聚乙烯蜡的性能及应用

    聚乙烯蜡又称为低相对分子质量聚乙烯，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。目前市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结晶情况。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由不同的标准。

    我国采用裂解法生产的低分子聚乙烯蜡，其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。

    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、片状或粉末状相对分子质量为1000-4000，熔点为95度左右，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，与其它种类的蜡及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、热熔胶粘剂。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、热熔粘合剂，特种工艺蜡烛等。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。

    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，颜料的分散对于色母粒来说至关重要。颜料分散好，色母粒的着色力高，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的分散水平，是色母粒生产中常用的分散剂。

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。原料的分散机理是是聚团体粒子打碎成凝聚体和原生粒子，并使新生成的粒子进而稳定化的过程。颜料在树脂中的分散过程可以用下列三个步骤来表示：首先是树脂熔体润湿颜料团聚体表面，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。这三个步骤可简单的表示为：润滑-破碎-稳定。

    树脂熔体黏度高，与颜料表面的相容性差，所以润湿较差，很难渗透进团集体的空隙中，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，相互的碰撞又会使粒子重新聚集，未解决这一问题，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，聚乙烯蜡先于树脂熔融，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，并能够渗透到颜料团集体内部孔隙中，消弱内聚力，是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哦股提高生产效率，增加产量，并能允许更高的颜料浓度。

    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几个指标：较高的热稳定性、适当的分子量范围、较窄的分子量分布、较强的分散能力、对制品性能无不良影响。

    颜料选用炭黑，以母粒的着色力来表征颜料分散性的好坏。实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雨阻碍分散的作用，此时表现出较好的分散效果，随着聚乙烯蜡用量的增加，两种作用堵在加强，当聚乙烯蜡的浓度超过某特定值使，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没分散效果出现反复。不同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，用于色母粒的聚乙烯蜡应具备以下几个关键指标：300度不分解或极少分解，分子量3000-4000，分子量分布较窄，不影响被着色制品性能。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。

    石蜡的主要指标是熔点剂含有量，另外颜色，外观也是主要商品质量指标。蜡烛用的石蜡熔点为50-60度，含油量不超过2%的中质蜡，并不得含水过多，则使用中易发生溢流现象，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，易脆裂且质地柔软，熔点也较低。由石蜡本身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，且硬度大，软化点高；又因为聚乙烯蜡熔融黏度低，可以改善黏附性和韧性；而且聚乙烯蜡无毒，无腐蚀性，不会危害人的健康，所以具有可行性，用聚乙烯蜡对石蜡进行了改性研究，取得一定结果。

    初步试验结果表明：在石蜡原料中加入0.8%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，克服了其脆弱性；使蜡制品的硬度增加，收缩率减小，提高蜡烛的耐热性和脱模剂。

    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。采用冷模和热模的实验表明：热模的蜡制品质量更好些，这也是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。