聚乙烯蜡的性能及应用

1、506(Sum.152)PLASTICSSCI.&TECHNOLOGYDecember2002文章编号:100523360(2002)20620050204塑料科技聚乙烯蜡的性能及应用张振量1,王禹1,项素云2,常素芹2(11大庆华科集团公司,黑龙江大庆163316;21大连理工大学,辽宁大连116012)摘要:综述了聚乙烯蜡的种类、性能、发展前景及应用,并报道了用聚乙烯蜡对蜡制品改性的初步结果。关键词:聚乙烯蜡;母粒;分散剂中图分类号:TQ325112:A1,根据制造方法的不同,分为聚合型聚乙烯蜡和裂解型聚乙烯蜡两种。前者是聚乙烯聚合时的副产物,后者由聚乙烯树脂加热裂解而成1。目前市

2、场上的裂解型聚乙烯蜡都是用纯净的聚乙烯树脂裂解而成的,其成本较高。聚合型聚乙烯蜡和裂解型聚乙烯蜡在相对分子量分布和分子结构等方面存在着一定的差异,所以其应用场合有所不同。相对分子质量分布影响聚乙烯蜡的力学性能,分子结构影响聚乙烯蜡的结晶情况2。目前关于聚乙烯蜡的各项性能指标尚无统一的规定,只是根据不同的用途有不同的标准。我国采用裂解法生产的低分子聚乙烯蜡,湖北化工研究设计院生产的聚乙烯蜡采用的原料是北京燕山石油化工有限公司生产的低密度聚乙烯(相对分子质1量1800035000),其产品性能见表1。目前在我国聚乙烯蜡的产量远远不能满足市场的需要,只能依靠大量的进口来补充,其价格为60001300

3、元/t。德国BASD公司,伊士曼公与和美国ALLIED2SIGNAL公司等都产聚乙烯蜡。表1聚乙烯蜡的性能聚乙烯蜡号1232聚乙烯蜡的性能及应用聚乙烯蜡的颜色多为白色或淡黄色,形状可根据不同需要制成块状、片状或粉末状3相对分子质量为100040001,熔点为95左右,聚乙烯蜡具有无毒,无腐蚀性,硬度较大,软化点高,熔融黏度低的特点,在常温下具有良好的抗湿性、耐化学品性、电气性能和耐磨耐热性能,且润滑性、分散性、流动性好,可以与涂料、油漆、油墨等配合使用,能产生消光,分散光和光滑的效果,与其它种类的蜡极其聚烯烃树脂有良好的相容性。聚乙烯蜡的用途十分广泛,可用于油墨制造擦亮蜡,高档地板漆,高档轿车

4、上光蜡,橡胶脱模防老化剂。纺织加工用柔软剂、润滑剂、聚氯乙烯制品光亮润滑剂、脱模剂、热容胶粘剂。用于提高纸张涂料光泽度和持久度、用作电缆填充剂、柴油流动性改性剂、电缆色母料添加剂、纸板涂料、玻璃瓶涂料、热熔黏合剂,特种工艺蜡烛等等3。质量好的聚乙烯微分蜡还可以用于化妆品和个人护理品。色母粒加工生产中用聚乙烯蜡作为分散剂。211聚乙烯蜡作为色母粒分散剂的应用熔点/>93>95>97软化点/104105106108109112相对分子质量135020001600220019002700聚乙烯蜡在色母粒加工中的应用非常普遍。添加聚乙烯蜡的目的不仅在于改善色母粒体系的加工性能,更重要

5、的是促进色母粒中颜料的分散,色母粒的质量主要取决于其中颜料分散状况的好坏,颜料的分散收稿日期:2002207209张振量,等聚乙烯蜡的性能及应用51对于色母料来说至关重要。颜料分散好,色母料的着色力高,制品的着色质量就好,着色成本也低。聚乙烯蜡能够在一定程度上提高颜料分散水平,是色母粒生产中常用的分散剂。21111蜡在色母粒中颜料的分散机理用于色母粒的聚乙烯蜡必须在色母粒制造和着色制品成型时,较好的承受加工温度。若其汽化或分解,将会对色母粒或着色制品产生不良影响。聚烯烃色母粒及制品的加工温度一般在160280,在此温度范围内,一般的聚乙烯蜡可以承受,而由HDPE聚合产生的低分子物及石蜡则难以承

6、受。2111212适当的分子量范围我国色母粒中应用聚乙烯蜡作为颜料分散剂始于1976年,当时主要用高密度聚乙烯聚合的副产品,1980年开始采用热解法生产的聚乙烯直至今日。裂解法生产的聚乙烯蜡比国外聚合法生产的聚乙烯蜡分子量分布宽,这对其应用性能有一定影响。色母粒是以树脂为载体的颜料浓缩物,颜料以三种状态存在:原生粒子,凝聚体和团聚体:首先是树脂熔体,并渗透到内部孔隙中;其次是在外加剪切力和颜料粒子之间的相互冲击碰撞作用下团聚体破碎;最后是新生成的颜料粒子被树脂熔体润湿包覆,稳定而不再附聚。这三个步骤可简单地表示为:润滑-破碎-稳定化4。树脂熔体黏度高,与颜料表面的相容性差,所以润湿较差,很难渗

7、透进团集体的孔隙中,因此不能有效传递剪切力,难以较好的破碎团集体。就是在团集体破碎后,树脂熔体也不能迅速润湿和保护新生表面,相互的碰撞接触又会使粒子重新聚集,为解决这一问题,可在上述体系中加入聚乙烯蜡。加聚乙烯蜡的母粒体系在加工时,聚乙烯蜡先与树脂熔融,包覆在颜料表面。由于聚乙烯蜡黏度低且与颜料相容性好,所以较易润湿颜料,并能渗透到颜料团集体内部孔隙中,消弱内聚力,使颜料团聚体在外加剪切力的作用下更易打开,新生成粒子也能够得到迅速的润湿与保护。此外,聚乙烯蜡可以起到降低体系黏度,提高流动性的作用,所以母粒生产时添加聚乙烯蜡能够提高生产效率,增加产量,并能允许更高的颜料浓度。21112色母粒的聚

8、乙烯蜡的性能指标选用分子量分布基本一致的聚合型高度聚乙烯蜡对颜料进行分散,1000。,结果表,较窄的分子量分布分子量分布对聚乙烯蜡的性能有一定影响。采用分子量基本相近而分子量分布不同的蜡作为炭黑母粒的分散剂,达到同样着色力时,400P蜡(MWD=2174)用量为3%,而F4蜡(MWD=15197)就需要10%以上。这说明分子量分布窄的蜡相对分子量分布宽的分散率较高,这一点说明在色母粒中作分散剂时,聚合法生的聚乙烯蜡较裂解法的为好5。2111214较强的分散能力聚乙烯蜡可以提高颜料的分散程度,而颜料分散的好坏直接决定色母粒的着色能力。颜料分散好,母粒的着色力就高。因此,可以用着色力来表征聚乙烯蜡

9、对颜料的分散能力。选用相同比例的聚乙烯蜡A、B、C作为分散剂分别制得炭黑母粒,用其着色吹塑薄膜。薄膜黑度测试结果表明,相同炭黑浓度时,使用C蜡的色母粒着色力最高,这说明三者中C蜡对炭黑的分散能力最强。表2为美国AC公司聚乙烯蜡Alcyn295A作为分散剂时酞青蓝色母粒的着色强度数据,可以看出母粒中加入此蜡,其着色强度大大提高。表2酞青蓝色母粒的着色强度组物颜料(wt%)第一组A25B256510A3070第二组B306010C306082A4060第三组B405010C40506465第四组A45B50通过对聚乙烯蜡在色母粒中的作用机理的理解以及实际的加工与应用,色母粒所用聚乙烯蜡应该具备以下

10、几个指标。2111211较高的热稳定性LDPE(wt%)75聚乙烯蜡Alcyn295555013052张振量,等聚乙烯蜡的性能及应用2111215对制品性能无不良影响家应根据实际的生产条件,通过实验找到最佳用量范围,以求用最低的成本获得更好的分散效果。综上所述可见,用于色母粒的聚乙烯蜡应具备以下几个关键指标:300不分解或极少分解:分子量30004000;分子量分布较窄;不影响被着色制品性色母粒通常是用于着色薄膜,薄壁等制品着色的最佳方法。为此,必须保证母粒中的聚乙烯蜡对着色制品的力学性能无不良影响。无蜡、含蜡015%、1%的LDPE薄膜的拉伸强度、断裂伸长度曲线基本重合。由于着色制品中蜡的含

11、量一般低于1%,故色母粒中采用此种蜡对制品的力学性能无不良影响。表3数据表明,含有Aclyn295A蜡的酞青蓝母粒,在PS、SAN、ABS、PP、PE、PA、PC中应用时,对制品的拉伸屈服强度和断能。在一定加工条件下,对色母粒中颜料的分散而言,聚乙烯蜡存在最佳用量范围。212聚乙烯蜡在改性石蜡中的应用6,7C182C36(含量%)7%,环烷烃1%裂强度等性能基本无影响。表3加与不加母粒(1%)对注塑制品力学性能的影响树脂PSHIPSSANABSPPLDPEHDPEPAPC21154667211545673736152715量,。蜡烛用的5060,含油量不超过2%的中质蜡,并不得含水,因含水过多

12、,则使用中易发生溢溢流现象,含水则在燃烧过程中发生爆音且使火焰不稳。蜡烛的主要成分是石蜡,然而,由于石蜡的硬度较低,易脆裂且质地较软,熔点也较低。由石蜡本身的这些性能决定了其产品的性能:发现制品较软,在运输或较高的温度下极容易变形,且收缩率较大,影响了制品的尺寸稳定性;为了增加蜡制品的硬度,提高软化点和熔点,考虑到可在蜡制品的原料蜡中加入一定量的聚乙烯蜡:由于聚乙烯蜡的颜色为白色或淡黄色,熔点较高(熔点),且硬度较大,软化点高;又因为聚乙烯蜡熔融>9521113聚乙烯蜡的用量黏度低,可以改善黏附性和韧性;而且聚乙烯蜡无毒,无腐蚀性,不会危及人的健康,所以具有可行性。用聚乙烯蜡对石蜡进行了

13、改性研究,取得一些结果。初步试验结果表明:在石蜡原料中加入018%左右的聚乙烯蜡可以改善蜡制品的性能。聚乙烯蜡的加入使产品的结晶变细,克服了其脆性;使蜡制品的硬度增加,收缩率减小;提高了蜡烛的耐热性和脱摸性。研究工艺条件影响的结果表明:用油浴法使蜡熔化得到的蜡制品性能较好,冷却时,结晶速度较慢,收缩率明显减小,燃烧质量好。采用冷模和热模的试验表明:热模的蜡制品质量更好些。这也与蜡烛在冷却过程中的结晶速度有关。本项研究工作对开发工艺蜡制品具有重要意义,这里报道的是部分结果。参考文献:1盛兴1聚乙烯蜡、聚氧化聚乙烯蜡生产应用及其粘均分颜料选用炭黑,以母粒的着色力(用被着色薄膜的黑度来反映)来表征颜

14、料分散性的好坏。试验结果表明了最佳用量的范围。原因在于聚乙烯蜡对颜料分散所起的两种相反作用。聚乙烯蜡加入母粒体系中,一方面改善了体系与颜料的相容性,加强了对团聚体的润湿和渗透,有利于分散;另一方面,降低了体系黏度,虽能提高产量,但也使传递到颜料团聚体的剪切力大为下降,不利于分散。这两种相反作用的相互竞争导致最佳用量范围的存在,当少量聚乙烯蜡加入体系中,其有利于分散的作用大于阻碍分散的作用,此时表现出较好的分散效果,随着聚乙烯蜡用量的增加,两种作用都在加强,当了聚乙烯蜡的浓度超过某特定值时,其不利于分散的作用占上风,此时表现出分散效果的下降,继续增加聚乙烯蜡的用量,两种作用相对此消彼长,分散效果

15、出现反复。不同的蜡在不同的体系中的最佳用量是不同的。这也与设备、工艺条件相关。因此,母粒生产厂子量的测定J.湖北化工,1998,6:34-35.张振量,等聚乙烯蜡的性能及应用2张旭之,王松汉,戚以政.乙烯衍生物化学M.北京:化学535张元衡等.低分子蜡在色母粒中的应用原理初探J,高工业出版社,1995,97.3寿德清,山红红.石油加工概论M.东营:石油大学出版分子工业,1997(2).6欧风编著.石油产品应用技术M.北京:石油工业出版社,1996,273-279.4郭良玉,刘大,吴立峰.聚乙烯蜡在色母粒中的应用探讨社,1983,739.7顾良荧编.日用化工产品及原料制造与应用大全M.北J.塑料

16、,1998,27(3):33-37.京:化学工业出版社,1997,308-344.ApplicationandPropertiesofPolyethyleneWaxZHANGZhen2liang1,WANGYu1,XISu22(1.DaqingHuakeGroupCorp.,Daqing163316,China;2.ofT,China)Abstract:Thetypesofwaxwerereviewed,thekeyindexofpolyethylenewaxintroduced,andthepreliminaryresultofwaxproductsmodi2fiedwithKeywords:Polyethylenewax;Masterbatch;Dispersingagent简讯用塑料纤维开发保健用品日本帝人公司的研究人员发现,聚氯乙烯纤维与人体摩擦后会产生大量的负离子。由于负离子具有抑制人体细胞和血液氧化的作用,因此该公司希望利用这一特性开发保健用品。据测定,聚氯乙烯纤维与人体相互摩擦时,会使周围空气中漂浮的水分子带上负电,每立方厘米中的数量可多达8802020个,是平常情况下的410倍。研究人员认为,产生这种现象的原因可能