微粉蠟在涂料中的應用研究

摘要：本文報告了高分子蠟及聚乙烯微粉蠟在涂料中的應用，介紹了應用

中的注意事項還對涂料市場進行了展望。

關鍵詞：聚乙烯蠟，微粉蠟，涂料，應用，展望

引言 
在聚乙烯生產過程中，會產生少量的低聚物即低相對分子質量聚乙烯，又稱高分子蠟簡稱聚乙烯蠟。因其優(yōu)良的耐寒性、耐熱性、耐化學性和耐磨性而得到應泛的應用。正常生產中，這部分蠟作為一種添加劑可直接加到聚烯烴加工中，它可以增加產品的光譯和加工性能。高分子蠟是炸藥良好的鈍感劑，同時也可作塑料、顏料的分散潤滑劑，瓦楞紙防潮劑，熱熔粘合劑及地蠟，汽車美容蠟等。

高分子蠟是一種無毒、無味、無腐蝕、白色或略帶微黃的固體，相對分子質量為1800-8000。具有良好的化學穩(wěn)定性，在室溫下抗溫性、耐藥性和電氣性優(yōu)異，應用范圍比較廣，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]

國外低相對分子質量聚乙烯的應用很廣，需求量較大。日本每年生產約3000t，售價比普通的樹脂高一倍左右。國內雖然啟步較晚但需求量也在逐年增加，主要生產廠家有上海金山，南京揚子和北京化工大學等。

高分子蠟在涂料中的應用及作用機理 
涂料用蠟主要以添加劑的形式加入，蠟類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的固體顆粒的取向變得均勻。在無光漆中它可以作為消光劑，根據其粒徑和粒徑分布，蠟類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。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，而且可以有效抑制顏料沉淀 。添加量為0.25%-2.0%。[8]

1應用方式 
蠟的使用方法常見的有四種：

1、熔融法：以溶劑在密閉、高壓的容器下加熱熔融，然后在適當的冷卻

條件下出料，獲得成品；缺點是質量不易控制，操作成本高且危險，同時某些蠟并不適用這種方法。

2、乳化法：可得又細又圓的粒子，適用于水性系統(tǒng)，但所加入的表面活性劑會對涂膜的耐水性造成影響。

3、分散法：將蠟加入樹蠟/溶液中，利用球磨機、滾筒或其他分散設備分散；缺點是難獲得高質量的產品，且成本高。

4、微粉化法：微粉化的方式可采用噴射微粉機（Jet-Microniser）或微粉/分級機（Microniser/Classifier）生產工藝，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收集而得。此為目前應用最多的制造方法。

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繁多，且各制造廠家生產工藝也均有差異，使得各廠微粉化蠟的粒徑分布，相對分子質量、密度、熔點、硬度等性質均有些差異。

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、高結晶度）較堅硬，有較佳的耐磨損及抗創(chuàng)痕性，但在滑性及降低摩擦系數上則稍差。[3]

2蠟在涂料中的特點與機理 
蠟的種類繁多，而其展現在涂膜的形態(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低于烘烤溫度時，由于蠟在烘烤時熔

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。

3、漂浮效應：不論蠟的粒子形態(tài)，蠟在成膜過程中漂移至涂膜表面均勻的分散開來，使得涂膜最上層有蠟的保護，顯現蠟的特點。

3蠟在涂膜中所提供的特點 
1、耐磨、防刮傷、防擦傷：蠟分布在涂膜中借此保護涂膜、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：通常利用它的低摩擦系數，提供涂膜優(yōu)異的滑度，同時因不同種類的蠟而有特殊絲綢柔和的觸感。

3、耐化學品性：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、貼合現象。

5、控制光澤度：選擇適當的蠟，依不同添加量而有不同的消光效果。

6、防止二氧化硅等硬結沉積，增加涂料儲存安定性。

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，更可以起到保護印罐儲存物的儲存安定。

2、 聚乙烯微粉蠟的研究

微粉技術是近10年發(fā)展起來的一項高新技術，一般把粒徑小于0.5μm的粒子稱為超微粒子20μm以下的稱為微粒子，超微粒子的集合體稱為超微粉體。

高分子微粒制備主要有了3種途徑：一是由粗粒子出發(fā)，用機械粉碎法，蒸發(fā)?凝縮法和熔融法等物理的方法；二是利用化學試劑的作用，使形成的各種分散狀態(tài)的分子逐漸長成期望大小的微粒，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。我們在國內首先制備出PWEax微粉，經上海市粉體工程中試基地測定達到國外同類產品先進水平。主要工藝過程是物理方法。[4]

1 PEWax微粉的應用 
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、個人護理品。PEWax可以作為粉餅、防汗劑/祛臭劑原材料。

（4）卷材用微粉蠟。卷材用蠟有兩個要求：即在提高涂膜表面滑度和硬度時，不能影響涂料的流平和對水的敏感性。

（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滑劑。

2. 2改性聚乙烯蠟的發(fā)展

我們在20世紀90年代初進行了低相對分子質量聚乙烯蠟的改性工作，關于羧化，接枝也有不少報道。國外申請專利的有德國、法國、波蘭、日本。國內也申請了兩相相關專利。

從文獻調研和市場分析看，聚乙烯蠟和改性聚乙烯蠟，特別是微粉化后將會有更長足的發(fā)展。

聚乙烯微粉蠟的表面效應、體積效應為在各新產品開發(fā)提供了優(yōu)異的物理化學性能，為適應油墨、涂料、整理劑等各種領域要求也將有更多的系列超細微粉問世。[4]

3、 對聚乙烯蠟在涂料工業(yè)中應用的調查

1中國涂料工業(yè)現狀 
我國涂料工業(yè)伴隨著共和國的成長走過了50年不平凡的道路，特別是改

革開放20年來，隨著經濟建設和化學工業(yè)的迅速發(fā)展，涂料工業(yè)獲得了長足發(fā)展。1992年我國涂料產量首次突破100萬t達到105.84萬t，1995年我國涂料產量增長到169.61萬t為歷史最高紀錄。1999年涂料產量為115萬t，2000年國內市場對涂料的總需求量達到190萬t左右。

涂料的種類繁多，根據組分中的主要成膜物分類分為十八大類；根據含有或下含顏料可分為清漆和色漆，基本品種有底漆、面漆、膩子等。我國涂料的生產基本能滿足國民經濟各部門發(fā)展的需要產量已位居世界第四。

目前我國生產的涂料產品有18大類，近千個花色品種，在六五和七五計劃期間，調整產品結構，限制油基漆的生產，大力發(fā)展合成樹脂漆，使涂料結構發(fā)生了根本的變化。合成樹脂漆占涂料總產量的比例由1980年的48%提高到了1990年的57%，1998年進一步提高到72%以上。

改革開放以后，隨著國民經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，我國涂料的消費量一直穩(wěn)步增長。而且逐漸向高檔、無污染涂料方向發(fā)展。

聚乙烯蠟做為一種添加劑，主要應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%。價格每噸在3萬~5萬元之間。

3. 2聚乙烯蠟市場

由于技術水平的限制，國內的聚乙烯蠟在質量上與國外同類產品還有一定差距。所以造成了國外產品盡管價格較高仍占有很大一部分市場份額，大約在48%左右。這是由于制造廠家越來越注重質量，不再單純的追求效益把產品質量和顧客滿意放在第一位。

隨著人們的生活水平提高，人們對涂料的要求也發(fā)生改變，越來越多的低檔涂料被淘汰，美觀實用的高中檔涂料占據大部分市場。而蠟類添加劑的市場也日益擴大。

我國的聚乙烯蠟生產廠家只有加快技術改革，嚴把質量關，才能面對“入世”，才能占有更大的市場份額，才能把我們的產品推向世界。預計2001年我國的聚乙烯蠟市場在2200噸~2500砘左右。目前境外研究生產合成蠟的廠家有美國的allied、chemicakl，德國的hoechst、basf、beba、chen和Corporathon，日本的三樣化成株式會社、日本的石油化學工業(yè)株式會社、日本的石油化學、日本的三菱化工、安源油脂、臺灣的德謙。境內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用的主要合成蠟產品有脂蠟、酰胺蠟、聚乙烯脂肪酸 調配蠟等。但其乳化性不理想，我國研究生產高質量的合成蠟有廣闊的市場前景。[6]

4、 結束語

高分子蠟已經發(fā)展成為一類新型的功能材料，有機高分子微粉的功能化也正成為研究熱點，以高分子微粉的制備、應用及深度開發(fā)，必將開拓其更多的新性能、新應用，形成功能高分子及智能材料的新領域。

高分子蠟的優(yōu)異性能為新產品開發(fā)提供了良好的物理化學性能，為適應油墨、涂料、整理劑等各種領域要求也將有更多的系列蠟問世。我國的高分子蠟工業(yè)也將走向世界。

參考文獻

1、王生 聚乙烯副產物中衡釋劑和聚乙烯蠟的提取 合成樹脂及塑料 

1996（3）15~16

2、姬月萍，張玉祥 液相法制備微粉狀高分子合成蠟研究 火炸藥學報 

1999（3）70~72

3、鄭曉霞，陳澤芳，鄭光義等 消迎春秋戰(zhàn)國 聚乙烯蠟的微波輻射

接枝反應研究 合成樹脂及塑料 1998（15）17~19

4、李青山，邢鳳蘭，于天詩 超細聚乙烯微粉蠟研究 中國粉體技術 

2000.6(5)5~6

5、宋冠秦 穩(wěn)步發(fā)展的中國涂料工業(yè) 現代化工 2000，20（1）11~14

6、中國涂料網，粉木涂料、涂裝的現狀及最新動向 2001-3-10

7、中國涂料網，全球涂料市場展望，2001-3-10

8、中國化工網，聚乙烯蠟應用，2000-12-9

9、劉憲虹，李青山 氯化低分子量聚乙烯研究 化工時刊 1996.10（6）

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