聚乙烯蜡在塑料加工中的应用

　　摘要:聚乙烯蜡最早起源于上世纪50年代，随后便快速实现了工业化生产。聚乙烯蜡是一种低聚聚乙烯，具有高润滑性、防水性和较宽的粘度范围等特性，广泛用在了高分子材料加工与改性行业的添加剂、助剂等领域。本文主要探讨了聚乙烯蜡在塑料加工中的应用。

　　关键词：聚乙烯蜡;塑料加工;应用

　　前言

　　聚乙烯蜡在塑料加工中常作为润滑剂和脱模剂使用，适量添加聚乙烯蜡可以降低塑料熔体黏度，提高其加工性能。常规相对分子质量的聚乙烯蜡为白色粉末，无毒，相对分子质量分布集中，其软化点高，熔融粘度低，在塑料行业中的应用非常广泛。根据制造方法的不同，可分为聚合型、裂解型和副产型3种，聚合型聚乙烯蜡一般为乙烯聚合而得，裂解型聚乙烯蜡可由纯净的聚乙烯树脂或者废旧塑料裂解得到，副产型聚乙烯蜡是聚乙烯聚合时的副产物。因其熔点较高，熔融黏度较低，且具有优良的耐磨性、热稳定性及润滑性等，可作为润滑剂、分散剂等广泛应用于各领域。

　　1聚乙烯蜡的合成方法

　　1.1乙烯合成法

　　用乙烯合成聚乙烯蜡是最原始的制备方法，即以乙烯为原料，在压力和催化剂的条件下直接合成聚乙烯蜡。所合成的聚乙烯蜡分子量分布宽度较窄，纯度较高。该方法最早由德国在上世纪50年代所开发，成功在20～30MPa的压力下，与110～121℃下反应合成了蜡状低分子量聚乙烯，相对分子量大约2500，熔程为104到110℃。乙烯合成技术根据催化剂体系的不同，主要分齐格勒法和茂金属两大类。

　　1.2聚乙烯裂解法

　　顾名思义，聚乙烯裂解法是以聚乙烯塑料为原料，通过加热裂解生成低分子量聚乙烯。日本于1992年申请了裂解法制备聚乙烯蜡的专利，其利用加热釜将废聚乙烯加热到450℃，通入蒸汽以带出可挥发的气体，反应10小时后制得聚乙烯蜡。由于该方法的原料是废旧聚乙烯，国内在2000年之后对裂解法的研究也越来越多，相关的专利和研究进展不断出现。

　　1.3低聚物精制工艺

　　聚乙烯在生产时会产生低分子量的副产物，随着我国聚乙烯的产量越来越大，低聚物提炼法制备聚乙烯蜡获得了快速发展。因为低聚物的分子量较低，且分布较宽，所以在生产时经常会出现粘黏和烟雾挥发等现象。随着人们环保意识的增强，很少有直接使用低聚物的应用，通常需要对其精制提炼。利用不同分子量聚合物的不同闪点、沸点等特性，可以通过减压精馏、加压闪蒸或者溶剂结晶等方法对低分子产物进行精制。

　　2聚乙烯蜡的功能化改性

　　2.1物理改性

　　物理改性通常是在聚乙烯蜡的生产过程中，通过添加微晶蜡、蒙旦蜡、EVA等化合物，来改善混合物的部分特性，获得比纯聚乙烯蜡在物理和化学性能上更优的产品。我国的物理改性聚乙烯蜡在橡胶加工、塑料改性、农业、造纸业等行业应用广泛。

　　2.2化学改性

　　(1)氧化聚乙烯蜡

　　氧化法是改性聚乙烯蜡行业里应用最多的方法。聚乙烯蜡在催化作用下，利用氧化反应引入羟基、羧基等极性基团，提高了材料极性，因而极大地改善了其和极性高分子材料的相容性。增加了极性基团的聚乙烯蜡更容易实现乳化，常用于水性涂料、纸张擦亮蜡等领域。

　　(2)聚乙烯蜡接枝MAH

　　聚乙烯蜡接枝MAH是基于自由基反应，通常有熔融聚合和溶液聚合两种方式，一般来说，溶液聚合的接枝效果更好。接枝MAH后的聚乙烯蜡常用于塑料加工行业，用于改善无机填料与聚烯烃的的形容性，提高共混材料的力学性能与加工性能。

　　3聚乙烯蜡的应用情况

　　聚乙烯蜡因为软化点高、外观雪白、硬度高等优点，其不同的加入方式和配比可赋予混合体系不同的光泽，应用范围十分广泛，包括添加剂母料、各种分散剂、PVC管材加工、涂料、橡胶加工剂等。目前在我国聚乙烯蜡产品的下游应用最大的行业是色母粒行业，聚乙烯蜡用做色母粒的分散剂，分散性好，故被大量使用，从而供不应求。

　　3.1聚合型聚乙烯蜡在色母粒市场上的应用状况和前景

　　目前我国我国色母粒高端市场上用聚合技术生产的低分子量聚乙烯主，由于分子量分布窄、质量稳定等一系列优异性能占据着我国色母粒高端市场。合资企业、外国公司、国内聚乙烯蜡核心企业都采用进口合成蜡，用于色母粒产品不析出，这一技术被国外垄断，中国应加大研发力度。

　　3.2裂解型聚乙烯蜡在色母粒市场上的应用状况和前景

　　裂解型聚乙烯蜡是用聚乙烯或聚乙烯废塑料裂解为聚乙烯蜡。裂解过程难以控制，聚乙烯蜡质量难以控制，产品质量无法保证，但是国内大多数采用此技术，经济效益良好。

　　3.3副产物型聚乙烯蜡在色母粒市场上的应用状况和前景

　　近年来我国乙烯工业发展迅速，尤其近几年很多公司规划了炼化一体化项目，大量的聚乙烯副产物聚乙烯蜡，产量将大大增加，但由于分子量分布宽，聚乙烯蜡其价格低廉，一般用于低端色母粒产品。

　　4聚乙烯蜡应用在色母粒

　　均聚聚乙烯蜡主要应用在聚烯烃色母中，包括聚乙烯色母，聚丙烯色母以及EVA色母。由于在色母粒中，颜料或填料的用量很大，再加上这些颜料和填料的粒径都很小，在0.01~1.0μm级别，很容易团聚。通过加入均聚聚乙烯蜡，在一定的温度范围内，聚乙烯蜡熔融，对颜料或填料表面进行润湿，降低颜料或填料粒子与粒子之间的团聚，同时也增加了颜料或填料与基体树脂之间的相容性，再借助于双螺杆挤出机或密炼机的剪切力，从而达到颜料和填料均匀分散在树脂熔体中的目的。

　　来自于不同生产路线的均聚聚乙烯蜡在色母粒应用中，也有些许差别。来自于副产物的聚乙烯蜡一般粘度较低，虽然对颜料和填料的润湿性很好，但由于相对分子质量太小，组份复杂，批次稳定性不好，在终端应用中析出的可能性很大。裂解法生产的聚乙烯蜡，由于工艺路线的限制有产生黑点的可能性，对后端的品质控管要求很高，同时相对分子质量分布较宽，含有对润湿无效的高相对分子质量部分，以及很容易产生味道的低相对分子质量部分，在终端应用中也有析出的风险。

　　采用聚合法生产的聚乙烯蜡，相对分子质量分布窄，所以分散颜料和填料的效率更高，析出的风险较低。自由基聚合、齐格勒-纳塔、茂金属三种聚合工艺相比，自由基聚合的聚乙烯蜡含有长支链和双键，所以一般结晶度不高，较软，对颜料填料的润湿性较好，但会因为链终止剂的存在带有一定的芳香性气味，齐格勒-纳塔聚合为低压聚合，纯度较高，耐温性更高，但由于在工艺中需要去除催化剂和溶剂，操作成本较高。茂金属聚合技术合成的聚乙烯蜡，是更先进的一种聚合技术，催化剂反应活性高，在最终产品中残留的少，可以设计更多样性的产品。

　　三种聚合方法的聚乙烯蜡，在200℃空气中进行耐温性测试表明，颜色变黄的程度从浅到深，依次为茂金属聚合、齐格勒-纳塔聚合、自由基聚合。通常，客户可以根据终端应用来选择不同种类的聚乙烯蜡。如果色母用于低端应用比如垃圾袋、垃圾桶，地膜等，那么客户可以选择副产物蜡或裂解蜡。

　　如果色母用于中端应用，有分散和味道的要求，那就要选择合成的聚乙烯蜡。如果色母用于特殊的应用，对味道和耐温性有苛刻的应用，那就要选择齐格勒-纳塔或茂金属聚合的聚乙烯蜡。这时候，使用者选择聚乙烯蜡不仅仅是一种分散剂，也要一并考虑来自于终端应用的其他要求。

　　化工论文投稿刊物：《当代化工研究》(月刊)化工中间体;2001年创刊，出版地：北京市，是我国化工中间体及其下游精细化工行业唯一的面向生产、面向市场的专业性刊物。全面、系统地报道国内外化工中间体及精细化工的生产、建设、规划、市场、供求、进出口、价格、科技开发、上下游产品动态等。

　　结束语

　　目前，中国处于改革开放的深化期，中国制造正向中国智造转变，人口红利也逐渐褪去，我们正向着一个高质量、自动化、智能化的方向发展，如何瞄准这个机会，推动聚乙烯蜡的应用和发展，将是材料行业的一件大事。

　　参考文献：

　　[1]蔡智敏.聚乙烯蜡在塑料加工中的应用,当代化工，2013，42(1)：86-87.

　　[2]王倩，薛兴楠，张凤岐.国内不同工艺聚乙烯蜡技术进展及下游应用情况[J].工艺控管，2018(01)：186-187

　　作者：于靖澜