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喷雾干燥技术在聚乙烯蜡方面的研究应用

点击次数:60 发布时间:2020/3/19
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聚乙烯蜡指聚合度较低的低分子量聚乙烯,外观为白色或淡黄色的蜡状薄片或者粉末,是塑料、涂料、油漆、油墨等行业的常用加工助剂,主要用作颜料分散剂、加工脱模剂、润滑剂以及油漆消光剂等等。

 

聚乙烯蜡的常用使用方法有水乳化法直接共混使用等,但是聚乙烯蜡微粉化后使用,由于粒度细、分布窄、质量均匀,因此具有较大的比表面积、较高的表面活性、较快的溶解(熔融)速度和化学反应速度,可以扩大聚乙烯蜡的使用范围和提高其作为助剂的效果。

 

一般将聚乙烯蜡微粉化的方法是机械粉碎法、气流粉碎法和溶剂沉淀法及喷雾干燥法。

采用喷雾干燥法较其他方法具有能耗低、投入少、产品颗粒度好等优点。

 

1聚乙烯蜡的发展历史

随着材料科学化学工业的发展,材料加工已经尤为化学工程和材料工程的交叉领域。对材料深加工能改变材料的各种物理或化学性质,扩大其应用领域。

 

聚乙烯蜡最早是作为一种聚乙烯生产的副产物被发现的,后来人们发现了其在颜料分散和材料加工时的作用,于是开始利用高压聚合或者高温裂解的方法制备聚乙烯蜡,而制得的成品一般为块状或者片状

 

将片状聚乙烯蜡通过各种加工技术微粉化后,由于粉末的高分散性和高比表面积,相对于片状原料有更好的实用性能。

 

2聚乙烯蜡的来源及分类

目前,市场上的聚乙烯蜡按照来源可分为三类,即聚合型乙烯蜡、裂解型聚乙烯蜡以及聚乙烯生产过程的副产物三种。

一、聚合型乙烯蜡

 聚合法是国外大型企业生产聚合型乙烯蜡的主要方法。

二、裂解型聚乙烯蜡

裂解型聚乙烯蜡主要是用纯净的聚乙烯树脂经高温裂解制得。裂解加工按照反应器的不同又可分为裂解斧加工法和挤出去法。分别为间歇法生产工艺和连续法生产工艺。

三、聚乙烯生产过程的副产物

在生产聚乙烯树脂的过程中,可以从溶剂中回收一些低分子量组分,即聚合度在100~300左右,分子量在2500~5000左右的副产物聚乙烯蜡,也称之为低聚物。

3聚乙烯蜡的物理性质

聚乙烯蜡又称为低分子量聚乙烯高分子蜡,指的是聚合程度较低的聚乙烯,其相对分子质量一般在1000~10000左右。

聚乙烯蜡是一种无毒、无气味、无腐蚀性的白色或淡黄色的固体

聚乙烯蜡其熔程按其分子量大小及分子量分布的不同在60~120之间,软化点为60~120

聚乙烯蜡其形状根据要求可制成片状块状粉状,是一种广泛应用于塑料、涂料、油墨等行业的添加助剂,可改善产品特性以及产品的加工性能等。

 

4聚合法生产聚乙烯蜡的优点

聚合法是国外大型企业生产聚乙烯蜡的主要方法,是由乙烯单体在催化剂存在下高压或低压反应聚合而成

具体的工艺包括以下三种:

1、自由基催化剂聚合法

2、齐格勒聚合法

3、茂金属聚合法

优点:

主要表现为此方法生产的聚乙烯蜡分子量较易控制,且相对分子质量分布较窄,颜色纯,气味小,其润滑性、分散性较好。

缺点:成本较高。

 

5聚乙烯蜡的使用方法

一般情况下的聚乙烯蜡为大块的片状或块状,在工业上很少能够直接加入使用,需要特定的使用方法或工艺,一般来说,在不同工艺中,有以下几种用法:

1、直接共混使用

在PVC管材、薄膜或其他塑料产品中作为一种添加剂使用,可直接与原料混入,可以提高产品光洁度及加工时的润滑度。

2、熔融后使用

在一米六、密闭容器中将块状聚乙烯蜡与溶剂熔融,然后适当冷却后出料,即得小粒度的聚乙烯蜡;但是这种方法,一来得到的产品聚乙烯蜡质量不好,二来成本高、危险性大,因此应用并不广泛。

3、水乳化后使用

聚乙烯蜡和表面活性剂加热熔融后,搅拌至液体完全透明后,加入完全沸腾的水,采用乳化方法制成蜡膏状,其中的聚乙烯蜡形成又小又圆的粒子,在涂料和油墨的生产中,一般采用乳化的方法使用聚乙烯蜡

 

6裂解法生产聚乙烯蜡的优缺点及适用性

裂解法生产聚乙烯蜡主要是用纯净的聚乙烯树脂经高温裂解制得

优点:

该方法生产成本低、产率高。

缺点:

产品较聚合型而言分子量并不容易控制,相对分子量较宽,其质量相对合成蜡低些。

适用性:

裂解加工按反应器的不同又可以分为裂解斧加工法和挤出法。

裂解斧为间歇法生产工艺,投入成本低,适用于小型企业;

挤出法为连续法生产工艺,投入成本大,产量大,适合大中型厂家。

 

7聚乙烯蜡的性能和应用

一、聚乙烯蜡的性能

    1、聚乙烯蜡具有无腐蚀性;

    2、高软化点;

    3、低熔融粘度;

    4、良好的润滑性性;

5、与聚烯烃较好的相容性,

6、在常温下具有良好的抗湿性、耐化学腐蚀、电气性能及耐热性能,且润滑性好、分散性、流动性脱模性较好,可以与油漆、涂料、油墨、塑料等配合使用。

二、应用

 聚乙烯蜡广泛应用于化工生产各个领域,是一种用途广泛的精细化工产品。特别是通过化学改性的聚乙烯蜡,引入极性基团后,改善了物理化学性能,使聚乙烯蜡可以应用更加宽广的领域。

 

8聚乙烯蜡在涂料中的应用

聚乙烯蜡在涂料中的使用是基于以下三种机理的作用:

一、起霜效果

   当所使用的蜡的熔点低于烧烤温度时,蜡在烧烤时熔融,当冷却成膜后,蜡在涂膜表面形成一种像霜一样的薄层 。

二、球轴效应

由于蜡在乳液中或者蜡粉的本身粒径的大小与涂层膜厚相近或稍大,形成涂膜之后,会显露在外,使得涂膜拥有耐刮、防擦伤性能。

三、漂浮效应

   不论蜡在涂膜中是何种粒子形态,蜡在成膜过程中都会漂移至涂膜表面并均匀分散,使得涂膜的最表面始终有蜡的保护,呈现出蜡的特点。

 

在油墨中添加0.5~1%的聚乙烯蜡可有效尾部涂料系统的润滑性,从而产生抗摩擦、抗抛光、抗粘结、耐沾污等特性。

 

另外,某些涂料添加聚乙烯蜡还可以起到消光、分散颜料、润湿底材和气泡脱除等效果。

在粉末涂料中添加聚乙烯蜡还可以起到改善粉体流动性的作用。在消光漆等高档涂料中,聚乙烯蜡的添加量可达%~6%,以突出其消光作用。

 

聚乙烯蜡一般以蜡粉和乳液形式添加,用高速搅拌的方式加入。微粉化处理的聚乙烯蜡在此方面会有更长远的发展。

 

9聚乙烯蜡在油墨中应用的优点

1、油墨中添加1%~3%的聚乙烯蜡可以改变油墨的流动性,降低体系的粘度;

2、可以提高油墨的爽滑性、耐磨性、抗划伤性;

3、也可以改善新水性,加快固着,使印品网点完整;

4、同时减少了结块、拨毛、蹭脏等弊端;提高了油墨的印刷性能;

聚乙烯蜡在油墨中添加可以通过有机溶剂分散、水乳化、制成粒径合适的微粉三种方式。

 

 

 

 
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