CN103755978A - 一种氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法 - Google Patents

一种氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，旨在提供一种工艺简单，所得产品的稳定性良好和性能优异的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法；该方法依次包括下述步骤：1）向高压反应釜中加入氧化聚乙烯蜡、非离子型复合乳化剂、碱和一定量去离子水，密封后通入高压氮气加压至0.1～0.6MPa；边搅拌边加热至乳化温度110～160℃，然后向高压反应釜中缓慢滴加温度为90-95℃的去离子水，滴加时间控制在40-60min，滴加完毕后冷却降温至室温得到固含量为25-40%的OPE蜡乳液；属于高分子材料技术领域。

Description

一种氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，具体的说，是一种以非离子型复合乳化剂制备氧化聚乙烯蜡乳液的方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
蜡乳液是一种常见的蜡产品的应用形式，其一般是有效固含量在10％～30％的水包油型结构的乳液，由蜡与不同种类、性能的乳化剂及适当的调节剂经乳化反应制成的固-油-水多相分散体系的稳定乳状液，一般根据用途选用所需蜡产品及乳化剂的种类。
蜡乳液使用时不需加热熔融，具有性能稳定、细腻、成膜均匀、覆盖性好、易与其他物质的水溶液或乳状液混合复配使用，并且无毒、无腐蚀性、便于储存、使用方便等优点。并且以水代替了有机溶剂，大大降低了蜡制品的成本，为包括石油蜡在内的各种蜡制品开拓了应用领域。广泛的应用于：金属防锈、涂料油墨、皮革涂层、上光抛光、造纸、纺织、建材防水等领域。
氧化聚乙烯蜡（OPE）是分子链上含有羟基和羧基的低聚合度聚乙烯，相对分子质量约为1000～4000。OPE乳液形成的蜡膜具有光泽度高、硬度大、手感好和耐久性优良等特点；同时，高熔点的OPE具有良好的热稳定性，对填料、颜料的分散性极佳，并与聚烯烃树脂等有良好的相容性，可以替代昂贵的动植物乳化蜡，广泛应用于皮革、光油、油墨、地板和汽车上光、家具、造纸、纺织等领域。
专利CN101503516公开了一种阳-非离子氧化聚乙烯蜡复配手感剂的制备方法，将氧化聚乙烯蜡与复合乳化剂混合加热融化，加水乳化至乳液均一为止得乳化聚乙烯蜡，但是该方法的一次性加水，难以精确控制油-水转向过程，导致乳化成功率较低，并且所得的产品稳定性波动较大。
专利CN101289540B公开了一种氧化聚乙烯蜡微乳液的制备方法，它采用异构十三碳脂肪醇聚氧乙烯醚与仲醇乙氧基化合物15-S-9复配，同时加上少量添加剂氢氧化钾、亚硫酸氢钠，在高温高压下，将氧化聚乙烯蜡乳化成微乳液，该方法所用原料成本比较高，并且需要亚硫酸氢钠，而亚硫酸氢钠可对水体可造成污染，并且对皮肤、眼、呼吸道有刺激性，可引起过敏反应。
发明内容
针对上述不足，本发明公开一种工艺简单，所得产的稳定性良好和性能优异的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是这样的：该氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，依次包括下述步骤：
1）向高压反应釜中加入氧化聚乙烯蜡、非离子型复合乳化剂、碱和去离子水，密封后通入高压氮气加压至0.1～0.6MPa；
其中：所述的非离子型乳化剂的质量为OPE蜡质量的15-40%，碱的质量为OPE蜡质量的3.5-4.5%，去离子水质量为OPE蜡质量的35-40%，；
2）边搅拌边加热至乳化温度110～160℃，同时向高压反应釜中缓慢滴加温度为90-95℃的去离子，滴加时间控制在40-60min，滴加完毕后冷却降温至室温得到OPE蜡乳液；
其中，所述的去离子水质量为步骤1）OPE蜡质量的150-300%。
上述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，步骤2）所述的搅拌速度为200rpm-800rpm；所述的滴加速度为7-12ml/min。
上述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法所述的氧化聚乙烯蜡为德国BASF的Luwax OA、OA2、OA3；所述的非离子型复合乳化剂是至少两种不同HLB值的脂肪醇聚氧乙烯醚组成的复合乳化剂；所述的碱为氢氧化钠或者氢氧化钾。
进一步的，上述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，所述的非离子型复合乳化剂HLB值为12-13。
更进一步的，上述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，步骤2）所述的乳化温度为110-160℃。
更进一步的，上述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，所述的氧化聚乙烯蜡乳液粒径为35～500nm，固含量为25～40%。
与现有技术相比，本发明具体如下优点：
1、本发明所提供的技术方案工艺简单，无需使用有毒溶剂，对环境比较友好；
2、本发明所提供的技术方案采用非离子型复合乳化剂，所得产品的固含量控制25～40%之间，具有良好的稳定性和优异的应用性能，可完美替代国外同类型产品；
3、本发明所提供的技术方案去离子水分两次滴加，尤其是在加压状态下滴入热水，可以精确控制油-水转向过程，容易得到均匀稳定的蜡乳液；有效避免了一次性加水所制备的OPE蜡乳液稳定性不好，乳化成功率低的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但不构成对本发明的任何限制，任何人在本发明权利要求范围内所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求保护范围之内。
本发明所用的原料与设备如下：
氧化聚乙烯蜡：工业级，巴斯夫公司，Luwax OA、OA2、OA3
AEO：工业级，德国贝斯曼，1305、1306、1307、1308、1309、1312
KOH：化学纯，广州化学试剂厂；
高压反应釜（2KCF-1.6）：烟台牟平曙光精密仪器厂；
台式离心机（KDC-2046）：科大创新公司中佳分公司
激光粒度仪（Zetapals）：美国布鲁克海文仪器公司
鼓风干燥箱（DHG-9023A）：上海一恒科学仪器有限公司。
实施例1
称取BASF Luwax OA210g、HLB值12.8的非离子型复合乳化剂63g，所述的非离子型复合乳化剂由德国贝斯曼的异构十三醇聚氧乙烯醚1307和1312复配得到；氢氧化钾8.5g、去离子水80g加入高压反应釜，密封后通入高压氮气，使釜内压力达到0.15MPa，以500rpm转速搅拌加热升温至设定乳化温度120℃后，以8.5ml/min向反应罐中滴加90-95℃去离子水342g，滴加时间40min，滴加完毕后冷却降温至室温，得到粒径为35nm，固含量为40%氧化聚乙烯蜡微乳液。
实施例2
称取BASF Luwax OA210g、HLB值12.8的非离子型乳化剂42.0g，所述的非离子型乳化剂由德国贝斯曼的异构十三醇聚氧乙烯醚1307和1312复配得到；氢氧化钾8.5g、去离子水80g加入高压反应釜，密封后通入高压氮气，使釜内压力达到0.15MPa，以350rpm转速搅拌加热升温至设定乳化温度120℃后，以10ml/min向反应罐中滴加90-95℃去离子水530g，滴加时间55min，滴加完毕后冷却降温至室温，得到粒径为205nm，固含量为30%氧化聚乙烯蜡乳液。
实施例3
称取BASF Luwax OA2210g、HLB值12.5的非离子型乳化剂58.8g，所述的非离子型乳化剂由德国贝斯曼的异构十三醇聚氧乙烯醚1306和1312复配得到；氢氧化钾9.0g、去离子水85g加入高压反应釜，密封后通入高压氮气，使釜内压力达到0.25MPa，以350rpm转速搅拌加热升温至设定乳化温度130℃后，以9.5ml/min向反应罐中滴加90-95℃去离子水563g，滴加时间60min，滴加完毕后冷却降温至室温，得到粒径为118nm，固含量为30%氧化聚乙烯蜡乳液。
实施例4
称取BASF Luwax OA3210g、HLB值12.8的非离子型乳化剂37.8g，所述的非离子型乳化剂由德国贝斯曼的异构十三醇聚氧乙烯醚1306和1312复配得到；氢氧化钾9.2g、去离子水85g加入高压反应釜，密封后通入高压氮气，使釜内压力达到0.45MPa，以300rpm转速搅拌加热升温至设定乳化温度150℃后，以7.0ml/min向反应罐中滴加90-95℃去离子水420g，滴加时间60min，滴加完毕后冷却降温至室温，得到粒径为253nm，固含量为35%氧化聚乙烯蜡乳液。
实施例1至4中任意一种氧化聚乙烯蜡乳液的表征方法是：在透明具塞样品瓶中加入15-20mL乳液样品，将其置于40℃恒温干燥箱中，经过一段时间，观察样品的热稳定性，如果不破乳，不分层，无沉淀，则热稳定性好；反之则热稳定性差。
向离心管内加入15mL OPE乳液样品，以3000r/min的速度离心30min，如果不破乳，不分层，无沉淀，则离心稳定性好；反之则离心稳定性差。
用布鲁克海文仪器公司的Zetapals激光粒度分析仪进行乳液的粒径以及粒径分布测试。
为了更好的说明本发明的优点所在，下面给出采用本发明所提供的方法制备的氧化聚乙烯蜡乳液与市面上的氧化聚乙烯蜡乳液参数的比较值：
Figure BDA0000456094900000041

Claims (10)

1.一种氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，其特征在于，依次包括下述步骤：
1）向高压反应釜中加入氧化聚乙烯蜡、非离子型复合乳化剂、碱和去离子水，密封后通入高压氮气加压至压力0.1～0.6MPa；
其中：所述的非离子型乳化剂的质量为OPE蜡质量的15-40%，碱的质量为OPE蜡质量的3.5-4.5%，去离子水质量为OPE蜡质量的35-40%，；
2）边搅拌边加热至乳化温度110～160℃，同时向高压反应釜中缓慢滴加温度为90-95℃的去离子，滴加时间控制在40-60min，滴加完毕后冷却降温至室温得到OPE蜡乳液；
其中，所述的去离子水质量为步骤1）OPE蜡质量的150-300%。
2.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，其特征在于，步骤2）所述的搅拌速度为200rpm-800rpm。
3.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，其特征在于，步骤2）所述的滴加速度为7-12ml/min。
4.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，其特征在于，所述的氧化聚乙烯蜡为德国BASF的Luwax OA、OA2、OA3。
5.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，其特征在于，所述的非离子型复合乳化剂是至少两种不同HLB值的脂肪醇聚氧乙烯醚组成的复合乳化剂。
6.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，其特征在于，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚为德国贝斯曼的异构碳十三聚氧乙烯醚1305、1306、1307、1308、1309、1312。
7.根据权利要求4所述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，其特征在于，所述的非离子型复合乳化剂HLB值为12-13。
8.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，其特征在于，所述的碱为氢氧化钠或者氢氧化钾。
9.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，其特征在于，步骤2）所述的乳化温度为110-160℃。
10.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，其特征在于，所述的氧化聚乙烯蜡乳液粒径为35～500nm，固含量为25～40%。
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