聚乙烯蜡微分散体的制备及其在水性光油中的应用

前言



聚乙烯蜡乳液（微乳，蜡粒子粒径D50在0.1微米左右）在水性光油中作为抗摩擦保护助剂应用广泛。在涂层形成时蜡粒子能部分漂浮到涂层表面，形成表面保护层，降低水性光油涂层表面摩擦系数，提高涂层硬度，从而起到保护涂层，提高光油耐磨性和抗划伤性的效果。



蜡乳液对光油耐磨性的帮助与蜡乳液的成分和微观结构密切相关，尤其是粒径。增大蜡粒子粒径，蜡粒子不易被树脂包覆，表面突出更明显，会有效提高耐磨效果。但蜡粒子粒径的增大会影响涂层的粗糙度，从而对涂层光泽度会产生不良影响。现代印刷行业对光油抗摩擦性和防粘性要求越来越高，普通蜡乳液很难满足要求。因此国外有公司提出蜡微分散体（Micro dispersions）的概念，试图选择合理的蜡粒子粒径，在不影响光泽度的前提下提高耐磨性。



龙口市易久化工科技有限公司经多年努力，通过对乳液微观结构的改良，成功制备出了一种粒径适宜的蜡微分散体材料（牌号V2000A），并对其结构和使用性能进行了测试。



实验部分



1. 原材料与仪器设备



1.1蜡组分：



   A：一种改性高密度聚乙烯蜡，熔点137℃，针入度少于0.5µm  进口



   B：一种改性费托蜡，熔点90℃，针入度5µm  进口



1.2 其他原材料：



乳化剂A，非离子，进口 ； 乳化剂B，非离子，进口；助乳化剂，高碳醇，国产



丙烯酸类光油乳液树脂，HL-2007(成膜，Tg:7℃)，HL-2100（不成膜,Tg:100℃）,海宁市海龙化学有限责任公司



1.3 设备：



  



2L实验搅拌釜

威海化工机械厂



实验型高压均质机

上海科技大学实验厂



LS-603激光粒度仪

珠海欧美克科技有限公司



耐摩擦试验机

东莞宝大仪器有限公司



NDJ-79旋转粘度计

上海同济大学





2. 制备过程：



将蜡、乳化剂、助乳化剂、水及其他助剂投入搅拌釜升温至组分完全熔融，充分搅拌后，通过高压均质设备均质后冷却至常温，即制备成稳定乳液。



3. 检测：



3.1物理性能：表一



含固量

焙烘法

40.2%



外观

-

浅白色乳液，带蓝相



PH值

Ph计

8.5



粘度

旋转粘度计

150cps







图一 粒径检测结果：







3.3光油耐摩擦实验结果：



将蜡微分散体按固体比5%加入光油配方，采用脱机上光机制样，并在同量同等条件下与某进口产品比对.



蜡乳液组分

样片光泽

摩擦次数

效果



V2000A

70.2

400

优



蜡微分散体a

73.0

400

优



蜡乳液b

75.0

100

良





表二







图二、摩擦结果



     







备注：



1、蜡微分散体a性能：进口，蜡类型为HDPE，软化点128℃，含固量50%， PH值9.0



   蜡乳液b性能：进口，蜡类型为HDPE，软化点127℃，含固量42%，PH值6.5



2、检测实验由海宁市北极光聚合材料有限公司承担，测试条件为4磅*400次。



结果与讨论



1、 为提高蜡粒子的抗磨、抗划伤性，对蜡组分进行优化，选择高硬度高韧性聚乙烯蜡为抗磨涂层主体，辅以高硬度但熔点低的费托蜡成分，这样在连续摩擦情况下费托蜡会熔融形成润滑，从而提高表面抗磨效果。



2、 合理乳化剂的匹配，将蜡粒子粒径控制在 0.2–1.0微米的区间内。经反复实验，在此粒径范围内，涂层的光泽和耐磨形成一个平衡，即耐磨效果提高明显，光泽可以保持在一定水平。粒径分布同样重要，低粒径的蜡粒子对耐磨贡献少而大粒子增加涂层粗糙度造成光泽度下降。同时蜡粒子的微观结构为球形，对减轻消光有很大帮助。这在我们的大粒子蜡分散体与微粉蜡的对照中更为明显。



结论：



本文制备了一种新型蜡水微分散体，并对其在水性光油中的耐磨性、光泽度等性能的影响进行分析。检测结果表明国产产品在光泽度和耐摩擦等方面均与国外产品性能接近，具有推广价值。随着油墨行业水性化趋势的进一步深化，国产助剂的水平必将进一步提高。