微粉蜡在涂料中的应用研究-最新范文

微粉蜡在涂料中的应用研究

摘要：本文报告了高分子蜡及聚乙烯微粉蜡在涂料中的应用,介绍了应用中的注意事项还对涂料市场进行了展望。

关键词：聚乙烯蜡,微粉蜡,涂料,应用,展望

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。高分子蜡是炸药良好的钝感剂,同时也可作塑料、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。[1-2]

国外低相对分子质量聚乙烯的应用很广,需求量较大。日本每年生产约3000t,售价比普通的树脂高一倍左右。国内虽然启步较晚但需求量也在逐年增加,主要生产厂家有上海金山,南京扬子和北京化工大学等。

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。如Ffka-906,加入后平滑性、抗粘连性、抗划伤性及消光作用都有加强,而且可以有效抑制颜料沉淀。添加量为0.25%-2.0%。[8] 1应用方式

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(Jet-Microniser)或微粉/分级机(Microniser/Classifier)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。

虽然蜡的使用方法颇多,但仍以微粉化蜡为最多,而市面上微粉化腊的种类繁多,且各制造厂家生产工艺也均有差异,使得各厂微粉化蜡的粒径分布,相对分子质量、密度、熔点、硬度等性质均有些差异。

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。[3]

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蜡在涂膜中所提供的特点

1、耐磨、防刮伤、防擦伤：蜡分布在涂膜中借此保护涂膜、防止刮伤、擦伤并提供耐磨损性;譬如集装箱涂料、木器涂料、装饰涂料等均需此功能。

2、控制磨擦系数：通常利用它的低摩擦系数,提供涂膜优异的滑

度,同时因不同种类的蜡而有特殊丝绸柔和的触感。

3、耐化学品性：由于蜡的安定性而能赋予涂膜更佳的耐水,耐盐水喷雾等性能。

4、防止贴合：避免涂装物或被印刷物有回粘、贴合现象。

5、控制光泽度：选择适当的蜡,依不同添加量而有不同的消光效果。

6、防止二氧化硅等硬结沉积,增加涂料储存安定性。

7、防止金属刮痕(AntiMetalMarking)：尤其在印罐涂料,除了提供良好的加工性,更可以起到保护印罐储存物的储存安定。

2、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,蒸发棗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。

[4]

1PEWax微粉的应用

涂料用聚乙烯蜡可以制备高光泽溶剂性涂料水性涂料、粉未涂料、罐头涂料、UV固化、金属装饰涂料等,还可以作为纸板等日用防潮涂料。

(2)油墨、套印光油、打印油墨。PEWax可以用来制备凸版水性油墨,溶剂性凹版油墨,石印/胶印、油墨、套印光油等。

(3)化妆品、个人护理品。PEWax可以作为粉饼、防汗剂/祛臭剂原材料。

(4)卷材用微粉蜡。卷材用蜡有两个要求：即在提高涂膜表面滑度和硬度时,不能影响涂料的流平和对水的敏感性。

(5)热熔粘合剂。PEWax微粉可以制备烫印用热熔粘合剂。

(6)其它应用。PEWax还可以作铸压金属部件、发泡部件的隔离剂、橡塑片材、管材添加剂,还可以用作紫油流变改性剂和电流变体,也可以作为母料的载体和润滑剂。

2.2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。

从文献调研和市场分析看,聚乙烯蜡和改性聚乙烯蜡,特别是微粉化后将会有更长足的发展。

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]