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微粉蠟在涂料中的應(yīng)用研究
摘要：本文報(bào)告了高分子蠟及聚乙烯微粉蠟在涂料中的應(yīng)用，介紹了應(yīng)用
中的注意事項(xiàng)還對(duì)涂料市場(chǎng)進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：聚乙烯蠟，微粉蠟，涂料，應(yīng)用，展望
引言
在聚乙烯生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生少量的低聚物即低相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯，又稱(chēng)高分子蠟簡(jiǎn)稱(chēng)聚乙烯蠟。因其優(yōu)良的耐寒性、耐熱性、耐化學(xué)性和耐磨性而得到應(yīng)泛的應(yīng)用。正常生產(chǎn)中，這部分蠟作為一種添加劑可直接加到聚烯烴加工中，它可以增加產(chǎn)品的光譯和加工性能。高分子蠟是炸藥良好的鈍感劑，同時(shí)也可作塑料、顏料的分散潤(rùn)滑劑，瓦楞紙防潮劑，熱熔粘合劑及地蠟，汽車(chē)美容蠟等。
高分子蠟是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)腐蝕、白色或略帶微黃的固體，相對(duì)分子質(zhì)量為1800-8000。具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在室溫下抗溫性、耐藥性和電氣性?xún)?yōu)異，應(yīng)用范圍比較廣，可作為氯化聚乙烯的原料、塑料的改性劑，紡織品的涂布劑以及改善原油和燃料油粘性的添加劑。[1-2]
國(guó)外低相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯的應(yīng)用很廣，需求量較大。日本每年生產(chǎn)約3000t，售價(jià)比普通的樹(shù)脂高一倍左右。國(guó)內(nèi)雖然啟步較晚但需求量也在逐年增加，主要生產(chǎn)廠家有上海金山，南京揚(yáng)子和北京化工大學(xué)等。
高分子蠟在涂料中的應(yīng)用及作用機(jī)理
涂料用蠟主要以添加劑的形式加入，蠟類(lèi)添加劑一般以水乳液形式存在，最初是用于改善涂膜的表面防擴(kuò)性能。主要包括提高涂膜的平滑性、抗劃性以及改善防水性。此外，它還可以影響涂料的流變性能，它的加入可以使金屬閃光漆中鋁粉這類(lèi)的固體顆粒的取向變得均勻。在無(wú)光漆中它可以作為消光劑，根據(jù)其粒徑和粒徑分布，蠟類(lèi)添加劑的消光效力也各不相同。因此，蠟添加劑即有適于有光漆的也有適用于無(wú)光漆的。微晶化改性聚乙烯蠟，可用于改善水性工業(yè)涂料的表面性質(zhì)。如Ffka-906，加入后平滑性、抗粘連性、抗劃傷性及消光作用都有加強(qiáng)，而且可以有效抑制顏料沉淀 。添加量為0.25%-2.0%。[8]
1應(yīng)用方式
蠟的使用方法常見(jiàn)的有四種：
1、熔融法：以溶劑在密閉、高壓的容器下加熱熔融，然后在適當(dāng)?shù)睦鋮s
條件下出料，獲得成品；缺點(diǎn)是質(zhì)量不易控制，操作成本高且危險(xiǎn)，同時(shí)某些蠟并不適用這種方法。
2、乳化法：可得又細(xì)又圓的粒子，適用于水性系統(tǒng)，但所加入的表面活性劑會(huì)對(duì)涂膜的耐水性造成影響。
3、分散法：將蠟加入樹(shù)蠟/溶液中，利用球磨機(jī)、滾筒或其他分散設(shè)備分散；缺點(diǎn)是難獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，且成本高。
4、微粉化法：微粉化的方式可采用噴射微粉機(jī)（Jet-Microniser）或微粉/分級(jí)機(jī)（Microniser/Classifier）生產(chǎn)工藝，即是利用粗臘在高速狀態(tài)下相互間激烈碰撞后逐漸碎裂成微粒狀，然后再由離心離心力作用，在失重下被吹逸出來(lái)收集而得。此為目前應(yīng)用最多的制造方法。
雖然蠟的使用方法頗多，但仍以微粉化蠟為最多，而市面上微粉化臘的種類(lèi)繁多，且各制造廠家生產(chǎn)工藝也均有差異，使得各廠微粉化蠟的粒徑分布，相對(duì)分子質(zhì)量、密度、熔點(diǎn)、硬度等性質(zhì)均有些差異。
聚乙烯蠟的制造，一般有高壓、低壓聚合法；其中高壓法的制得的聚乙烯蠟帶支鏈，密度與熔融溫度均較低，而低壓法則可制得直鏈的低比重的臘；PE臘有各種不同的密度，例如同為低壓法制得的非極性PE蠟而言，通常低密度者（低支鏈、高結(jié)晶度）較堅(jiān)硬，有較佳的耐磨損及抗創(chuàng)痕性，但在滑性及降低摩擦系數(shù)上則稍差。[3]
2蠟在涂料中的特點(diǎn)與機(jī)理
蠟的種類(lèi)繁多，而其展現(xiàn)在涂膜的形態(tài)我們大致可分成下列三種：
1、起霜效果：例如選用的蠟的熔點(diǎn)低于烘烤溫度時(shí)，由于蠟在烘烤時(shí)熔
融成液態(tài)，成膜冷卻后，即在涂面上形成似霜的薄層。
2、球軸效果：此效應(yīng)在于蠟由其本身的粒徑大小與涂層膜厚相近，甚至大一些，而顯露在外，使得臘的耐刮、防擦傷性能可以顯現(xiàn)。
3、漂浮效應(yīng)：不論蠟的粒子形態(tài)，蠟在成膜過(guò)程中漂移至涂膜表面均勻的分散開(kāi)來(lái)，使得涂膜最上層有蠟的保護(hù)，顯現(xiàn)蠟的特點(diǎn)。
3蠟在涂膜中所提供的特點(diǎn)
1、耐磨、防刮傷、防擦傷：蠟分布在涂膜中借此保護(hù)涂膜、防止刮傷、
擦傷并提供耐磨損性；譬如集裝箱涂料、木器涂料、裝飾涂料等均需此功能。
2、控制磨擦系數(shù)：通常利用它的低摩擦系數(shù)，提供涂膜優(yōu)異的滑度，同時(shí)因不同種類(lèi)的蠟而有特殊絲綢柔和的觸感。
3、耐化學(xué)品性：由于蠟的安定性而能賦予涂膜更佳的耐水，耐鹽水噴霧等性能。
4、防止貼合：避免涂裝物或被印刷物有回粘、貼合現(xiàn)象。
5、控制光澤度：選擇適當(dāng)?shù)南灒啦煌砑恿慷胁煌南庑Ч?/p>
6、防止二氧化硅等硬結(jié)沉積，增加涂料儲(chǔ)存安定性。
7、防止金屬刮痕（Anti Metal Marking）：尤其在印罐涂料，除了提供良好的加工性，更可以起到保護(hù)印罐儲(chǔ)存物的儲(chǔ)存安定。
2、 聚乙烯微粉蠟的研究
微粉技術(shù)是近10年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，一般把粒徑小于0.5μm的粒子稱(chēng)為超微粒子20μm以下的稱(chēng)為微粒子，超微粒子的集合體稱(chēng)為超微粉體。
高分子微粒制備主要有了3種途徑：一是由粗粒子出發(fā)，用機(jī)械粉碎法，蒸發(fā)棗凝縮法和熔融法等物理的方法；二是利用化學(xué)試劑的作用，使形成的各種分散狀態(tài)的分子逐漸長(zhǎng)成期望大小的微粒，可分為溶解和乳化兩種分散方法；三是直接調(diào)節(jié)聚合或降解制備。如PMMA微粉、可控分子量PP、分散聚合制備PS微粒子、熱裂解成輻射裂解制PTF微粉。我們?cè)趪?guó)內(nèi)首先制備出PWEax微粉，經(jīng)上海市粉體工程中試基地測(cè)定達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平。主要工藝過(guò)程是物理方法。[4]
1 PEWax微粉的應(yīng)用
涂料用聚乙烯蠟可以制備高光澤溶劑性涂料水性涂料、粉未涂料、
罐頭涂料、UV固化、金屬裝飾涂料等，還可以作為紙板等日用防潮涂料。
（2）油墨、套印光油、打印油墨。PEWax可以用來(lái)制備凸版水性油墨，溶劑性凹版油墨，石印/膠印、油墨、套印光油等。
（3）化妝品、個(gè)人護(hù)理品。PEWax可以作為粉餅、防汗劑/祛臭劑原材料。
（4）卷材用微粉蠟。卷材用蠟有兩個(gè)要求：即在提高涂膜表面滑度和硬度時(shí)，不能影響涂料的流平和對(duì)水的敏感性。
（5）熱熔粘合劑。PEWax微粉可以制備燙印用熱熔粘合劑。
（6）其它應(yīng)用。PEWax還可以作鑄壓金屬部件、發(fā)泡部件的隔離劑、橡塑片材、管材添加劑，還可以用作紫油流變改性劑和電流變體，也可以作為母料
的載體和潤(rùn)滑劑。
2. 2改性聚乙烯蠟的發(fā)展
我們?cè)?0世紀(jì)90年代初進(jìn)行了低相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯蠟的改性工作，關(guān)于羧化，接枝也有不少報(bào)道。國(guó)外申請(qǐng)專(zhuān)利的有德國(guó)、法國(guó)、波蘭、日本。國(guó)內(nèi)也申請(qǐng)了兩相相關(guān)專(zhuān)利。
從文獻(xiàn)調(diào)研和市場(chǎng)分析看，聚乙烯蠟和改性聚乙烯蠟，特別是微粉化后將會(huì)有更長(zhǎng)足的發(fā)展。
聚乙烯微粉蠟的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)為在各新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了優(yōu)異的物理化學(xué)性能，為適應(yīng)油墨、涂料、整理劑等各種領(lǐng)域要求也將有更多的系列超細(xì)微粉問(wèn)世。[4]
3、 對(duì)聚乙烯蠟在涂料工業(yè)中應(yīng)用的調(diào)查
1中國(guó)涂料工業(yè)現(xiàn)狀
我國(guó)涂料工業(yè)伴隨著共和國(guó)的成長(zhǎng)走過(guò)了50年不平凡的道路，特別是改
革開(kāi)放20年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，涂料工業(yè)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展。1992年我國(guó)涂料產(chǎn)量首次突破100萬(wàn)t達(dá)到105.84萬(wàn)t，1995年我國(guó)涂料產(chǎn)量增長(zhǎng)到169.61萬(wàn)t為歷史最高紀(jì)錄。1999年涂料產(chǎn)量為115萬(wàn)t，2000年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)涂料的總需求量達(dá)到190萬(wàn)t左右。
涂料的種類(lèi)繁多，根據(jù)組分中的主要成膜物分類(lèi)分為十八大類(lèi)；根據(jù)含有或下含顏料可分為清漆和色漆，基本品種有底漆、面漆、膩?zhàn)拥取Ｎ覈?guó)涂料的生產(chǎn)基本能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的需要產(chǎn)量已位居世界第四。
目前我國(guó)生產(chǎn)的涂料產(chǎn)品有18大類(lèi)，近千個(gè)花色品種，在六五和七五計(jì)劃期間，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，限制油基漆的生產(chǎn)，大力發(fā)展合成樹(shù)脂漆，使涂料結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的變化。合成樹(shù)脂漆占涂料總產(chǎn)量的比例由1980年的48%提高到了1990年的57%，1998年進(jìn)一步提高到72%以上。
改革開(kāi)放以后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)涂料的消費(fèi)量一直穩(wěn)步增長(zhǎng)。而且逐漸向高檔、無(wú)污染涂料方向發(fā)展。
聚乙烯蠟做為一種添加劑，主要應(yīng)用在消光漆等高檔涂料上，一般添加量為5%~6%。以微粉和乳液，用高速攪拌的方式加入。蠟在其它涂料中的添加量在0.25~2.0%。價(jià)格每噸在3萬(wàn)~5萬(wàn)元之間。
3. 2聚乙烯蠟市場(chǎng)
由于技術(shù)水平的限制，國(guó)內(nèi)的聚乙烯蠟在質(zhì)量上與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品還有一定差距。所以造成了國(guó)外產(chǎn)品盡管價(jià)格較高仍占有很大一部分市場(chǎng)份額，大約在48%左右。這是由于制造廠家越來(lái)越注重質(zhì)量，不再單純的追求效益把產(chǎn)品質(zhì)量和顧客滿意放在第一位。
隨著人們的生活水平提高，人們對(duì)涂料的要求也發(fā)生改變，越來(lái)越多的低檔涂料被淘汰，美觀實(shí)用的高中檔涂料占據(jù)大部分市場(chǎng)。而蠟類(lèi)添加劑的市場(chǎng)也日益擴(kuò)大。
我國(guó)的聚乙烯蠟生產(chǎn)廠家只有加快技術(shù)改革，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，才能面對(duì)“入世”，才能占有更大的市場(chǎng)份額，才能把我們的產(chǎn)品推向世界。預(yù)計(jì)2001年我國(guó)的聚乙烯蠟市場(chǎng)在2200噸~2500砘左右。目前境外研究生產(chǎn)合成蠟的廠家有美國(guó)的allied、chemicakl，德國(guó)的hoechst、basf、beba、chen和Corporathon，日本的三樣化成株式會(huì)社、日本的石油化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社、日本的石油化學(xué)、日本的三菱化工、安源油脂、臺(tái)灣的德謙。境內(nèi)主要有上海金山石化、廣州的金富德等其中研究成功并得到應(yīng)用的主要合成蠟產(chǎn)品有脂蠟、酰胺蠟、聚乙烯脂肪酸 調(diào)配蠟等。但其乳化性不理想，我國(guó)研究生產(chǎn)高質(zhì)量的合成蠟有廣闊的市場(chǎng)前景。[6]
4、 結(jié)束語(yǔ)
高分子蠟已經(jīng)發(fā)展成為一類(lèi)新型的功能材料，有機(jī)高分子微粉的功能化也正成為研究熱點(diǎn)，以高分子微粉的制備、應(yīng)用及深度開(kāi)發(fā)，必將開(kāi)拓其更多的新性能、新應(yīng)用，形成功能高分子及智能材料的新領(lǐng)域。
高分子蠟的優(yōu)異性能為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了良好的物理化學(xué)性能，為適應(yīng)油墨、涂料、整理劑等各種領(lǐng)域要求也將有更多的系列蠟問(wèn)世。我國(guó)的高分子蠟工業(yè)也將走向世界。
參考文獻(xiàn)
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9、劉憲虹，李青山 氯化低分子量聚乙烯研究 化工時(shí)刊 1996.10（6）
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