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助劑,高分子蠟在涂料中的應(yīng)用及作用機(jī)理

 水性樹脂 2018-09-15

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(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)。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%,。


 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,。


 蠟在涂料中的特點(diǎn)與機(jī)理 


蠟的種類繁多,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來(lái),,使得涂膜最上層有蠟的保護(hù),顯現(xiàn)蠟的特點(diǎn)。


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?/span>

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,。


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(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)外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平,。主要工藝過(guò)程是物理方法,。


PEWax微粉的應(yīng)用


(1)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。


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。


對(duì)聚乙烯蠟在涂料工業(yè)中應(yīng)用的調(diào)查


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,。


涂料的種類繁多,根據(jù)組分中的主要成膜物分類分為十八大類,;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?。我?guó)涂料的生產(chǎn)基本能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門發(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,,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)展合成樹脂漆,使涂料結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的變化,。合成樹脂漆占涂料總產(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,。


 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,。


 結(jié)束語(yǔ) 


高分子蠟已經(jīng)發(fā)展成為一類新型的功能材料,,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)用及深度開發(fā),,必將開拓其更多的新性能、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,。

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