括以下步驟: 第一步:原料與處理:天然蛭石礦粉碎，真空微波膨脹，得到膨脹蛭石； 第二步:將第一步得到的膨脹蛭石加入稀酸溶液中，放入磁力攪拌器，加熱，磁子攪拌，磁力浮選，除鐵，一定時(shí)間后，溶液過(guò)濾，固體經(jīng)真空干燥得到改性膨脹蛭石； 第三步:將第二步得到的改性膨脹蛭石粉碎至一定目數(shù)，加入稀酸溶液中，磁選除鐵，一定時(shí)間后，溶液過(guò)濾，去離子水洗滌至中性，固體干燥，得到天然蛭石熱穩(wěn)定劑； 第四步:第二步和第三步過(guò)濾所得酸溶液，經(jīng)陶瓷膜過(guò)濾回收循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用天然礦為原料制備PVC穩(wěn)定劑的方法，其特征在于:第一步所述的天然蛭石礦粉碎至5目?100目，微波功率700W?2500W，真空度為0.01?0.15MPa，膨脹時(shí)間10秒?300秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用天然礦為原料制備PVC穩(wěn)定劑的方法，其特征在于:第二步所述稀酸是鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸，稀酸的質(zhì)量濃度為1%?15% ;加熱溫度為60°C?100°C ;磁子轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)?3000轉(zhuǎn)，時(shí)間10分鐘?150分鐘，真空干燥溫度為70°C ?120°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用天然礦為原料制備PVC穩(wěn)定劑的方法，其特征在于:第三步改性膨脹蛭石粉碎至160目?300目，稀酸是甲酸、醋酸、丙酸，質(zhì)量濃度為0.1%?10%，時(shí)間5分鐘?120分鐘。
【文檔編號(hào)】C08K3/34GK104292888SQ201410576650
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】田維亮, 葛振紅, 羅斌, 王秋玉, 曹婉婧, 袁江, 段雪 申請(qǐng)人:塔里木大學(xué)