一種稀土熱穩定劑及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種稀土熱穩定劑及其制備方法，稀土熱穩定劑是以鑭鈰共生稀土氧化物和脂肪族羧酸為原料，采用直接熔融法合成的。制備步驟包括：首先將脂肪族羧酸加入反應釜加熱，然后向反應釜中投入鑭鈰共生稀土氧化物，控制稀土金屬離子與脂肪族二元羧酸的物質的量之比為（1.01～1.15）∶1.5，滴加催化劑過氧化氫，加入正丁醇，密封反應釜，反應0.5～2.5h，最后打開反應釜投料口，降溫至80℃，出料，降至室溫后粉碎、研磨，制得稀土熱穩定劑。該稀土熱穩定劑與PVC的相容性良好，熱穩定效果好。制備方法工藝簡單，無三廢污染，反應原料轉化率高。
【專利說明】一種稀土熱穩定劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于PVC熱穩定劑領域，涉及一種稀土熱穩定劑，還涉及稀土熱穩定劑的 制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，國內PVC熱穩定劑以鉛鹽類穩定劑占主導，但是鉛鹽會對人類身體健康和 環境造成危害，并已禁止在供水管的UPVC中使用，其用量必將逐步減少。新型環保熱穩定 劑的研發至關重要。
[0003] 稀土熱穩定劑作為我國特有的一類PVC熱穩定劑，屬于環保熱穩定劑產品，其熱 穩定性能優良，而且無毒環保，具有廣泛的應用前景。稀土熱穩定劑的合成工藝主要有復分 解法、皂化法和直接熔融法。復分解法反應必須在相當稀釋的條件下進行，反應速度緩慢， 工業廢水較多，成本較高。皂化法生產工藝需要兩階段加堿，操作較復雜，對工藝過程控制 要求嚴格。直接熔融法是在催化劑存在下，加熱并攪拌脂肪酸與稀土氧化物的混合物，一 步合成脂肪酸稀土化合物，該方法所需要的試劑種類少，工藝及設備簡單，產品成本低，"三 廢"少，能耗少，是一種有效的合成稀土熱穩定劑的方法，相關專利也有報道，例如發明專利 CN101935430A (-種聚氯乙烯用長效稀土熱穩劑及其應用）公布了一種采用直接熔融法合 成的稀土熱穩定劑，采用脂肪族一元羧酸和多元酸(二元羧酸和/或三元羧酸和/或四元羧 酸和/或五元羧酸）作為有機組分與La 3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+稀土離子合成系列稀土熱穩定劑； 發明專利CN102061042A (-種用于PVC的稀土熱穩定、促塑化劑和PVC的復合助劑及其制 備方法）采用脂肪族羧酸、稀土氧化物、催化劑為原料采用直接法合成了稀土熱穩定劑，上 述專利均采用簡單的直接熔融法成功制備了稀土熱穩定劑。與復分解法和皂化法相比，采 用直接熔融法制備的稀土熱穩定劑存在轉化率低的弊端，一般的，轉化率在60%左右，制備 的稀土熱穩定劑產品中存在大量未反應的稀土氧化物和脂肪族羧酸，從而造成稀土熱穩定 劑產品的熱穩定性能下降，而且其與PVC基體的結合力不好，影響PVC制品的性能。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種稀土熱穩定劑，該稀土熱穩定 劑與PVC的相容性良好，可大幅度提高PVC的熱穩定性，可應用于PVC加工業。
[0005] 本發明的另一目的是提供一種稀土熱穩定劑的制備方法，該方法工藝簡單，無三 廢污染，反應原料轉化率高。
[0006] 為實現以上目的，本發明采用的技術方案為： 一種稀土熱穩定劑及其制備方法，其特征在于，所述稀土熱穩定劑是以鑭鈰共生稀土 氧化物和脂肪族羧酸為主要原料，采用直接熔融法合成的， 所述制備方法包括以下步驟： (1) 將脂肪族羧酸加入反應釜中，攪拌，120?160°C下加熱2h ; (2) 向反應釜中投入鑭鈰共生稀土氧化物，控制稀土金屬離子與脂肪族二元羧酸的物 質的量之比為（I. Ol?I. 15): I. 5,攪拌lh，然后滴加催化劑過氧化氫，持續攪拌，再一次性 加入正丁醇，密封反應釜，反應〇. 5?2. 5h ; (3)打開反應釜投料口，使反應副產物自然揮發，降溫至80°C，出料，在儲料罐中降至室 溫，粉碎，研磨，制得稀土熱穩定劑。
[0007] 優選的，所述鑭鈰共生稀土氧化物為稀土礦初步分離的工業級鑭鈰混合稀土氧化 物。
[0008] 優選的，所述脂肪族羧酸為脂肪族一元羧酸、脂肪族二元羧酸的一種或幾種的混 合物。
[0009] 優選的，所述脂肪族一元羧酸為脂肪族一元羧酸為含碳原子個數為8?18的而且 具有直鏈結構的脂肪族一元羧酸。
[0010] 優選的，所述脂肪族二元羧酸為含碳原子個數為6?26的而且具有直鏈結構的脂 肪族二元羧酸。
[0011] 優選的，所述過氧化氫的加入量為脂肪族二元羧酸質量的6%。
[0012] 優選的，所述正丁醇的加入量為脂肪族二元羧酸質量的4%。
[0013] 本發明采用直接熔融法合成工藝，以稀土礦初步分離的工業級鑭鈰共生稀土和脂 肪族二元羧酸為主要反應原料，制備稀土熱穩定劑，直接熔融法合成工藝簡單，操作簡便， 無三廢污染，綠色環保，兩種原料成本低，可降低生產成本，市場競爭優勢明顯。本發明采用 控制物料比例的方法，有目的的在合成時是控制稀土離子過量，稀土離子大部分可以與脂 肪族羧酸發生反應生成稀土有機酸鹽，過量稀土離子以游離粒子形式存在于反應體系中， 可包覆于稀土有機酸鹽表面，這層稀土離子薄膜有助于提高稀土有機酸鹽與PVC基體的相 容性，提高熱穩定劑的分散性，并且稀土離子能夠對無機粉體進行表面改性，發揮偶聯劑、 增塑劑、潤滑劑的作用，提高PVC復合材料的力學性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發明實施例1稀土熱穩定劑的IR光譜圖； 圖2為本發明實施例1稀土熱穩定劑的DSC圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但不限定本發明的保護范圍。
[0016] 實施例1 一種稀土熱穩定劑的制備步驟如下： (1) 將硬脂酸加入反應釜中，攪拌，120°c下加熱2h ; (2) 向反應釜中投入鑭鈰共生稀土氧化物，控制稀土金屬離子與硬脂酸的物質的量之 比為I. I :1. 5,攪拌lh，然后滴加催化劑過氧化氫(加入量為硬脂酸質量的6%)，持續攪拌， 再一次性加入正丁醇(加入量為硬脂酸質量的4%)，密封反應釜，反應2. 5 h ; (3) 打開反應釜投料口，使反應副產物自然揮發，降溫至80°C，出料，在儲料罐中降至室 溫，粉碎，研磨，制得稀土熱穩定劑。
[0017] 為了驗證實施例1制備的稀土熱穩定劑的性能，進行了 IR、DSC、轉化率、熱穩定性 和力學性能測試。（1)轉化率計算：將產物置于熱乙醇中攪拌溶解，趁熱過濾，將不溶于熱 乙醇的固體烘干稱重，計算硬脂酸轉化率。轉化率計算式如下：
【權利要求】
1. 一種稀土熱穩定劑及其制備方法，其特征在于，所述稀土熱穩定劑是以鑭鈰共生稀 土氧化物和脂肪族羧酸為主要原料，采用直接熔融法合成的， 所述制備方法包括以下步驟： (1) 將脂肪族羧酸加入反應釜中，攪拌，120?160°C下加熱2h ; (2) 向反應釜中投入鑭鈰共生稀土氧化物，控制稀土金屬離子與脂肪族二元羧酸的物 質的量之比為（1. 01?1. 15): 1. 5,攪拌lh，然后滴加催化劑過氧化氫，持續攪拌，再一次性 加入正丁醇，密封反應釜，反應〇. 5?2. 5h ; (3) 打開反應釜投料口，使反應副產物自然揮發，降溫至80°C，出料，在儲料罐中降至室 溫，粉碎，研磨，制得稀土熱穩定劑。
2. 根據權利要求1所述的稀土熱穩定劑及其制備方法，其特征在于，所述鑭鈰共生稀 土氧化物為稀土礦初步分離的工業級鑭鈰混合稀土氧化物。
3. 根據權利要求1所述的稀土熱穩定劑及其制備方法，其特征在于，所述脂肪族羧酸 為脂肪族一元羧酸、脂肪族二元羧酸的一種或幾種的混合物。
4. 根據權利要求3所述的稀土熱穩定劑及其制備方法，其特征在于，所述脂肪族一元 羧酸為脂肪族一元羧酸為含碳原子個數為8?18的而且具有直鏈結構的脂肪族一元羧酸。
5. 根據權利要求3所述的稀土熱穩定劑及其制備方法，其特征在于，所述脂肪族二元 羧酸為含碳原子個數為6?26的而且具有直鏈結構的脂肪族二元羧酸。
6. 根據權利要求1所述的稀土熱穩定劑及其制備方法，其特征在于，所述過氧化氫的 加入量為脂肪族二元羧酸質量的6%。
7. 根據權利要求1所述的稀土熱穩定劑及其制備方法，其特征在于，所述正丁醇的加 入量為脂肪族二元羧酸質量的4%。
【文檔編號】C08L27/06GK104311875SQ201410663886
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】李軍偉 申請人:天津儒創新材料科技有限公司