CN103102454B

CN103102454B - 一种马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡的制备方法

Info

Publication number: CN103102454B
Application number: CN201110353456.2A
Authority: CN
Inventors: 赵起超
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: CN103102454A

Abstract

本发明公开了一种马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡制备方法，采用熔融接枝法，引发剂采用蜡包裹过氧化物微胶囊，先将聚烯烃蜡与马来酸酐充分混合，再加入蜡包裹过氧化物微胶囊，避免局部反应过激而产生的副反应，反应体系均匀平稳，反应条件相对缓和，反应效率高，产品酸值高，质量稳定。

Description

一种马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡的制备方法

技术领域

本发明属于聚烯烃蜡接枝改性技术领域，特别是涉及一种马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡制备方法。

背景技术

聚烯烃蜡是分子量1000~5000的聚烯烃，主要有聚乙烯蜡和聚丙烯蜡。有高分子聚合物裂解、有机单体聚合、高分子聚合物生产副产等几种来源。广泛应用于日化、皮革、油墨、塑料、纺织、建筑、机械等领域。对聚烯烃蜡接枝改性，赋予其更优异的溶剂分散性、颜料分散性、润滑性、水分散性等性能，一直受到重视。

马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡是重要的技术手段。马来酸酐原料来源广泛，价格经济，反应活性强。对于相对于聚烯烃而言分子量小、固液相变温度低、粘度小的聚烯烃蜡，马来酸酐适合作为其改性的接枝单体。另一方面，马来酸酐本身易自聚，过热不稳定，易升华，接枝反应中不易控制，是马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡技术的瓶颈。

CN1123286公开了一种高酯值蜡的制备方法，采用的接枝工艺为熔融法，反应温度150℃~250℃，副反应较多。CN1986588公开了一种聚烯烃蜡固相接枝共聚物的制备方法，反应温度60℃~130℃，减少了副反应，但是要求聚烯烃蜡为粉状物，颗粒度不小于80目。US5551974公开了一种马来酸酐接枝改性聚乙烯蜡的过程，采用挤出法接枝改性，CN1302822公开了一种聚乙烯蜡挤出接枝工艺，反应温度80℃~90℃。上述二种公开技术采用挤出接枝工艺，实际是一种熔融法接枝工艺，挤出过程中，反应物之间混合充分，但接触时间短，产品接枝率不高。CN101597358公开了一种马来酸酐接枝聚丙烯蜡的生产制备方法及其装置，将聚丙烯蜡加热熔融，加入马来酸酐单体，再加入引发剂和接枝活化剂进行反应。接枝活化剂为苯乙烯或马来酸单酯，马来酸酐单体分3~5次加入，减少副反应，提高产品质量。由于活化剂苯乙烯、马来酸单酯是活性单体，参与接枝反应，对于不希望接枝其它单体的产品受到限制。尽管马来酸酐单体分次加入，由于加入瞬间分散不好，局部高浓度单体在引发剂作用下，极易自聚，产生副反应。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提出一种马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡制备方法，采用熔融接枝法，先将聚烯烃蜡与马来酸酐充分混合，再加入蜡包裹过氧化物微胶囊，加入瞬间芯材的过氧化物没有被激发，混合一定时间后，囊壁破坏，过氧化物开始激发自由基，整个反应体系均匀平稳，副反应少。

本发明提出的一种马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡制备方法，由如下步骤组成：

（a）将聚烯烃蜡加入到带有搅拌器的反应釜中，加热至150℃~180℃；

（b）将马来酸酐单体加入反应釜中，氮气保护下，搅拌均匀（一般搅拌5~15min即可）；

（c）将引发剂蜡包裹过氧化物微胶囊加入反应釜中，保持反应温度150℃~180℃，反应0.5~2.0hr；

（d）提纯产品，出料成型得到产品。

其中各反应成分质量份数为：

聚烯烃蜡 100

马来酸酐单体 3~20

包裹过氧化物微胶囊 2~15

其中聚烯烃蜡选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种，分子量为1000~5000，可以是市售工业品。

其中马来酸酐单体是市售工业品，粉末或颗粒状产品有利于分散，避免局部自聚。

其中引发剂为蜡包裹过氧化物微胶囊，芯材是过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种，囊壁是石蜡、地蜡中的一种或几种。蜡包裹过氧化物微胶囊包括过氧化物、蜡和非离子表面活性剂，按过氧化物和蜡总质量为100%计，其中过氧化物质量分数为70%~95%，蜡质量分数为5%~30%，非离子表面活性剂为过氧化物质量的1.0%~3.0%；其结构为蜡包裹在过氧化物颗粒表面，形成蜡包裹过氧化物微胶囊。加入的蜡包裹过氧化物微胶囊可以选择性使用液体石蜡常温分散成流动膏体，蜡包裹过氧化物微胶囊与液体石蜡的质量比为1：0~1：0.3。

其中引发剂蜡包裹过氧化物微胶囊可以一次性加入，也可以分次加入，最好是分2~5次加入，多次加入可以保持反应体系有丰富的自由基。

其中提纯产品可以采用常规手段。

本发明的一种马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡制备方法的优点在于引发剂采用蜡包裹过氧化物微胶囊，分散性好，避免局部反应过激而产生副反应，反应体系均匀，反应条件相对缓和，反应效率高，产品酸值高，质量稳定。

具体实施方式

本发明的一种马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡制备方法，工艺简单，容易控制，反应效率高。以下实施例进一步说明本发明。

本发明使用的引发剂蜡包裹过氧化物微胶囊及制备方法介绍如下：

蜡包裹过氧化物微胶囊包括过氧化物、蜡和非离子表面活性剂，按过氧化物和蜡总质量为100%计，其中过氧化物质量分数为70%~95%，蜡质量分数为5%~30%，非离子表面活性剂为过氧化物质量的1.0%~3.0%；其结构为蜡包裹在过氧化物颗粒表面，形成蜡包裹过氧化物微胶囊。

蜡包裹过氧化物微胶囊中，过氧化物选自过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种，可以是市售的固体微粉，也可以低温物理研磨制得。过氧化物粒径优选为10μm~100μm。得到蜡包裹过氧化物微胶囊的粒径在20μm~150μm范围内。

其中蜡作为囊壁材料，包括石油蜡，最好是石蜡、地蜡（或称微晶蜡）中的一种或几种，非极性石油蜡性质稳定，对过氧化物影响小。选择二种以上石油蜡对提高囊壁强度有利，选择两种以上石油蜡时，每种石油蜡的质量占总石油蜡质量的20%～80%。石油蜡可以是市售的商品蜡。石蜡具体如52号石蜡、54号石蜡、56号石蜡、58号石蜡、60号石蜡等，地蜡具体如72号地蜡、75号地蜡、80号地蜡、85号地蜡等。

其中非离子表面活性剂起助分散作用，调整分散体系的界面性质，使囊壁层均匀，提高包裹效率，具体如三梨醇酐C12~C18脂肪酸酯、C12~C18脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚等中的一种或几种。最好是亲油亲水平衡值HLB值为1~7的非离子表面活性剂。非离子表面活性剂可以是市售的商品。

蜡包裹过氧化物微胶囊的制备方法，是以低分子醇为溶剂，低分子醇与过氧化物和蜡总量的质量比为3：1~6：1，在50℃~90℃温度下，将蜡溶解，加入非离子表面活性剂，再加入过氧化物，搅拌均匀（控制搅拌速度3000~8000r/min），降温至25℃~30℃，真空过滤去除溶剂，氮气吹干，得到蜡包裹过氧化物微胶囊。

进一步的是以低分子醇为溶剂，低分子醇与过氧化物和蜡总量的质量比为3：1~6：1，在60℃~80℃温度下，将石蜡、地蜡或二者的混合物溶解，加入非离子表面活性剂，状态呈半透明态，再加入过氧化物微粉，控制搅拌速度5000~8000r/min，降温至25℃~30℃，真空过滤去除溶剂，氮气吹干，得到蜡包裹过氧化物微胶囊。

其中低分子醇起溶剂分散作用，能热溶解石油蜡，正常情况下或在表面活性剂作用下，低温时部分或全部析出石油蜡。低分子醇一般选自乙醇、异丙醇、正丙醇、异丁醇、正丁醇中的一种或几种，可以是试剂级或工业一级品。

其中低分子醇溶解石油蜡的温度在50℃~90℃范围，最好是60℃~80℃，最高温度应低于所选溶剂的沸程，低于过氧化物的初始分解温度，最低温度应保证溶解状态，最好是呈半透明态。

其中搅拌速度影响微胶囊粒径大小，控制搅拌速度3000~8000r/min ，最好是5000~8000r/min。

其中在25℃~30℃温度下，真空过滤去除溶剂，是保证过氧化物不被分解，溶剂可以回收再次利用，氮气吹干，目的是去除残留溶剂，提纯微胶囊，稳定微胶囊性质。

具体蜡包裹过氧化物微胶囊配方及制备过程如下：Ⅰ型芯材为过氧化二苯甲酰，Ⅱ型芯材为过氧化二异丙苯。

Ⅰ型-1：各物料配比为过氧化二苯甲酰95g ，52^#石蜡5g，75^#地蜡5g，乳化剂SP-60 1.0g，乳化剂NP-2 0.5g，无水乙醇500g，正丁醇50g。

制备过程是将52^#石蜡、75^#地蜡与无水乙醇、正丁醇，在70℃温度下溶解，加入乳化剂SP-60、乳化剂NP-2，保持搅拌速度4000~5000r/min，加入过氧化二苯甲酰，降温至25℃~30℃，真空过滤去除溶剂，氮气吹干，得到蜡包裹过氧化物微胶囊。

Ⅰ型-2：各物料配比为过氧化二苯甲酰70g ，52^#石蜡15g 、56^#石蜡15g，乳化剂OP-2 2.0g，正丙醇600g。

制备过程是将52^#石蜡、56^#石蜡与、正丙醇在50℃温度下溶解，加入乳化剂OP-2，保持搅拌速度7000~8000r/min，加入过氧化二苯甲酰，降温至25℃~30℃，真空过滤去除溶剂，氮气吹干，得到蜡包裹过氧化物微胶囊。

Ⅰ型-3：各物料配比为过氧化二苯甲酰90g ，52^#石蜡5g，80^#地蜡5g，乳化剂SP-80 1.0g，异丁醇400g。

制备过程是将52^#石蜡、80^#地蜡与异丁醇在90℃温度下溶解，加入乳化剂SP-80，保持搅拌速度5000~6000r/min，加入过氧化二苯甲酰，降温至25℃~30℃，真空过滤去除溶剂，氮气吹干，得到蜡包裹过氧化物微胶囊。

Ⅰ型-4：各物料配比为过氧化二苯甲酰95g ，56^#石蜡5g，乳化剂SP-80 2.0g，无水乙醇500g。

制备过程是将56^#石蜡与无水乙醇在60℃温度下溶解，加入乳化剂SP-80，保持搅拌速度5000~6000r/min，加入过氧化二苯甲酰，降温至25℃~30℃，真空过滤去除溶剂，氮气吹干，得到蜡包裹过氧化物微胶囊。

Ⅱ型-1：各物料配比为过氧化二异丙苯85g ，60^#石蜡15g，乳化剂SP-60 1.0g，乳化剂SP-80 0.8g无水乙醇500g。

制备过程是将60^#石蜡与无水乙醇在60℃温度下溶解，加入乳化剂SP-60、乳化剂SP-80，保持搅拌速度6000~7000r/min，加入过氧化二异丙苯，降温至25℃~30℃，真空过滤去除溶剂，氮气吹干，得到蜡包裹过氧化物微胶囊。

Ⅱ型-2：各物料配比为过氧化二异丙苯85g ，75^#地蜡15g，乳化剂SP-80 0.5g，乳化剂NP-4 0.5g，乳化剂OP-2 0.5g，无水乙醇100g、正丙醇200g、正丁醇200g。

制备过程是将75^#地蜡与无水乙醇、正丙醇、正丁醇，在60℃温度下溶解，加入乳化剂SP-80、乳化剂NP-4、乳化剂OP-2，保持搅拌速度5000~6000r/min，加入过氧化二异丙苯，降温至25℃~30℃，真空过滤去除溶剂，氮气吹干，得到蜡包裹过氧化物微胶囊。

实施例1

原料配比：聚乙烯蜡L105 1000g、马来酸酐80g、蜡包裹过氧化物Ⅰ型（Ⅰ型-1）50g，蜡包裹过氧化物用15^#液体石蜡15g常温分散成流动膏体。

反应条件：反应温度 150℃~160℃、反应时间 1.0hr、引发剂加入次数3次。

实施例2

原料配比：聚乙烯蜡L105 1000g、马来酸酐 150g、蜡包裹过氧化物Ⅰ型（Ⅰ型-2）100g，蜡包裹过氧化物用15^#液体石蜡20g常温分散成流动膏体。

反应条件：反应温度 170℃~180℃、反应时间0.5hr、引发剂加入次数 1次。

实施例3

原料配比：聚乙烯蜡L105 1000g、马来酸酐 150g、蜡包裹过氧化物Ⅰ型（Ⅰ型-3）40g，蜡包裹过氧化物用15^#液体石蜡10g常温分散成流动膏体。

反应条件：反应温度150℃~160℃、反应时间1.5hr、引发剂加入次数4次。

实施例4

原料配比：聚乙烯蜡L105 1000g、马来酸酐 30g、蜡包裹过氧化物Ⅰ型（Ⅰ型-4）20g，蜡包裹过氧化物用15^#液体石蜡5g常温分散成流动膏体。

反应条件：反应温度160℃~170℃、反应时间2.0hr、引发剂加入次数5次。

实施例5

原料配比：聚乙烯蜡H901 1000g、马来酸酐70g、蜡包裹过氧化物Ⅰ型（Ⅰ型-3）60g，蜡包裹过氧化物直接加入。

反应条件：反应温度150℃~160℃、反应时间1.0hr、引发剂加入次数3次。

实施例6

原料配比：聚乙烯蜡H905 1000g、马来酸酐100g、蜡包裹过氧化物Ⅰ型（Ⅰ型-4） 50g，蜡包裹过氧化物用15^#液体石蜡8g常温分散成流动膏体。

反应条件：反应温度150℃~160℃、反应时间 1.5hr、引发剂加入次数 5次。

实施例7

原料配比：聚丙烯蜡PP-100 1000g、马来酸酐80g、蜡包裹过氧化物Ⅰ型（Ⅰ型-3）50g，蜡包裹过氧化物用15^#液体石蜡10g常温分散成流动膏体。

反应条件：反应温度170℃~180℃、反应时间1.0hr、引发剂加入次数2次。

实施例8

原料配比：聚丙烯蜡PP-100 1000g、马来酸酐200g、蜡包裹过氧化物Ⅱ（Ⅱ型-1）型150g，蜡包裹过氧化物用15^#液体石蜡40g常温分散成流动膏体。

反应条件：反应温度 160℃~170℃、反应时间0.5hr、引发剂加入次数1次。

实施例9

原料配比：聚丙烯蜡PP-02 1000g、马来酸酐30g 、蜡包裹过氧化物Ⅱ型（Ⅱ型-2） 30g，蜡包裹过氧化物直接加入。

反应条件：反应温度170℃~180℃、反应时间1.0hr、引发剂加入次数3次。

比较例

反应条件与实施例1相同，只是使用的引发剂为常规的市售过氧化二异丙苯（有效量相同）。

其中各实施例中反应过程相同，将聚烯烃蜡加入到带有搅拌器的反应釜中，加热至反应温度，将马来酸酐单体加入反应釜中，氮气保护下，搅拌5~15min，将引发剂蜡包裹过氧化物微胶囊加入反应釜中，保持反应温度，反应至规定时间后，氮气气提5~15min，提纯产品，出料成型得到产品。

其中聚乙烯蜡L105分子量为2000~3000，滴点为100℃~105℃；聚乙烯蜡H901分子量为3000~4000，滴点为120℃~130℃；聚乙烯蜡H905分子量为4500~5000，滴点为140℃~145℃；聚丙烯蜡PP-100分子量为2000~3000，滴点为140℃~150℃；聚丙烯蜡PP-02分子量为3000~5000，滴点为150℃~160℃。以上聚烯烃蜡均为工业一级品。

其中马来酸酐为工业一级品。

其中引发剂为蜡包裹过氧化物微胶囊，囊材为石蜡和地蜡的混合蜡，Ⅰ型芯材为过氧化二苯甲酰，Ⅱ型芯材为过氧化二异丙苯。

其中15^#液体石蜡为工业一级品。

表1 实施例产品性能

编号	滴点/℃	酸值/ mgKOH·g-1
			实施例1	102	55.8
实施例2	103	28.6
			实施例3	100	48.5
实施例4	105	25.6
			实施例5	128	36.6
实施例6	143	17.8
			实施例7	140	12.5
实施例8	140	8.7
			实施例9	155	21.2
比较例	102	16.3

实施例1、实施例3、比较例产品进行持油性评价，蜡样5g，200^#溶剂油95g，于120℃~130℃下分散，静置降至室温，呈硬膏体，置于80℃±5温度下，2hr。比较例样品表面呈现少量油珠，实施例1、实施例3样品均无析油现象，持油性良好。

实施例7产品进行热稳定性评价，N₂气氛下，280℃~300℃温度，静止1hr，测得失重率为2.2%，热稳定性良好。

Claims

1.一种马来酸酐接枝改性聚烯烃蜡的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（b）将马来酸酐单体加入反应釜中，氮气保护下，搅拌均匀；

（c）将引发剂蜡包裹过氧化物微胶囊加入反应釜中，保持反应温度150℃~180℃，反应0.5~2.0hr；过氧化物是过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种；

（d）提纯产品，出料成型得到产品；

其中各反应成分质量份数为：

聚烯烃蜡 100；

马来酸酐单体 3~20；

蜡包裹过氧化物微胶囊 2~15。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：聚烯烃蜡选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：聚烯烃蜡的分子量为1000~5000。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：引发剂为蜡包裹过氧化物微胶囊，芯材是过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种，囊壁是石蜡、地蜡中的一种或几种。

5.按照权利要求1或4所述的方法，其特征在于：蜡包裹过氧化物微胶囊包括过氧化物、蜡和非离子表面活性剂，按过氧化物和蜡总质量为100%计，其中过氧化物质量分数为70%~95%，蜡质量分数为5%~30%，非离子表面活性剂为过氧化物质量的1.0%~3.0%；其结构为蜡包裹在过氧化物颗粒表面，形成蜡包裹过氧化物微胶囊。

6.按照权利要求1或4所述的方法，其特征在于：加入的蜡包裹过氧化物微胶囊选择性使用液体石蜡常温分散成流动膏体，蜡包裹过氧化物微胶囊与液体石蜡的质量比为1：0~1：0.3。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：引发剂蜡包裹过氧化物微胶囊可以一次性加入，或者分2~5次加入。

8.按照权利要求1或4所述的方法，其特征在于：蜡包裹过氧化物微胶囊的粒径在20μm~150μm范围内。

9.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：石蜡具体为52号石蜡、54号石蜡、56号石蜡、58号石蜡、60号石，地蜡具体为72号地蜡、75号地蜡、80号地蜡、85号地蜡。

10.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：非离子表面活性剂具体为山梨醇酐C12~C18脂肪酸酯、C12~C18脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。