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助剂、高分子蜡在涂料中的应用及作用机理

2023-10-30

  涂料用蜡主要以添加剂的形式加入,蜡类添加剂一般以水乳液形式存在,最初是用于改善涂膜的表面防扩性能。主要包括提高涂膜的平滑性、抗划性以及改善防水性。此外,它还可以影响涂料的流变性能,它的加入可以使金属闪光漆中铝粉这类的固体颗粒的取向变得均匀。在无光漆中它可以作为消光剂,根据其粒径和粒径分布,蜡类添加剂的消光效力也各不相同。因此,蜡添加剂即有适于有光漆的也有适用于无光漆的。微晶化改性聚乙烯蜡,可用于改善水性工业涂料的表面性质。加入后平滑性、抗粘连性、抗划伤性及消光作用都有加强,而且可以有效抑制颜料沉淀 。添加量为0.25%-2.0%。


  应用方式

  蜡的使用方法常见的有四种:

  1、熔融法:以溶剂在密闭、高压的容器下加热熔融,然后在适当的冷却条件下出料,获得成品;缺点是质量不易控制,操作成本高且危险,同时某些蜡并不适用这种方法。

  2、乳化法:可得又细又圆的粒子,适用于水性系统,但所加入的表面活性剂会对涂膜的耐水性造成影响。

  3、分散法:将蜡加入树蜡/溶液中,利用球磨机、滚筒或其他分散设备分散;缺点是难获得高质量的产品,且成本高。

  4、微粉化法:微粉化的方式可采用喷射微粉机(Jet-Microniser)或微粉/分级机(Microniser/Classifier)生产工艺,即是利用粗腊在高速状态下相互间激烈碰撞后逐渐碎裂成微粒状,然后再由离心离心力作用,在失重下被吹逸出来收集而得。此为目前应用最多的制造方法。

  虽然蜡的使用方法颇多,但仍以微粉化蜡为最多,而市面上微粉化腊的种类繁多,且各制造厂家生产工艺也均有差异,使得各厂微粉化蜡的粒径分布,相对分子质量、密度、熔点、硬度等性质均有些差异。

  聚乙烯蜡的制造,一般有高压、低压聚合法;其中高压法的制得的聚乙烯蜡带支链,密度与熔融温度均较低,而低压法则可制得直链的低比重的腊;PE腊有各种不同的密度,例如同为低压法制得的非极性PE蜡而言,通常低密度者(低支链、高结晶度)较坚硬,有较佳的耐磨损及抗创痕性,但在滑性及降低摩擦系数上则稍差。


  蜡在涂料中的特点与机理

  蜡的种类繁多,而其展现在涂膜的形态我们大致可分成下列三种:

  1、起霜效果:例如选用的蜡的熔点低于烘烤温度时,由于蜡在烘烤时熔融成液态,成膜冷却后,即在涂面上形成似霜的薄层。

  2、球轴效果:此效应在于蜡由其本身的粒径大小与涂层膜厚相近,甚至大一些,而显露在外,使得腊的耐刮、防擦伤性能可以显现。

  3、漂浮效应:不论蜡的粒子形态,蜡在成膜过程中漂移至涂膜表面均匀的分散开来,使得涂膜最上层有蜡的保护,显现蜡的特点。

  蜡在涂膜中所提供的特点

  1、耐磨、防刮伤、防擦伤:蜡分布在涂膜中借此保护涂膜、防止刮伤、擦伤并提供耐磨损性;譬如集装箱涂料、木器涂料、装饰涂料等均需此功能。

  2、控制磨擦系数:通常利用它的低摩擦系数,提供涂膜优异的滑度,同时因不同种类的蜡而有特殊丝绸柔和的触感。

  3、耐化学品性:由于蜡的安定性而能赋予涂膜更佳的耐水,耐盐水喷雾等性能。

  4、防止贴合:避免涂装物或被印刷物有回粘、贴合现象。

  5、控制光泽度:选择适当的蜡,依不同添加量而有不同的消光效果。

  6、防止二氧化硅等硬结沉积,增加涂料储存安定性。

  7、防止金属刮痕(Anti Metal Marking):尤其在印罐涂料,除了提供良好的加工性,更可以起到保护印罐储存物的储存安定。


  聚乙烯微粉蜡的研究

  微粉技术是近10年发展起来的一项高新技术,一般把粒径小于0.5μm的粒子称为超微粒子20μm以下的称为微粒子,超微粒子的集合体称为超微粉体。

  高分子微粒制备主要有了3种途径:一是由粗粒子出发,用机械粉碎法,蒸发棗凝缩法和熔融法等物理的方法;二是利用化学试剂的作用,使形成的各种分散状态的分子逐渐长成期望大小的微粒,可分为溶解和乳化两种分散方法;三是直接调节聚合或降解制备。如PMMA微粉、可控分子量PP、分散聚合制备PS微粒子、热裂解成辐射裂解制PTF微粉。我们在国内首先制备出PWEax微粉,经上海市粉体工程中试基地测定达到国外同类产品先进水平。主要工艺过程是物理方法。


  PEWax微粉的应用

  (1)涂料用聚乙烯蜡可以制备高光泽溶剂性涂料水性涂料、粉未涂料、罐头涂料、UV固化、金属装饰涂料等,还可以作为纸板等日用防潮涂料。

  (2)油墨、套印光油、打印油墨。PEWax可以用来制备凸版水性油墨,溶剂性凹版油墨,石印/胶印、油墨、套印光油等。

  (3)化妆品、个人护理品。PEWax可以作为粉饼、防汗剂/祛臭剂原材料。

  (4)卷材用微粉蜡。卷材用蜡有两个要求:即在提高涂膜表面滑度和硬度时,不能影响涂料的流平和对水的敏感性。

  (5)热熔粘合剂。PEWax微粉可以制备烫印用热熔粘合剂。

  (6)其它应用。PEWax还可以作铸压金属部件、发泡部件的隔离剂、橡塑片材、管材添加剂,还可以用作紫油流变改性剂和电流变体,也可以作为母料的载体和润滑剂。

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