蜡系产品在水性涂料中的应用
【前言】
随着国家环保法规的健全和绿色环保理念的深入人心,水性涂料在许多领域内替代溶剂型涂料已成大势所趋。而作为其重要助剂的蜡系材料产品,因其独特的性质和功能,在该领域以各种方式得到广泛应用,对水性涂料产品诸多性能的改变产生影响。
蜡系产品种类繁多,性能各异,但其性能和应用有内在相同之处。本文意在结合各类文献和笔者多年工作经验,对蜡系产品的应用现状加以概括,希望为相关行业对蜡系产品的选择提供一些参考意见,也希望得到各位同行的批评指正。
本文中所指的水性涂料为泛指,不仅包括各种建筑涂料、工业涂料,也包括印刷行业水性油墨、光油;皮革行业各类涂饰上光类产品;纺织印染、造纸等领域的涂布材料。
【定义与制备】
作为一类高分子材料,“蜡”的定义更偏重于外观描述,一般认为蜡系产品应包含以下特点:
1、常温为固体材料
2、超过其熔点后材料粘度应很低,呈现类似液体的性状。
3、不溶于水。
有的观点认为部分水溶性高分子如固体丙烯酸树脂基共聚物、松香等也应属于蜡类产品,但考虑到水性涂层材料行业中的常规观点,在体系中以溶解状态存在的水溶性高分子不算在蜡产品内。
蜡常规分为:动植物蜡、矿物类蜡、合成蜡和改性蜡等。
表一 :主要蜡系产品的分类
动植物蜡
蜂蜡、川蜡、羊毛蜡、巴西棕榈蜡、米糖蜡、小烛树蜡等
矿物蜡
石蜡、微晶蜡、褐煤蜡、地蜡等
改性及合成蜡
蒙旦蜡、酰胺蜡、氧化蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡、EVA蜡、脂肪酸、脂肪醇、金属皂、硅蜡等
其中*重要的几支有代表性的产品及性能简介如下:
1.石蜡全称为石油蜡,石油炼制过程中的副产品,通常指的是固体石蜡,主要成分为正构烷烃,熔点52-72℃,密度:0.880-0.915g/cm3,针入度(1/10mm):15-20左右
2.棕榈蜡又称“卡那巴蜡”:由巴西卡那巴树叶中提出,主要成分为C20~C30的蜡酸与C24~C30的蜡醇所构成的酯类,熔点81~86℃,密度0.996~0.998.针入度1左右,硬度高,涂层光泽好,易抛光,易乳化,价格昂贵,有“蜡中*”的美誉。
3.聚乙烯蜡:又称低分子量聚乙烯,一般分子量在1800~8000,分高密度聚乙烯和低密度聚乙烯两类,具有良好的物理性能和化学品稳定性,是*重要的一支合成蜡。
4.费托蜡,由C0和H2聚合而成,主要组成为正构烷烃,几乎无支链,因此刚性强,熔点高,硬度大。由于未来石油化工可能存在的供给短缺,以煤化工为基的费托蜡市场前景看好。
5.聚丙烯蜡:又称低分子量聚丙烯,结晶度高,软化点高,硬度大,具有良好的物理性能和化学品稳定性。
由于不溶于水,蜡系产品在水性体系中不能直接使用,需要预制加工,同样的蜡基材加工成不同类型的产品,其性能和用途也是完全不同的。
(一)微粉化蜡
微粉蜡产品粒径一般为5~20um,聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、费托蜡、聚四氟乙烯蜡等高熔点蜡均可加工成不同规格的微粉产品。微粉加工方式包括研磨分级法;溶胶凝胶法;熔融喷射法等。近年来更有厂家宣称采用超临界瘁取等新工艺制备微粉。
1、研磨分级法:利用动能(空气,低温)将粗蜡碎裂,并利用粉体筛分装置分级后得到,相对成本较低,产品微观颗粒粒径分布宽,颗粒形态差。
2、熔胶凝胶法:将蜡加温熔解于良性溶剂中,再加入不良溶剂,利用蜡在不同溶剂中溶解度不同,使其析出,脱溶剂后得到产品。为了减少溶剂排放造成的环境危害,有厂家正在开发水乳化工艺。
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