疏水性纳米水滑石的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种疏水性纳米水滑石的制备。采用共沉淀的方法，添加油酸钠制备出Ｍｇ↑［２＋］／Ａｌ↑［３＋］摩尔比为２～３∶１的疏水性纳米水滑石，在相转移剂作用下，使用甲苯把疏水性纳米水滑石萃取出来，可与硬脂酸钙、硬脂酸锌混合，再添加润滑剂、表面改质剂和辅助稳定剂制成疏水性纳米水滑石基ＰＶＣ用复合热稳定剂。本发明专利技术所制备的纳米水滑石具有较好的疏水性，能与ＰＶＣ基体有很好的相容性，用作ＰＶＣ等塑料加工的稳定剂，具有不易析出、稳定效果好的特点。添加疏水性纳米水滑石可降低平衡扭矩、提高加工性能、降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于聚氯乙烯的、具有长效热稳定性的疏水性纳米水滑石的制备。
技术介绍
众所周知，pvc在加工温度条件下，易发生分解，必须加入稳定剂才能使其顺利加 工。另外，聚氯乙烯受热或受紫外线辐射时，也会引起聚合物的降解及脱HC1。因此，PVC 的使用和加工必须使用稳定剂。稳定剂是一种化学助剂，它能抑制PVC在加工成型和使 用过程中由于热、光作用而引起的降解和变色。稳定剂按其化学结构可分为盐基性铅盐 稳定剂、金属皂类、有机锡化合物、有机稳定剂及复合稳定剂五大类。由于铅盐稳定剂原料易得、生产工艺简单，价格低廉、性能出色等优点，迄今仍是 应用最广泛的品种，产量约占我国稳定剂产量的65%。铅盐稳定剂的缺点是毒性高、塑料 着色难、在塑料中的分散性差等，特别是粉状铅化合物在配料、搅拌或塑化过程中产生 大量铅盐粉尘，会对操作人员及环境产生极大危害。为了克服这些缺点，大多采用复合 铅盐稳定剂。复合铅盐稳定剂与传统的三盐、二盐相比，性能有很大的提高，它的针对 性强，操作简单，减少了加工混配工艺，从而减少了粉尘污染，降低了成本。总之，复 合铅盐稳定剂以其综合性能优异而著称。水滑石(Layered Double Hydrotalcides， LDHs)是一类具有层状结构的阴离子层 状功能无机材料，具有可调变的化学组成及独特的结构和性能。其典型的铝镁水滑石化 学式为4H20。水滑石具集阻燃剂、绝缘剂、稳定剂、着色剂、滑爽 剂、抗老化剂、抗紫外线剂等诸多功能于一身的填充和改进的原材料。水滑石的性能(1) 铝镁水滑石是高效、无毒、低烟、高性价比的优良的环保型阻燃剂。水滑石兼有氢氧化 镁和氢氧化铝类似的结构和组成，受热分解时释放出大量的水和二氧化碳，并吸收大量 的热，能降低燃烧体系的温度；分解释放出的水蒸汽和二氧化碳气体能稀释和阻隔可燃 性气体；热分解生成的镁铝氧化物与高分子材料燃烧时形成的炭化物，在材料表面形成 保护膜，从而阻隔了氧的进一步侵入，也起阻燃效果。水滑石粒子分解后的固体产物具有很大的比表面积及很强的碱性，能及时吸收材料热分解时释放的酸性气体和烟雾并转 变成相应的化合物，从而起到抑烟和消烟的作用。因此水滑石是很有希望的对环境友好 的消烟型无毒无卤阻燃剂新品种。其阻燃性能明显优于氢氧化铝和氢氧化镁，而且兼具 两者的优点。(2)水滑石是无毒的热稳定材料。LDHs可以作为聚氯乙烯(PVC)高效、无 毒、价廉的热稳定剂。它可以有效地吸收PVC在加工和使用过程中分解产生的HC1，提高 PVC的加工条件和热稳定性。可与有机锡或铅锌共同作为热稳定剂，或与其他助剂共同使 用，进一步提高PVC的热稳定性。LDHs本身无毒，可大范围代替铅盐和其他金属类稳定 剂，且可用于食品包装PVC中。(3)水滑石与其它制剂混用，除了可改善高分子材料的 耐热性外，还可以改善它们的其它性能。如机械强度、抗老化温度、制品表面亮度、绝 缘性能、抗静电性能、抗紫外线性能等。水滑石还具有良好的隔热性，促进PVC农膜对 红外线的吸收，提高农膜的保温性。水滑石的用途(1)用作塑料、橡胶、化纤等高分 子材料的阻燃、稳定、绝缘、着色、抗紫外线等多功能填充改进剂。(2)用作染料、涂 料、油漆、油墨、化妆品日用化工原材料。(3)用作染织物废水处理剂、放射性废水处 理剂，污染净化絮凝剂。(4)用作化工催化剂载体和芳构化催化剂。(5)用作多种材料 的改进剂和中间体。纳米水滑石具有高的比表面，其阻燃性、吸附性、稳定性等性能较常规水滑石都有 显著提升，是一种非常有前途的功能性材料。关于纳米水滑石制备的专利已有不少，如 "一种以卣水为原料制备纳米级镁铝水滑石的方法(专利号ZL 03150037. 4)"，该专利将 工业卣水进行脱除杂质和有色物质的处理后，利用其中的镁盐来制备纳米水滑石，可适 当降低水滑石的生产成本；专利"一种水滑石基含氯高聚物复合热稳定剂(专利号ZL 200410037656. 7)"主要是制备了纳米水滑石，并用制备的水滑石和钙皂、锌皂合成了 PVC 复合热稳定剂。已有多种纳米水滑石的制备方法，但制备的水滑石是亲水性的。亲水性的水滑石与 聚氯乙烯等有机物质相容性不好，难以均匀混合，且易析出，使得复合稳定剂稳定效果 不理想，极大限制了水滑石在PVC复合热稳定剂中的应用效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，所制备的疏 水性纳米水滑石，与有机物质相容性好，易分散，所制备的复合稳定剂稳定效果良好。本专利技术所使用的疏水性纳米水滑石是层间阴离子为碳酸根的镁铝水滑石其中， Mg"A产摩尔比满足2 3: 1。具体制备方法配制2xl(^mol/l油酸钠水溶液(溶液A), 将镁盐和铝盐按摩尔比2~3: 1的比例混合配制成M^+浓度为0.3~0.6mol/L的水溶液(溶 液B)，将KOH或NaOH与Na2C03或K2C03按0117<:032-摩尔比12-16: 1的比例混合 配制溶液(溶液C)，其中，CO^浓度要保持C03"A产摩尔比为1: 2。取500ml溶液A 放入2L三颈烧瓶，水浴加热到40"0'C，在剧烈搅拌(120rpm以上)的条件下，同时滴加 相同体积(400~500ml)溶液B和溶液C，滴加速度为要在30~45min内滴加完毕。滴加 过程中溶液pH值保持在9.0 9.5。滴加完毕继续搅拌30min，然后升高水浴温度至60~80°C 保温2 3h，自然冷却到室温，反复抽滤、洗涤沉淀至pH值在7-8。把沉淀重新溶解，加 入10 20g NaH2PO4和200ml甲苯，剧烈搅拌30min后静置分层，沉淀转移到甲苯。弃 去下层水溶液，蒸馏除去甲苯，既得疏水性纳米水滑石。本方法制备的水滑石粒径为30~70nm。本专利技术采用共沉淀的方法，添加油酸钠制备出Mg:Al摩尔比为2~3:1的疏水性纳米 水滑石，在相转移剂作用下，使用甲苯把疏水性纳米水滑石萃取出来，与硬脂酸钙、硬 脂酸锌混合，再添加润滑剂、表面改质剂和辅助稳定剂可制成疏水性纳米水滑石基PVC 用复合热稳定剂。利用本专利技术所制备的疏水性纳米水滑石，配制成如下质量组成的复合稳定剂硬脂酸韩 20~40%硬脂酸锌 15~25%疏水性纳米水滑石 10~30%润滑剂 5~15%表面改质剂 4~7%辅助热稳定剂 5~15%以上百分数均为质量百分数。润滑剂主要有聚乙烯蜡、单甘脂或硬脂酸；表面改质 剂主要有季戊四醇酯或亚磷酸三苯酯；辅助稳定剂主要有环氧大豆油或二苯甲酰甲垸。 具体混合方式如下先把硬脂酸钙、硬脂酸锌和水滑石加入反应釜中充分混合。取混合物料，加入捏合 机中加热并搅拌，加入表面改质剂，在100 110。C下捏合20min，然后向捏合机中加入润 滑剂，辅助热稳定剂，捏合搅拌30min,出料压片、筛分、包装，既得最终产品。本专利技术的优点-本专利技术所制备的纳米水滑石粒径分布均匀(30~70nm)，疏水效果好，与有机溶剂互 溶性好。用X射线衍射仪检测，结果表明产品具有很高的结晶度。本专利技术的显著效果是所制备的疏水性纳米水滑石用作PVC等塑料加工的稳定剂， 具有不易析出、稳定效果好的特点；添加本专利技术制备的疏水性纳米水滑石可降低PVC制 备时的平衡扭矩，提高加工性能，降低成本。通过对添加疏水性纳米水滑石基复合热稳 定剂的P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疏水性纳米水滑石的制备方法，其特征在于包括如下步骤：　（１）配制溶液Ａ：２×１０－３ｍｏｌ／ｌ的油酸钠水溶液；　（２）配制溶液Ｂ：将镁盐和铝盐按摩尔比２～３∶１的比例混合配制成Ｍｇ↑［２＋］浓度为０．３～０．６ｍｏｌ／Ｌ的水 溶液；　（３）配制溶液Ｃ：将ＫＯＨ或Ｎａ０Ｈ与Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］或Ｋ↓［２］ＣＯ↓［３］按ＯＨ－／ＣＯ↓［３］↑［２－］摩尔比１２～１６∶１的比例混合配制溶液Ｃ；　（４）取５００ｍｌ溶液Ａ放入２Ｌ三颈烧瓶，水浴加热到４０～ ６０℃，在剧烈搅拌的条件下，同时滴加４００～５００ｍｌ的溶液Ｂ和溶液Ｃ，滴加速度为要在３０～４５ｍｉｎ内滴加完毕，滴加过程中溶液ｐＨ值保持在９．０～９．５，滴加完毕继续搅拌３０ｍｉｎ，然后升高水浴温度至６０～８０℃保温２～３ｈ，自然冷却到室温，反复抽滤、洗涤沉淀至ｐＨ值在７～８，把沉淀重新溶解，加入１０～２０ｇ　ＮａＨ↓［２］ＰＯ↓［４］和２００ｍｌ甲苯，剧烈搅拌３０ｍｉｎ后静置分层，沉淀转移到甲苯，弃去下层水溶液，蒸馏除去甲苯，既得疏水性纳米水滑石。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐守余，
申请(专利权)人：山东慧科助剂股份有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]