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    助劑、高分子蠟在涂料中的應用及作用機理

    2023-10-30

      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。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%。


      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。


      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。

      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(Anti Metal Marking):尤其在印罐涂料,除了提供良好的加工性,更可以起到保護印罐儲存物的儲存安定。


      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,蒸發棗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。


      PEWax微粉的應用

      (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。

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