微粉蠟涂料應用研究論文

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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。具有良好的化學穩定性，在室溫下抗溫性、耐藥性和電氣性優異，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，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，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，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（AntiMetalMarking）：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，用機械粉碎法，蒸發?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]

1PEWax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展。

聚乙烯微粉蠟的表面效應、體積效應為在各新產品開發提供了優異的物理化學性能，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中應用的調查

1中國涂料工業現狀

我國涂料工業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的迅速發展，涂料工業獲得了長足發展。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，大力發展合成樹脂漆，使涂料結構發生了根本的變化。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，隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，我國涂料的消費量一直穩步增長。而且逐漸向高檔、無污染涂料方向發展。

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，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。

高分子蠟的優異性能為新產品開發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、宋冠秦穩步發展的中國涂料工業現代化工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）