蜡的改性与南阳瓶制工艺品专用蜡的性能测试

www.chinaoilonline.com  2009-07-06 00:00:00

    蜡的改性包括物理改性与化学改性。本文介绍了蜡的物理、化学改性及其功能添加剂的种类、方法与用途。指出了瓶制工艺品密封专用蜡的性能和要求,其原-料主要可由石蜡、微晶蜡、软质蜡等构成。对南阳精蜡厂半精炼石蜡和微晶蜡的各项指标实际测试数据表明:单一的石蜡或微晶蜡质量根本满足不了使用要求,特别在粘度、收缩率和抗弯强度方面差距较大,须加添加剂调合方可提高其物理化学性能。

1 蜡的改性

1.1蜡的物理改性及其改性剂

物理改性石油蜡是指用于石油蜡互溶的任何化学品,调和制备出物理性能与化学性能均优于石油蜡的改性石油蜡。石油蜡改性后的物理性质如硬度、光泽、滴点,结晶结构,相对分子质量分布、分子结构种类等都有较大的改进。由于物理改性石油蜡含有多种分子结构,所以它可以与许多化学品发生化学反应,制备出高级合成蜡。在国外,物理改性石油蜡的市场需求与供应量都相当大。而我国的物理改性石油蜡的研究与生产仅在橡胶工业,电子工业,农业,造纸工业和纺织工业等领域有一定的应用,取得了一定的进展,但与国外相比差距很大。生产高质量物理改性石油蜡的关键是合理的开发利用石油蜡物理改性剂,目前石油蜡物理改性剂主要有树脂,天然(或合成)蜡,功能添加剂,无机填料等。合成树脂类主要包括聚乙烯,聚丙烯,乙烯一醋酸乙烯共聚物,乙烯一丙烯共聚物,乙基纤维素等,它们均可以改善石油蜡的多种性能。

(1)聚乙烯。石油蜡中加入聚乙烯可以提高蜡的硬度、滴点、光泽、密封强度和粘结性,使石油蜡结晶形成微晶结构。在石油蜡中加人少量低相对分子质量聚乙烯可以使石油蜡的针人度显著降低。

(2)聚丙烯。改善石油蜡的熔点、机械强度、耐热性和耐寒性。

(3)聚异丁烯。主要改进石油蜡的韧性、粘附性、收缩率、蒸汽渗透性和低温脆裂。

(4)乙烯一醋酸乙烯共聚物。改善石油蜡的硬度、粘性、塑性、韧性,热封性和附潮性能。

(5)乙基纤维素。提高石油蜡的熔点,光泽,绕性和韧性降低表面粘性和减少蜡的结晶倾向。

功能添加剂主要有抗氧剂、防老剂、紫外线吸收剂和表面活性剂等。

(1)抗氧化剂。石油蜡在使用以及在物理改性过程中,不可避免地会发生氧化,加入抗氧剂可以防止氧化。抗氧剂主要包括抗磷型、受阻酚型,芳胺型抗氧剂和金属减活剂等。

(2)防老剂。在橡胶工业中加入少量化学橡胶防老剂,可显著提高橡胶防护蜡的使用效果。

(3)紫外线吸收剂。为了增加石油蜡的光安定性,加入紫外线吸收剂是简单易行的好方法。

(4)表面活性剂。用改性的方法使石油蜡与水互溶,制备出固体可乳化石油蜡。

1.2化学改性

石油蜡化学改性通常是指将非极性蜡进行化学反应引入极性官能团(如羟基、羧基、羰基、酯基、酰胺),其方法主要有氧化,氯化,酯化,酰胺化,酸化,皂化等。

1)蜡的氧化

蜡的氧化是通过引入-OH-COOH C=0-COOR等基团,改变其理化性质。其主要优点是工艺简单,产品乳化性能好,可以改善原-料蜡的柔韧性。这样的蜡膜在低温时不易开裂,而且耐折。在油脂化学工业、石油蜡氧化工艺主要用于大量制备脂肪酸和脂肪醇等产品。石油蜡氧化工艺在其它方面的用途还有待于研究和开发。有人曾对石蜡无催化剂氧化改质的工艺条件进行了研究,开发出了一系列不同指标的氧化石蜡,用其代替天然蜡,可以适应和满足不同蜡类行业的需求。

2)蜡的酯化

对合成蜡和天然蜡进行酯化处理,或者对高级烷烃先氧化成酸后再酯化改性来仿制天然酯蜡。酯化试剂可以为直链醇(月桂醇,硬脂醇,二十碳醇或四十碳醇等),环氧酸,磷酸,有机酸(如对甲苯磺酸),也可以使用碱作催化剂,催化羧酸和环氧基团的反应。

3)蜡的酰胺化

酰胺蜡是由脂肪酸进行酰化得到的,如十二碳或者十八碳的羧酸与伯胺,仲胺,叔胺,季胺盐,以及多胺,乙醇胺反应,酰胺蜡的特点是熔点高,一般的脂肪酰胺可达到90℃以上。所以在“上蜡”和“上光”工业中酰胺蜡用来部分地代替巴西棕蜡,蒙旦蜡。

4)蜡的酸化

蜡的酸化是用接枝的方法把羧基或酸酐引入到蜡结构中。它的特点是结构单一、酸值高、稳定性好、硬度大、颜色浅。常见的酸化蜡马来酸化蜡,富马酸化蜡及衣糖酸化蜡。

5)蜡的皂化

皂化蜡一般指酸化蜡或酯化蜡的皂化或半皂化的产品,有直接皂化法和间接皂化法两种途径。直接皂化法是将金属氧化物直接加入到蜡中进行皂化,间接皂化法先制备金属氧化物的水溶液,然后在与蜡皂化反应。

2 瓶制工艺品密封专用蜡的性能与要求

瓶制工艺品密封专用蜡是特种蜡其中的一种,根据瓶制工艺品密封的特点,瓶制工艺品密封专用蜡必须满足以下性能和要求:

1)熔点低,一般要求不超过70℃。在使用温度下操作时不冒烟、不污染环境。使用温度一般不超过80℃;

2)蜡的凝固和滴淌温度相近,沾蜡后不滴淌,能迅速凝结,便于连续化、自动化高速作业;

3)成膜性能好,密封时能够在瓶口形成一个适当厚度的膜,且蜡膜与瓶壁紧密接触,两者之间不形成空壳;

4)附着力强,但不粘手。保证蜡膜能与瓶壁紧密吸附;

5)有一定硬度和有韧性,剥蜡时蜡膜应成片脱下;

6)价格低,以便降低瓶制工艺品毛成本;

7)原-料来源广泛、充足,生产过程不产生“三废”,符合环保要求。

对进口瓶制工艺品密封专用蜡进行质量指标分析。

3 南阳精蜡厂特种蜡性能指标的测试

根据瓶制工艺品专用密封蜡的性能要求,原-料主要可由石蜡、微晶蜡、软质蜡等构成,为了提高该产品的流动性和对被粘表面的粘附性、收缩率和抗弯强度,还必须加入各种辅助成分。主要辅料有以下几类:①增粘剂,包括松香及其衍生物、萜烯树脂、香豆酮-茚树脂、石油树脂等,它能提高密封蜡的粘度,改善其对被粘物的润湿性,从而起到增加粘附性的作用;②粘度调节剂,如聚乙烯蜡、EVA等,乙烯―醋酸乙烯酯共聚物,简称EVA,提高产品的弹性、韧性和冲击强度;③APAO聚合物,提高产品粘结与成膜效果。现将这些组份分别介绍如下:

通过认真研究与查询,对与石蜡互溶性好,且对石蜡各种性能有所改善的添加剂进行一一筛选,最终确定选用APAOEVA、石油树脂、进口软质蜡和松香等作添加剂。并暂定所研制产品质量。

4 结 论

单一的石蜡或微晶蜡质量根本满足不了使用要求,特别在粘度、收缩率和抗弯强度方面差距较大,故必须加添加剂调合,方能调和和制备出物理性能与化学性能均优于石油蜡的改性石油蜡。