微粉蜡在涂料中的应用研究

微粉蜡在涂料中的应用研究

时间:2014-12-15 16:35来源:河北晶牛微晶集团股份有限公司 作者:田俊京

引言

在聚乙烯生产过程中，会产生少量的低聚物即低相对分子质量聚乙烯，又称高分子蜡简称聚乙烯蜡。因其优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性而得到应泛的应用。正常生产中，这部分蜡作为一种添加剂可直接加到聚烯烃加工中，它可以增加产品的光译和加工性能。高分子蜡可作塑料、颜料的分散润滑剂，瓦楞纸防潮剂，热熔粘合剂及地蜡，汽车美容蜡等。

高分子蜡是一种无毒、无味、无腐蚀、白色或略带微黄的固体，相对分子质量为1800-8000。具有良好的化学稳定性，在室温下抗温性、耐药性和电气性优异，应用范围比较广，可作为氯化聚乙烯的原料、塑料的改性剂，纺织品的涂布剂以及改善原油和燃料油粘性的添加剂。
 

高分子蜡在涂料中的应用及作用机理。
涂料用蜡主要以添加剂的形式加入，蜡类添加剂一般以水乳液形式存在，最初是用于改善涂膜的表面防扩性能。主要包括提高涂膜的平滑性、抗划性以及改善防水性。此外，它还可以影响涂料的流变性能，它的加入可以使金属闪光漆中铝粉这类的固体颗粒的取向变得均匀。在无光漆中它可以作为消光剂，根据其粒径和粒径分布，蜡类添加剂的消光效力也各不相同。因此，蜡添加剂即有适于有光漆的也有适用于无光漆的。微晶化改性聚乙烯蜡，可用于改善水性工业涂料的表面性质。
 

1.蜡的使用方法常见的有四种

1）熔融法：以溶剂在密闭、高压的容器下加热熔融，然后在适当的冷却条件下出料，获得成品；缺点是质量不易控制，操作成本高且危险，同时某些蜡并不适用这种方法。

2）乳化法：可得又细又圆的粒子，适用于水性系统，但所加入的表面活性剂会对涂膜的耐水性造成影响。

3）分散法：将蜡加入树蜡/溶液中，利用球磨机、滚筒或其他分散设备分散；缺点是难获得高质量的产品，且成本高。

4）微粉化法：微粉化的方式可采用喷射微粉机或微粉/分级机生产工艺，即是利用粗腊在高速状态下相互间激烈碰撞后逐渐碎裂成微粒状，然后再由离心离心力作用，在失重下被吹逸出来收集而得。此为目前应用最多的制造方法。

聚乙烯蜡的制造，一般有高压、低压聚合法；其中高压法的制得的聚乙烯蜡带支链，密度与熔融温度均较低，而低压法则可制得直链的低比重的腊；PE腊有各种不同的密度，例如同为低压法制得的非极性PE蜡而言，通常低密度者（低支链、高结晶度）较坚硬，有较佳的耐磨损及抗创痕性，但在滑性及降低摩擦系数上则稍差。
 

2.蜡在涂料中的特点与机理

蜡的种类繁多，而其展现在涂膜的形态我们大致可分成下列三种：

1）起霜效果：例如选用的蜡的熔点低于烘烤温度时，由于蜡在烘烤时熔融成液态，成膜冷却后，即在涂面上形成似霜的薄层。

2）球轴效果：此效应在于蜡由其本身的粒径大小与涂层膜厚相近，甚至大一些，而显露在外，使得腊的耐刮、防擦伤性能可以显现。

3）漂浮效应：不论蜡的粒子形态，蜡在成膜过程中漂移至涂膜表面均匀的分散开来，使得涂膜最上层有蜡的保护，显现蜡的特点。
 

3.聚乙烯微粉蜡的研究

微粉技术是近10年发展起来的一项高新技术，一般把粒径小于0.5μm的粒子称为超微粒子20μm以下的称为微粒子，超微粒子的集合体称为超微粉体。高分子微粒制备主要有了3种途径：一是由粗粒子出发，用机械粉碎法，蒸发凝缩法和熔融法等物理的方法；二是利用化学试剂的作用，使形成的各种分散状态的分子逐渐长成期望大小的微粒，可分为溶解和乳化两种分散方法；三是直接调节聚合或降解制备。如PMMA微粉、可控分子量PP、分散聚合制备PS微粒子、热裂解成辐射裂解制PTF微粉。我们在国内首先制备出PWEax微粉，经上海市粉体工程中试基地测定达到国外同类产品先进水平。主要工艺过程是物理方法。
改性聚乙烯蜡的发展。
我们在20世纪90年代初进行了低相对分子质量聚乙烯蜡的改性工作，关于羧化，接枝也有不少报道。国外申请专利的有德国、法国、波兰、日本。国内也申请了两相相关专利。聚乙烯微粉蜡的表面效应、体积效应为在各新产品开发提供了优异的物理化学性能，为适应油墨、涂料、整理剂等各种领域要求也将有更多的系列超细微粉问世。

4.中国涂料工业现状

目前我国生产的涂料产品有18大类，近千个花色品种，在六五和七五计划期间，调整产品结构，限制油基漆的生产，大力发展合成树脂漆，使涂料结构发生了根本的变化。合成树脂漆占涂料总产量的比例由1980年的48%提高到了1990年的57%，1998年进一步提高到72%以上。

聚乙烯蜡做为一种添加剂，主要应用在消光漆等高档涂料上，一般添加量为5%～6%。以微粉和乳液，用高速搅拌的方式加入。蜡在其它涂料中的添加量在0.25～2.0%。价格每吨在3万～5万元之间。预计2001年我国的聚乙烯蜡市场在2200吨～2500砘左右。目前国内主要有上海金山石化、广州的金富德等其中研究成功并得到应用的主要合成蜡产品有脂蜡、酰胺蜡、聚乙烯脂肪酸调配蜡等。但其乳化性不理想，我国研究生产高质量的合成蜡有广阔的市场前景。
 

5.结束语

高分子蜡已经发展成为一类新型的功能材料，有机高分子微粉的功能化也正成为研究热点，以高分子微粉的制备、应用及深度开发，必将开拓其更多的新性能、新应用，形成功能高分子及智能材料的新领域。高分子蜡的优异性能为新产品开发提供了良好的物理化学性能，为适应油墨、涂料、整理剂等各种领域要求也将有更多的系列蜡问世，我国的高分子蜡工业也将走向世界。