聚乙烯蠟的性能及應用

1、506(Sum.152)PLASTICSSCI.&TECHNOLOGYDecember2002文章編號:100523360(2002)20620050204塑料科技聚乙烯蠟的性能及應用張振量1,王禹1,項素云2,常素芹2(11大慶華科集團公司,黑龍江大慶163316;21大連理工大學,遼寧大連116012)摘要:綜述了聚乙烯蠟的種類、性能、發(fā)展前景及應用,并報道了用聚乙烯蠟對蠟制品改性的初步結果。關鍵詞:聚乙烯蠟;母粒;分散劑中圖分類號:TQ325112:A1,根據制造方法的不同,分為聚合型聚乙烯蠟和裂解型聚乙烯蠟兩種。前者是聚乙烯聚合時的副產物,后者由聚乙烯樹脂加熱裂解而成1。目前市

2、場上的裂解型聚乙烯蠟都是用純凈的聚乙烯樹脂裂解而成的,其成本較高。聚合型聚乙烯蠟和裂解型聚乙烯蠟在相對分子量分布和分子結構等方面存在著一定的差異,所以其應用場合有所不同。相對分子質量分布影響聚乙烯蠟的力學性能,分子結構影響聚乙烯蠟的結晶情況2。目前關于聚乙烯蠟的各項性能指標尚無統(tǒng)一的規(guī)定,只是根據不同的用途有不同的標準。我國采用裂解法生產的低分子聚乙烯蠟,湖北化工研究設計院生產的聚乙烯蠟采用的原料是北京燕山石油化工有限公司生產的低密度聚乙烯(相對分子質1量1800035000),其產品性能見表1。目前在我國聚乙烯蠟的產量遠遠不能滿足市場的需要,只能依靠大量的進口來補充,其價格為60001300

3、元/t。德國BASD公司,伊士曼公與和美國ALLIED2SIGNAL公司等都產聚乙烯蠟。表1聚乙烯蠟的性能聚乙烯蠟號1232聚乙烯蠟的性能及應用聚乙烯蠟的顏色多為白色或淡黃色,形狀可根據不同需要制成塊狀、片狀或粉末狀3相對分子質量為100040001,熔點為95左右,聚乙烯蠟具有無毒,無腐蝕性,硬度較大,軟化點高,熔融黏度低的特點,在常溫下具有良好的抗?jié)裥?、耐化學品性、電氣性能和耐磨耐熱性能,且潤滑性、分散性、流動性好,可以與涂料、油漆、油墨等配合使用,能產生消光,分散光和光滑的效果,與其它種類的蠟極其聚烯烴樹脂有良好的相容性。聚乙烯蠟的用途十分廣泛,可用于油墨制造擦亮蠟,高檔地板漆,高檔轎車

4、上光蠟,橡膠脫模防老化劑。紡織加工用柔軟劑、潤滑劑、聚氯乙烯制品光亮潤滑劑、脫模劑、熱容膠粘劑。用于提高紙張涂料光澤度和持久度、用作電纜填充劑、柴油流動性改性劑、電纜色母料添加劑、紙板涂料、玻璃瓶涂料、熱熔黏合劑,特種工藝蠟燭等等3。質量好的聚乙烯微分蠟還可以用于化妝品和個人護理品。色母粒加工生產中用聚乙烯蠟作為分散劑。211聚乙烯蠟作為色母粒分散劑的應用熔點/>93>95>97軟化點/104105106108109112相對分子質量135020001600220019002700聚乙烯蠟在色母粒加工中的應用非常普遍。添加聚乙烯蠟的目的不僅在于改善色母粒體系的加工性能,更重要

5、的是促進色母粒中顏料的分散,色母粒的質量主要取決于其中顏料分散狀況的好壞,顏料的分散收稿日期:2002207209張振量,等聚乙烯蠟的性能及應用51對于色母料來說至關重要。顏料分散好,色母料的著色力高,制品的著色質量就好,著色成本也低。聚乙烯蠟能夠在一定程度上提高顏料分散水平,是色母粒生產中常用的分散劑。21111蠟在色母粒中顏料的分散機理用于色母粒的聚乙烯蠟必須在色母粒制造和著色制品成型時,較好的承受加工溫度。若其汽化或分解,將會對色母?；蛑破樊a生不良影響。聚烯烴色母粒及制品的加工溫度一般在160280,在此溫度范圍內,一般的聚乙烯蠟可以承受,而由HDPE聚合產生的低分子物及石蠟則難以承

6、受。2111212適當?shù)姆肿恿糠秶覈噶Ｖ袘镁垡蚁┫炞鳛轭伭戏稚┦加?976年,當時主要用高密度聚乙烯聚合的副產品,1980年開始采用熱解法生產的聚乙烯直至今日。裂解法生產的聚乙烯蠟比國外聚合法生產的聚乙烯蠟分子量分布寬,這對其應用性能有一定影響。色母粒是以樹脂為載體的顏料濃縮物,顏料以三種狀態(tài)存在:原生粒子,凝聚體和團聚體:首先是樹脂熔體,并滲透到內部孔隙中;其次是在外加剪切力和顏料粒子之間的相互沖擊碰撞作用下團聚體破碎;最后是新生成的顏料粒子被樹脂熔體潤濕包覆,穩(wěn)定而不再附聚。這三個步驟可簡單地表示為:潤滑-破碎-穩(wěn)定化4。樹脂熔體黏度高,與顏料表面的相容性差,所以潤濕較差,很難滲

7、透進團集體的孔隙中,因此不能有效傳遞剪切力,難以較好的破碎團集體。就是在團集體破碎后,樹脂熔體也不能迅速潤濕和保護新生表面,相互的碰撞接觸又會使粒子重新聚集,為解決這一問題,可在上述體系中加入聚乙烯蠟。加聚乙烯蠟的母粒體系在加工時,聚乙烯蠟先與樹脂熔融,包覆在顏料表面。由于聚乙烯蠟黏度低且與顏料相容性好,所以較易潤濕顏料,并能滲透到顏料團集體內部孔隙中,消弱內聚力,使顏料團聚體在外加剪切力的作用下更易打開,新生成粒子也能夠得到迅速的潤濕與保護。此外,聚乙烯蠟可以起到降低體系黏度,提高流動性的作用,所以母粒生產時添加聚乙烯蠟能夠提高生產效率,增加產量,并能允許更高的顏料濃度。21112色母粒的聚

8、乙烯蠟的性能指標選用分子量分布基本一致的聚合型高度聚乙烯蠟對顏料進行分散,1000。,結果表,較窄的分子量分布分子量分布對聚乙烯蠟的性能有一定影響。采用分子量基本相近而分子量分布不同的蠟作為炭黑母粒的分散劑,達到同樣著色力時,400P蠟(MWD=2174)用量為3%,而F4蠟(MWD=15197)就需要10%以上。這說明分子量分布窄的蠟相對分子量分布寬的分散率較高,這一點說明在色母粒中作分散劑時,聚合法生的聚乙烯蠟較裂解法的為好5。2111214較強的分散能力聚乙烯蠟可以提高顏料的分散程度,而顏料分散的好壞直接決定色母粒的著色能力。顏料分散好,母粒的著色力就高。因此,可以用著色力來表征聚乙烯蠟

9、對顏料的分散能力。選用相同比例的聚乙烯蠟A、B、C作為分散劑分別制得炭黑母粒,用其著色吹塑薄膜。薄膜黑度測試結果表明,相同炭黑濃度時,使用C蠟的色母粒著色力最高,這說明三者中C蠟對炭黑的分散能力最強。表2為美國AC公司聚乙烯蠟Alcyn295A作為分散劑時酞青藍色母粒的著色強度數(shù)據,可以看出母粒中加入此蠟,其著色強度大大提高。表2酞青藍色母粒的著色強度組物顏料(wt%)第一組A25B256510A3070第二組B306010C306082A4060第三組B405010C40506465第四組A45B50通過對聚乙烯蠟在色母粒中的作用機理的理解以及實際的加工與應用,色母粒所用聚乙烯蠟應該具備以下

10、幾個指標。2111211較高的熱穩(wěn)定性LDPE(wt%)75聚乙烯蠟Alcyn295555013052張振量,等聚乙烯蠟的性能及應用2111215對制品性能無不良影響家應根據實際的生產條件,通過實驗找到最佳用量范圍,以求用最低的成本獲得更好的分散效果。綜上所述可見,用于色母粒的聚乙烯蠟應具備以下幾個關鍵指標:300不分解或極少分解:分子量30004000;分子量分布較窄;不影響被著色制品性色母粒通常是用于著色薄膜,薄壁等制品著色的最佳方法。為此,必須保證母粒中的聚乙烯蠟對著色制品的力學性能無不良影響。無蠟、含蠟015%、1%的LDPE薄膜的拉伸強度、斷裂伸長度曲線基本重合。由于著色制品中蠟的含

11、量一般低于1%,故色母粒中采用此種蠟對制品的力學性能無不良影響。表3數(shù)據表明,含有Aclyn295A蠟的酞青藍母粒,在PS、SAN、ABS、PP、PE、PA、PC中應用時,對制品的拉伸屈服強度和斷能。在一定加工條件下,對色母粒中顏料的分散而言,聚乙烯蠟存在最佳用量范圍。212聚乙烯蠟在改性石蠟中的應用6,7C182C36(含量%)7%,環(huán)烷烴1%裂強度等性能基本無影響。表3加與不加母粒(1%)對注塑制品力學性能的影響樹脂PSHIPSSANABSPPLDPEHDPEPAPC21154667211545673736152715量,。蠟燭用的5060,含油量不超過2%的中質蠟,并不得含水,因含水過多

12、,則使用中易發(fā)生溢溢流現(xiàn)象,含水則在燃燒過程中發(fā)生爆音且使火焰不穩(wěn)。蠟燭的主要成分是石蠟,然而,由于石蠟的硬度較低,易脆裂且質地較軟,熔點也較低。由石蠟本身的這些性能決定了其產品的性能:發(fā)現(xiàn)制品較軟,在運輸或較高的溫度下極容易變形,且收縮率較大,影響了制品的尺寸穩(wěn)定性;為了增加蠟制品的硬度,提高軟化點和熔點,考慮到可在蠟制品的原料蠟中加入一定量的聚乙烯蠟:由于聚乙烯蠟的顏色為白色或淡黃色,熔點較高(熔點),且硬度較大,軟化點高;又因為聚乙烯蠟熔融>9521113聚乙烯蠟的用量黏度低,可以改善黏附性和韌性;而且聚乙烯蠟無毒,無腐蝕性,不會危及人的健康,所以具有可行性。用聚乙烯蠟對石蠟進行了

13、改性研究,取得一些結果。初步試驗結果表明:在石蠟原料中加入018%左右的聚乙烯蠟可以改善蠟制品的性能。聚乙烯蠟的加入使產品的結晶變細,克服了其脆性;使蠟制品的硬度增加,收縮率減小;提高了蠟燭的耐熱性和脫摸性。研究工藝條件影響的結果表明:用油浴法使蠟熔化得到的蠟制品性能較好,冷卻時,結晶速度較慢,收縮率明顯減小,燃燒質量好。采用冷模和熱模的試驗表明:熱模的蠟制品質量更好些。這也與蠟燭在冷卻過程中的結晶速度有關。本項研究工作對開發(fā)工藝蠟制品具有重要意義,這里報道的是部分結果。參考文獻:1盛興1聚乙烯蠟、聚氧化聚乙烯蠟生產應用及其粘均分顏料選用炭黑,以母粒的著色力(用被著色薄膜的黑度來反映)來表征顏

14、料分散性的好壞。試驗結果表明了最佳用量的范圍。原因在于聚乙烯蠟對顏料分散所起的兩種相反作用。聚乙烯蠟加入母粒體系中,一方面改善了體系與顏料的相容性,加強了對團聚體的潤濕和滲透,有利于分散;另一方面,降低了體系黏度,雖能提高產量,但也使傳遞到顏料團聚體的剪切力大為下降,不利于分散。這兩種相反作用的相互競爭導致最佳用量范圍的存在,當少量聚乙烯蠟加入體系中,其有利于分散的作用大于阻礙分散的作用,此時表現(xiàn)出較好的分散效果,隨著聚乙烯蠟用量的增加,兩種作用都在加強,當了聚乙烯蠟的濃度超過某特定值時,其不利于分散的作用占上風,此時表現(xiàn)出分散效果的下降,繼續(xù)增加聚乙烯蠟的用量,兩種作用相對此消彼長,分散效果

15、出現(xiàn)反復。不同的蠟在不同的體系中的最佳用量是不同的。這也與設備、工藝條件相關。因此,母粒生產廠子量的測定J.湖北化工,1998,6:34-35.張振量,等聚乙烯蠟的性能及應用2張旭之,王松漢,戚以政.乙烯衍生物化學M.北京:化學535張元衡等.低分子蠟在色母粒中的應用原理初探J,高工業(yè)出版社,1995,97.3壽德清,山紅紅.石油加工概論M.東營:石油大學出版分子工業(yè),1997(2).6歐風編著.石油產品應用技術M.北京:石油工業(yè)出版社,1996,273-279.4郭良玉,劉大,吳立峰.聚乙烯蠟在色母粒中的應用探討社,1983,739.7顧良熒編.日用化工產品及原料制造與應用大全M.北J.塑料

16、,1998,27(3):33-37.京:化學工業(yè)出版社,1997,308-344.ApplicationandPropertiesofPolyethyleneWaxZHANGZhen2liang1,WANGYu1,XISu22(1.DaqingHuakeGroupCorp.,Daqing163316,China;2.ofT,China)Abstract:Thetypesofwaxwerereviewed,thekeyindexofpolyethylenewaxintroduced,andthepreliminaryresultofwaxproductsmodi2fiedwithKeywords:Polyethylenewax;Masterbatch;Dispersingagent簡訊用塑料纖維開發(fā)保健用品日本帝人公司的研究人員發(fā)現(xiàn),聚氯乙烯纖維與人體摩擦后會產生大量的負離子。由于負離子具有抑制人體細胞和血液氧化的作用,因此該公司希望利用這一特性開發(fā)保健用品。據測定,聚氯乙烯纖維與人體相互摩擦時,會使周圍空氣中漂浮的水分子帶上負電,每立方厘米中的數(shù)量可多達8802020個,是平常情況下的410倍。研究人員認為,產生這種現(xiàn)象的原因可能