CN101173049B - 聚乙烯蜡微粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是它包括如下步骤：将进料粒度小于10目的聚乙烯蜡原料同分散剂按比例同时加入振动磨中，分散剂用量为聚乙烯蜡的1-9倍(重量比)，在温度为-30℃至40℃条件下，粉碎5分钟至90分钟制得微粉浆，微粉浆经固液分离、干燥、打散后即为成品微粉。在温度为-170℃至-30℃的超低温下粉碎，分散剂用量为聚乙烯蜡的0.01-0.1倍(重量比)可直接制得成品微粉。本发明提供一种利用振动磨粉碎制备聚乙烯蜡微粉的机械粉碎方法，此种方法可以大幅减小产品的粒度，产品质量稳定，降低成本能耗，提高效率，克服了已有技术的缺点和不足。

Description

聚乙烯蜡微粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯蜡微粉的制备方法，特别是涉一种利用振动磨粉碎制备聚乙烯蜡微粉的方法。

背景技术

在聚乙烯生产过程中，会产生少量低聚物即相对分子量聚乙烯，又称高分子蜡，简称聚乙烯蜡。高分子蜡是一种无毒，无味，无腐蚀白色或略带微黄的固体，相对分子量为1800-8000，根据制造方法不同，分为聚合型聚乙烯蜡和裂解型聚乙烯蜡两种，因其优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性而得到广泛的应用。

聚乙烯蜡广泛应用于化工生产各个领域，在塑料加工中用作分散剂、润滑剂、光亮剂等。橡胶加工中作脱膜的防老剂。用于油墨可改变油墨的流变性，改善亲水性和印刷性能，提高油墨耐摩擦能力。用于涂料中提高涂膜的平滑性，抗划性以及改善防水性。在电缆工艺中可用作填充剂和色母料分散剂。质量上佳的微粉聚乙烯蜡还可用于化妆品和个人护理品。

聚乙烯蜡微粉制备主要有3种途径：一是利用化学试剂的作用，通过溶解和乳化，使形成各种分散状态的分子，逐渐长成期望大小的微粒。二是直接调节聚合成降解制备。三是由粗粒子出发，用机械粉碎法，气流粉碎，喷雾粉化等物理方法。气流粉碎的前道工序为机械粉碎，后道工序为布袋捕集器捕集超细粉并分级，设备系统复杂，聚乙烯蜡热敏性高，粘弹性高，给常温气流粉碎造成困难，压缩气体耗量大，产品易氧化，质量不稳定。喷雾粉化方法预先将聚乙烯蜡制成乳液或熔融液后，将聚乙烯蜡液通过二流体或多流体喷嘴，在压力下喷入干燥塔内，干燥塔可设计为低温干燥，该工艺可获得较细的微粒，但设备一次投资大，所用助剂量大，需耗费大量的蒸汽或液氮(生产1吨聚乙烯微粉蜡需消耗蒸汽0.53吨，循环水50吨，液氮55吨)。传统的机械粉碎，大多用球磨粉碎，球磨粉碎时产量低，产品粒度大。

发明内容

本发明针对已有技术存在的不足，提供一种利用振动磨粉碎制备聚乙烯蜡微粉的机械粉碎方法，此种方法可以大幅减小产品的粒度，产品质量稳定，降低成本能耗，提高效率，克服了上述已有技术的缺点和不足。

本发明的制备方法采用振动磨细磨，该振动磨可将物料混合，助剂添加，精细研磨一次性完成，生产过程稳定，产品粒度可控。

一种聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是它包括如下步骤：将进料粒度小于10目的聚乙烯蜡原料同分散剂按比例同时加入振动磨中，分散剂用量为聚乙烯蜡的1-9倍(重量比)，在温度为-30℃至40℃条件下，粉碎5分钟至90分钟制得微粉浆，微粉浆经固液分离、干燥、打散后即为成品微粉。所述分散剂用量为聚乙烯蜡原料的1-5倍(重量比)。所述聚乙烯蜡原料与分散剂的重量比＝1∶2.5或者1∶3或者1∶4。所述分散剂可选用50-100％甲醇或者50-100％乙醇或者二者的混合物。在所述粉碎工序后采用湿法分级，分级后的粗粒子返回原料仓，合格粒子经过离心分离，干燥，打散后得成品微粉。

一种聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是将进料粒度小于10目的聚乙烯蜡原料同分散剂按比例同时加入振动磨中，分散剂用量为聚乙烯蜡的0.01-0.1倍，在超低温-170℃至-30℃条件下粉碎，粉碎5分钟至90分钟后，成品至成品舱内恢复常温，加入的分散剂可自然挥发或低温烘干处理。

本发明的制备方法中采用振动磨细磨，振动磨粉碎时产生较强的冲击力，且设备可通过外循环冷却方式降温，所以适于聚乙烯蜡这样的热敏性、高弹性的物料粉碎，且产品质量稳定。较传统的机械粉碎方式，可在短时间内完成粉碎，达到要求粒度，提高产量。该粉碎过程中，能源消耗低，所用到的分散剂可重复利用。该制备方法中，粉碎为密闭作业，减少粉尘溢漏，保护工作环境。采用本发明中的超低温粉碎方法，工序更为简化。

附图说明

图1是-30℃至40℃条件下，粉碎后未经分级的工艺流程图。

图2是-30℃至40℃条件下，粉碎后经过分级的工艺流程图。

图3是在超低温-170℃至-30℃条件下直接粉碎成成品的工艺流程图。

具体实施方式

方法步骤：将聚乙烯蜡粗粒子同分散剂按比例同时加入振动磨中，分散剂可选用50-100％甲醇、50-100％乙醇或其混合物等。粉碎温度在常温-30℃至40℃条件下，分散剂用量为聚乙烯蜡的1-9倍，优化范围为1-5倍，优化比例关系为聚乙烯蜡∶分散剂＝1∶2.5，1∶3，1∶4，最佳比例为1∶3。根据不同的产品粒度要求，通过控制粉碎时间、加料量、进料粒度、粉碎温度等条件制备出合格的产品粒度的微粉浆。粉碎时间一般在5分钟至90分钟，进料粒度应小于10目。微粉浆经固液分离、干燥、打散后即成成品。采用扫描电子显微镜观察粒径。为提高产品产量，也可以在粉碎工序后采用湿法分级，分级后的粗粒子返回原料仓同新的原料一起加入到振动磨中粉碎，合格粒子经过离心、干燥，打散后，包装。粉碎温度在-170℃至-30℃超低温时，分散剂用量为聚乙烯蜡的0.01-0.1倍，粉碎时间一般在5分钟至90分钟后，可直接得到粉碎成品，经成品舱内恢复常温，加入的分散剂可自然挥发或低温烘干处理。

固液分离可选用离心分离，也可选用过滤分离；干燥可选用低温真空干燥或喷雾干燥。分级可选用旋流分级或沉降分级。(这两种就是湿法分级)

打散的过程也是一个整粒的过程，增加颗粒球形度，提高聚乙烯蜡的应用性能。

实施例1：取3kg粒度为16目的聚乙烯蜡颗粒，添加9kg95％乙醇后，共同加入100型贝利超微粉碎机中，粉碎15分钟，粉碎温度控制为15℃-20℃，将料浆通过离心分离后，固态物放入真空干燥箱内低温干燥至含水率小于8％，取出物料用打散机打散成粉末。检测产品粒度，平均粒径为12.5微米。称量成品2.3kg，包装。离心后的乙醇可重复利用。

本实施例以95％乙醇作为分散剂，选用最佳固液比(重量比)聚乙烯蜡∶分散剂＝1∶3。振动磨在常温状态下粉碎15分钟，可将16目的聚乙烯原料粉碎至平均粒径为12.5微米。较传统的球磨机常温粉碎相同原料条件的效率(粉碎2小时，成品粒度平均粒径约为50微米)相比，粉碎时间大大缩短，粒径减小。

实施例2：

改变进料时的固液重量比，聚乙烯蜡∶分散剂＝1∶5。其他条件同实施例1，最终微粉粒度为平均粒度达到16.0微米。固液比例影响粉碎效果，分散剂过量产品粒度增大。

实施例3：改变进料时的固液重量比，聚乙烯蜡∶分散剂＝1∶1.5。其他条件同实施例1，最终微粉粒度为平均粒度达到15.6微米。固液比例影响粉碎效果，分散剂过少产品粒度增大。

实施例4：改变进料时的固液重量比，聚乙烯蜡∶分散剂＝1∶8。其他条件同实施例1，最终微粉粒度为平均粒度达到18.8微米。固液比例影响粉碎效果，分散剂过多产品粒度增大。

实施例5：取3kg粒度为16目的聚乙烯蜡颗粒，添加7.5kg60％乙醇后，共同加入100型贝利超微粉碎机中，粉碎25分钟，粉碎温度控制为15℃-20℃，将料浆通过板框过滤后，固态物放入真空干燥箱内低温干燥至含水率小于8％，取出物料用打散机打散成粉末。检测产品粒度，平均粒径为12.8微米。称量成品2.3kg，包装。分散剂浓度的改变影响粉碎效果，浓度降低，达到相同的粉碎效果，所需要的粉碎时间长。

实施例6：取3kg粒度为16目的聚乙烯蜡颗粒，添加9kg95％甲醇后，共同加入100型贝利超微粉碎机中，粉碎15分钟，粉碎温度控制为-20℃-0℃，将料浆通过离心分离后，固态物放入真空干燥箱内低温干燥至含水率小于8％，取出物料用打散机打散成粉末。检测产品粒度，平均粒径为12.3微米。称量成品2.4kg，包装。

实施例7：分散剂改为95％甲醇和95％乙醇的混合物，甲醇与乙醇的混合比例(重量比)为1∶4。粉碎温度控制为10℃-20℃，其他条件同实施例6。检测产品粒度，平均粒径为12.4微米。称量成品2.4kg，包装。

实施例8：分散剂改为95％甲醇和95％乙醇的混合物，甲醇与乙醇的混合比例(重量比)为1∶1。其他条件同实施例7。检测产品粒度，平均粒径为12.3微米。称量成品2.4kg，包装。

实施例9：分散剂改为95％甲醇和95％乙醇的混合物，甲醇与乙醇的混合比例(重量比)为4∶1。其他条件同实施例7。检测产品粒度，平均粒径为12.2微米。称量成品2.4kg，包装。

实施例6-9表明，分散剂改为甲醇或甲醇与乙醇的混合物，甲醇与乙醇的混合比例以及温度的改变，并不影响粉碎效果。

实施例10：粉碎时间为60分钟，温度控制10℃-15℃，其他条件同实施例1，最终微粉粒度为平均粒度达到7.2微米。粉碎时间延长，成品粒度减小。

实施例11：粉碎时间为10分钟，其他条件同实施例1，最终微粉粒度为平均粒度达到13.8微米。

实施例12：粉碎时间为80分钟，其他条件同实施例1，最终微粉粒度为平均粒度达到6.8微米。

实施例13：将3kg粒度为20目的聚乙烯蜡与9kg95％乙醇混合，加入100型贝利微粉机中粉碎，温度控制在25℃-35℃。从振动磨中出来的料浆，经过旋流分级机分级后，大于30微米粗颗粒返回原料仓后进入振动磨重新粉碎，总粉碎时间为10分钟。小于30微米的颗粒分级后，离心分离，低温干燥后，物料进入打散机，物料充分分散，称量成品2.2kg，包装。检测产品平均粒度10.3微米。

本实施例选用连续粉碎分级的方式，聚乙烯蜡∶分散剂＝1∶3，采用该方式较实施例1可明显提高产量，同时，由于细粒子及时被分离，混入产品中的粗粒子明显减少，因而产品平均粒径减小。

实施例14：将3kg粒度为20目的聚乙烯蜡与12kg85％乙醇混合(聚乙烯蜡分散剂＝1∶4)，其他粉碎条件同实施例6，粉碎后采用沉降分离，大于20微米粗颗粒返回原料仓后进入振动磨重新粉碎，总粉碎时间为18分钟。小于20微米的颗粒分级后，离心分离，喷雾干燥，打散，称量成品2.3kg，包装。检测产品平均粒度7.4微米。本实施例提高分级效率，产品细度减小。

实施例15：将0.2kg粒度为20目的聚乙烯蜡颗粒，10g95％乙醇(聚乙烯蜡∶乙醇＝1∶0.05)，共同加入预冷料仓，加入液氮进行低温预冷后，共同加入6型贝利超微粉碎机中，设备内通过液氮保护方式控制温度在-150℃--100℃。设备外部用硬质聚氨酯材料保温。粉碎10分钟。成品恢复常温后，检测产品粒度，平均粒径为11.6微米。称量成品0.18kg，包装。

本实施例在超低温的粉碎状态下，可加很少量的分散剂，直接粉碎后成微粉，简化工艺。恢复常温后，加入的分散剂可自然挥发或烘干处理。

实施例16：将分散剂95％乙醇的加量改为2g(聚乙烯蜡∶乙醇＝1∶0.01)，其他条件同实施例8。粉碎时间为13分钟，成品恢复常温后，分散剂自然挥发。检测产品粒度，平均粒径为11.8微米。称量成品0.18kg，包装。

实施例17：将分散剂95％乙醇的加量改为16g(聚乙烯蜡∶乙醇＝1∶0.08)，其他条件同实施例8。粉碎时间为10分钟，成品恢复常温后，低温干燥至含水率小于5％。检测产品粒度，平均粒径为11.9微米。称量成品0.18kg，包装。

本发明的上述实施例是对本发明的说明，并且是本发明的较佳实施方案，并不用以限制本发明的范围，而上述说明并未指出本发明的范围，因此，凡在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内所做的任何改变，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是它包括如下步骤：将进料粒度小于10目的聚乙烯蜡原料同分散剂按比例同时加入振动磨中，分散剂用量为聚乙烯蜡重量的1-9倍，在温度为-30℃至40℃条件下，粉碎5分钟至90分钟制得微粉浆，微粉浆经固液分离、干燥、打散后即为成品微粉；所述分散剂为50-100％甲醇或者50-100％乙醇或者所述甲醇和乙醇的混合物。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是所述分散剂用量为聚乙烯蜡原料重量的1-5倍。

3.根据权利要求2所述的聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是所述聚乙烯蜡原料与分散剂的重量比为1∶2.5或者1∶3或者1∶4。

4.根据权利要求1所述的聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是在所述粉碎工序后采用湿法分级，湿法分级后的粗粒子返回原料仓重新粉碎，合格粒子进入固液分离步骤。

5.根据权利要求4所述的聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是湿法分级可选用旋流分级或沉降分级。

6.根据权利要求1所述的聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是所述固液分离可选用离心分离或者过滤分离。

7.根据权利要求1所述的聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是所述干燥可选用低温真空干燥或喷雾干燥。

8.一种聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是将进料粒度小于10目的聚乙烯蜡原料同分散剂按比例同时加入振动磨中，分散剂用量为聚乙烯蜡重量的0.01-0.1倍，在超低温-170℃至-30℃条件下粉碎，粉碎5分钟至90分钟直接制得成品微粉；所述分散剂为50-100％甲醇或者50-100％乙醇或者所述甲醇和乙醇的混合物。

9.根据权利要求8所述的聚乙烯蜡微粉的制备方法，其特征是所述聚乙烯蜡原料与分散剂的重量比＝1∶0.05。

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