CN111004512A - 一种含米糠蜡的加工助剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含米糠蜡的加工助剂，包括质量份数如下的成分：米糠蜡30‑80份、氢化蓖麻油10‑30份、巴西棕榈蜡5‑10份、聚乙烯蜡5‑15份、单壁碳纳米管0.05‑0.15份以及纳米碳酸钙0.5‑10份。本发明提供的含米糠蜡的加工助剂，耐热性优异，可以适用于加工温度范围在125‑135℃的塑料、树脂及复合材料的成型加工，从而赋予塑料制品优异的表面性能以及成型加工性能，具有巨大的商业前景。

Description

一种含米糠蜡的加工助剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种含米糠蜡的加工助剂及其制备方法。
背景技术
米糠蜡主要是高级脂肪醇和高级脂肪酸组成的酯，无毒无害，通常与其他蜡，如巴西棕榈蜡混用，或作为其他蜡的代用品使用。米糠蜡用途较广，可广泛应用于电器绝缘涂料，皮革、木材、纸张的润湿剂，水果喷洒保鲜剂、产品表面包覆剂等，可以说米糠蜡是工业加工领域较为常见而重要的原料。
米糠蜡的用途之一，在于可以作为热塑性和热固性塑料的塑料加工助剂的成分。塑料加工助剂有利于改善树脂流动性、湿润分散性、脱模性，从而赋予塑料制品优异的表面性能以及成型加工性能，可广泛应用于汽车部件、铁路客车、船艇制件、建筑材料、体育用品、运动头盔、化工防腐等领域复合材料的成型加工，市场前景广阔。含有普通的米糠蜡的塑料加工助剂，其本身的熔点较低，仅有70-85℃，因此只能局限于熔点较低的热塑性材料的加工应用，如用于PVC热塑性塑料中，以改善其光泽度、稳定性即润滑性。因此，米糠蜡的低熔点限制了其在需要更高熔点的塑料加工材料中的应用。
因此，亟需找到一种更加耐热的含米糠蜡的加工助剂，适用于所需加工温度更高的树脂等塑料制品中，且兼有对树脂基底优异的附着力，以及具有良好的光泽度的性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种含米糠蜡的加工助剂，具有高耐热性，适用于加工温度较高的树脂的成型加工工艺，添加所述含米糠蜡的加工助剂的树脂，在对树脂基底附着力，以及其本身的光泽度方面，具有良好的性能。
本发明的一个目的在于提供一种含米糠蜡的加工助剂。
一种含米糠蜡的加工助剂，包括质量份数如下的成分：
Figure BDA0002335314140000011
Figure BDA0002335314140000021
进一步地，所述米糠蜡通过下述预处理制得：
脱油：将未经处理的米糠蜡放入反应釜中，用乙酸乙酯浸泡4-6h，然后抽去底部的乙酸乙酯溶液，得到脱油后的米糠蜡；
氧化：将上述脱油后的米糠蜡加热到90-100℃，熔融后冷却得到固体，并将固体进行切片，然后将所述切片和稀硫酸混合，加热至90-100℃，然后加入红矾钠溶液，搅拌1-2h后冷却，静止后混合液分层，取上层液体；
酸洗水洗：维持温度在90-100℃，向上述上层液体加入稀硫酸搅拌0.5-1h，静置后取上层液体，然后加入水搅拌0.5-1h，静置后取上层液体，冷却。
所述米糠蜡具有改善塑料制品的性能，起到增塑、稳定及润滑效果。
进一步地，所述脱油的步骤中，乙酸乙酯的用量为100-300wt％的米糠蜡。
进一步地，所述氧化的步骤中，稀硫酸的用量为100-300wt％的米糠蜡；红矾钠溶液的用量为200-400wt％的米糠蜡。
进一步地，所述酸洗水洗的步骤中，稀硫酸的用量为100-300wt％的米糠蜡；水的用量为200-400wt％的米糠蜡。
进一步地，所述稀硫酸的浓度为40-60wt％。
进一步地，所述红矾钠溶液的浓度为30-50wt％。
所述单壁碳纳米管的牌号为TUBALLTM-Graphetron 1.0，其具有高的比表面积，具有显著的提升树脂的表面的抗静电性能的效果，降低米糠蜡对基体材料性能的影响。
所述纳米碳酸钙与树脂相容性良好，能有效地提高或调节树脂的刚、韧性、光洁度以及弯曲强度；改善加工性能，改善制品的流变性能、尺寸稳定性能、耐热稳定性；具有填充及增强、增韧的作用。
进一步地，所述聚乙烯蜡，数均分子量为2000-3000。
聚乙烯蜡与树脂有很好的相溶性，并具有十分优异的外部润滑和内部润滑、增强树脂表面光泽度作用。
本发明的另一个目的在于提供上述含米糠蜡的加工助剂的制备方法。
一种含米糠蜡的加工助剂的制备方法，包括如下步骤：向反应釜中，依次加入巴西棕榈蜡、米糠蜡、氢化蓖麻油、聚乙烯蜡、纳米碳酸钙和单壁碳纳米管，并搅拌均匀。
进一步地，在60-75℃加入所述巴西棕榈蜡和米糠蜡；在80-95℃加入所述氢化蓖麻油；在100-115℃加入所述聚乙烯蜡和纳米碳酸钙；在110-135℃加入所述单壁碳纳米管。
进一步地，加入所述巴西棕榈蜡时的搅拌转速为80-200rpm；加入所述米糠蜡时的搅拌转速为80-200rpm；加入所述氢化蓖麻油时的搅拌转速为150-300rpm；加入所述聚乙烯蜡时的搅拌转速为100-150rpm；加入所述纳米碳酸钙时的搅拌转速为100-150rpm；加入所述单壁碳纳米管时的搅拌转速为1000-2000rpm。
进一步地，加入所述巴西棕榈蜡后的搅拌时间为1-2h；加入所述米糠蜡后的搅拌时间为1-2h；加入所述氢化蓖麻油后的搅拌时间为0.5-1h；加入所述聚乙烯蜡后的搅拌时间为0.5-2h；加入所述纳米碳酸钙后的搅拌时间为0.5-2h；加入所述单壁碳纳米管后的搅拌转速为0.5-2.5h。
本发明具有以下有益效果：
本发明公布的含米糠蜡的加工助剂，采用米糠蜡、氢化蓖麻油、聚乙烯蜡和巴西棕榈蜡复配的配方，其中米糠蜡、氢化蓖麻油和巴西棕榈蜡具有协同效应；并且通过纳米碳酸钙和单壁碳纳米管，对加工助剂进行配合改性，可以进一步地提高含米糠蜡的加工助剂的耐热性能和综合加工性能。
具体表现为：一方面，米糠蜡与氢化蓖麻油和巴西棕榈蜡混合后，使得加工助剂具有更好的耐热性，从而使其适用于加工熔点更高的树脂；并且该加工助剂对于树脂有优异的附着性；涂覆在树脂基底上还能使得树脂表面具有更好的光泽性。另一方面，加工助剂中的成分单壁碳纳米管，能显著地改进树脂表面的抗静电性能，降低米糠蜡对基体材料性能的影响；而加工助剂中的成分纳米碳酸钙，能有效地提高或调节树脂的刚性、韧性以及弯曲强度，从而改善树脂的加工性能、流变性能、尺寸稳定性能和耐热稳定性，具有填充及增强、增韧的作用。
本发明公布的含米糠蜡的加工助剂，耐热性优异，可以适用于加工温度范围125-135℃的塑料、树脂及复合材料的成型加工，赋予塑料、树脂及复合材料优异的表面性能以及成型加工的性能，具有巨大的商业前景。
具体实施方式
本发明的实施例中所公布的材料均为市购材料，除非另有说明，否则实施例中所述材料和方法均为本领域技术人员常见的材料和方法。
实施例1
一种含米糠蜡的加工助剂，包括质量份数如下的成分：
Figure BDA0002335314140000031
Figure BDA0002335314140000041
其中，所述米糠蜡通过下述预处理制得：
脱油：将未经处理的米糠蜡放入反应釜中，以用量为100wt％的米糠蜡的乙酸乙酯浸泡4h，然后抽去底部的乙酸乙酯溶液，冷却得到脱油后的米糠蜡；
氧化：将上述脱油后的米糠蜡加热到90℃，融化后冷却得到固体，并将固体进行切片，然后将所述切片，和用量为100wt％的米糠蜡、且浓度为40wt％的稀硫酸混合，加热至90℃，然后加入用量为200wt％米糠蜡、且浓度为30wt％红矾钠溶液，搅拌1h后冷却，静止后混合液分层，取上层液体；
酸洗水洗：将上述上层液体加热至90℃，加入用量为100wt％的米糠蜡、且浓度为40wt％的稀硫酸搅拌0.5h，静置后取上层液体，然后加入用量为200wt％的米糠蜡的水，搅拌0.5h，静置后取上层液体，冷却后得到米糠蜡。
单壁碳纳米管选自牌号为TUBALLTM-Graphetron 1.0的单壁碳纳米管；聚乙烯蜡的数均分子量为2000。
上述含米糠蜡的加工助剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)在60℃下，向反应釜中加入5份巴西棕榈蜡，并且在80rpm的转速下搅拌1h；
(2)维持步骤(1)的温度，向反应釜中加入30份米糠蜡，并且在80rpm的转速下搅拌1h；
(3)将温度升至80℃，向反应釜中加入10份氢化蓖麻油，并且在150rpm的转速下搅拌0.5h；
(4)将温度升至100℃，向反应釜中加入5份聚乙烯蜡，并且在100rpm的转速下搅拌0.5h；
(5)维持步骤(4)的温度，向反应釜中加入0.5份纳米碳酸钙，并且在100rpm的转速下搅拌0.5h；
(6)将温度升至110℃，向反应釜中加入0.05份单壁碳纳米管，并且在1000rpm的转速下搅拌0.5h。
(7)将上述配方冷却，并釜底出料，然后进行粉碎、分级和包装。
实施例2
一种含米糠蜡的加工助剂，包括质量份数如下的成分：
Figure BDA0002335314140000042
Figure BDA0002335314140000051
其中，所述米糠蜡通过下述预处理制得：
脱油：将未经处理的米糠蜡放入反应釜中，用300wt％的米糠蜡的乙酸乙酯浸泡6h，然后抽去底部的乙酸乙酯溶液，冷却得到脱油后的米糠蜡；
氧化：将上述脱油后的米糠蜡加热到100℃，融化后冷却得到固体，并将固体进行切片，然后将所述切片，和用量为400wt％的米糠蜡、且浓度为60wt％的稀硫酸混合，加热至100℃，然后加入用量为400wt％米糠蜡、且浓度为50wt％的红矾钠溶液，搅拌2h后冷却，静止后混合液分层，取上层液体；
酸洗水洗：将上述上层液体加热至100℃，加入用量为300wt％的米糠蜡、且浓度为60wt％的稀硫酸搅拌1h，静置后取上层液体，然后加入用量为400wt％的米糠蜡的水，搅拌1h，静置后取上层液体，冷却后得到米糠蜡。
单壁碳纳米管选自牌号为TUBALLTM-Graphetron 1.0的单壁碳纳米管；聚乙烯蜡的数均分子量为3000。
上述含米糠蜡的加工助剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)在75℃下，向反应釜中加入10份巴西棕榈蜡，并且在200rpm的转速下搅拌2h；
(2)维持步骤(1)的温度，向反应釜中加入80份米糠蜡，并且在200rpm的转速下搅拌2h；
(3)将温度升至95℃，向反应釜中加入30份氢化蓖麻油，并且在300rpm的转速下搅拌1h；
(4)将温度升至115℃，向反应釜中加入15份聚乙烯蜡，并且在150rpm的转速下搅拌2h；
(5)维持步骤(4)的温度，向反应釜中加入10份纳米碳酸钙，并且在150rpm的转速下搅拌2h；
(6)将温度升至135℃，向反应釜中加入0.15份单壁碳纳米管，并且在2000rpm的转速下搅拌2.5h。
(7)将上述配方冷却，并釜底出料，然后进行粉碎、分级和包装。
实施例3
一种含米糠蜡的加工助剂，包括质量份数如下的成分：
Figure BDA0002335314140000061
其中，所述米糠蜡通过下述预处理制得：
脱油：将未经处理的米糠蜡放入反应釜中，以用量为200wt％的米糠蜡的乙酸乙酯浸泡5h，然后抽去底部的乙酸乙酯溶液，冷却得到脱油后的米糠蜡；
氧化：将上述脱油后的米糠蜡加热到95℃，融化后冷却得到固体，并将固体进行切片，然后将所述切片，和用量为300wt％的米糠蜡、且浓度为50wt％的稀硫酸混合，加热至95℃，然后加入用量为300wt％的米糠蜡、且浓度为40wt％的红矾钠溶液，搅拌1.5h后冷却，静止后混合液分层，取上层液体；
酸洗水洗：将上述上层液体加热至95℃，加入用量为200wt％的米糠蜡、且浓度为50wt％的稀硫酸搅拌1.5h，静置后取上层液体，然后加入用量为300wt％的米糠蜡的水搅拌1.5h，静置后取上层液体，冷却后得到米糠蜡。
单壁碳纳米管选自牌号为TUBALLTM-Graphetron 1.0的单壁碳纳米管；聚乙烯蜡的数均分子量为2500。
上述含米糠蜡的加工助剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)在70℃下，向反应釜中加入7份巴西棕榈蜡，并且在150rpm的转速下搅拌1.5h；
(2)维持步骤(1)的温度，向反应釜中加入50份米糠蜡，并且在150rpm的转速下搅拌1.5h；
(3)将温度升至90℃，向反应釜中加入20份氢化蓖麻油，并且在200rpm的转速下搅拌0.7h；
(4)将温度升至105℃，向反应釜中加入10份聚乙烯蜡，并且在120rpm的转速下搅拌1.5h；
(5)维持步骤(4)的温度，向反应釜中加入5份纳米碳酸钙，并且在120rpm的转速下搅拌1.5h；
(6)将温度升至125℃，向反应釜中加入0.1份单壁碳纳米管，并且在1500rpm的转速下搅拌1h。
(7)将上述配方冷却，并釜底出料，然后进行粉碎、分级和包装。
对比例1
对比例1与实施例1的成分和制备方法相同，区别在于对比例1中米糠蜡未进行预处理步骤。
对比例2
对比例2与实施例1的成分和制备方法相同，区别在于对比例2中不含巴西棕榈蜡，而米糠蜡的质量份数为35份。
对比例3
对比例3与实施例1的成分和制备方法相同，区别在于对比例3中不含氢化蓖麻油，而米糠蜡的质量份数为40份。
实施例4
为了测试上述实施例和现有技术的对比例在相关性质方面的对比，我们采用以下测试方法：
含米糠蜡的加工助剂的可加工温度测试方法：根据GB/T 1633-2000所记载的《热塑性塑料维卡软化温度(VST)》方法进行测定。
加工助剂对树脂基底的附着性测试方法：将上述实施例1-3和对比例1-3中的加工助剂涂覆在树脂基底上，用附着力测试标准仪器——百格测试仪，进行测定。
加工助剂对树脂基底的光泽性测试方法：将上述实施例1-3和对比例1-3中的加工助剂涂覆在树脂基底上，根据GB/T 9754-2007所记载的《不含金属颜料的色漆漆膜的镜面光泽的测定》方法进行测定。
相关数据如表1所示。
表1实施例1-3与对比例1-3的含米糠蜡的加工助剂的相关性能测试结果
可加工温度(℃) 附着力的ISO等级 光泽度(°)
实施例1 135 1 69
实施例2 129 1 70
实施例3 130 1 71
对比例1 110 1 53
对比例2 80 2 61
对比例3 82 2 62
从表1的数据对比可以看出，实施例1-3中的加工助剂，含有米糠蜡、氢化蓖麻油和巴西棕榈蜡，三者具有协同效应，使得助剂具有更好的耐热性，具体表现为加工助剂的可加工温度更高；并且实施例1-3中的加工助剂，涂覆在树脂基底上，对于树脂有优异的附着性，涂覆在树脂基底上还能使得树脂表面具有更好的光泽性，其附着力的ISO等级均为1级，光泽度约为70°左右。而在对比例2-3中，所述含米糠蜡的加工助剂缺少蓖麻油和巴西棕榈蜡的一种，从而加工助剂中的协同效应被破坏，从而可加工温度、附着力和光泽度等参数出现不同程度的下降，尤其是加工助剂的可加工温度，下降尤为显著。这说明本发明公布的加工助剂配方中，米糠蜡、氢化蓖麻油和巴西棕榈蜡的协同效应对于该配方的性能具有关键作用。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制。本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行若干推演或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种含米糠蜡的加工助剂，其特征在于，包括质量份数如下的成分：
Figure FDA0002335314130000011
2.根据权利要求1所述含米糠蜡的加工助剂，其特征在于，所述米糠蜡通过下述预处理制得：
脱油：将未经处理的米糠蜡放入反应釜中，用乙酸乙酯浸泡4-6h，然后抽去底部乙酸乙酯，得到脱油后的米糠蜡；
氧化：将上述脱油后的米糠蜡加热到90-100℃，熔融后冷却得到固体，并将固体进行切片，然后将所述切片和稀硫酸混合，加热至90-100℃，然后加入红矾钠溶液，搅拌1-2h后冷却，静止后混合液分层，取上层液体；
酸洗水洗：维持温度在90-100℃，向上述上层液体加入稀硫酸搅拌0.5-1h，静置后取上层液体，然后加入水搅拌0.5-1h，静置后取上层液体，冷却。
3.根据权利要求2所述含米糠蜡的加工助剂，其特征在于，所述脱油的步骤中，乙酸乙酯的用量为100-300wt％的米糠蜡。
4.根据权利要求2所述含米糠蜡的加工助剂，其特征在于，所述氧化的步骤中，稀硫酸的用量为100-300wt％的米糠蜡；红矾钠溶液的用量为200-400wt％的米糠蜡。
5.根据权利要求2所述含米糠蜡的加工助剂，其特征在于，所述酸洗水洗的步骤中，稀硫酸的用量为100-300wt％的米糠蜡；水的用量为200-400wt％的米糠蜡。
6.根据权利要求2所述含米糠蜡的加工助剂，其特征在于，所述稀硫酸的浓度为40-60wt％；所述红矾钠溶液的浓度为30-50wt％。
7.权利要求1-6任一项所述含米糠蜡的加工助剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：向反应釜中，依次加入巴西棕榈蜡、米糠蜡、氢化蓖麻油、聚乙烯蜡、纳米碳酸钙和单壁碳纳米管，并搅拌均匀。
8.根据权利要求7所述含米糠蜡的加工助剂的制备方法，其特征在于，在60-75℃加入所述巴西棕榈蜡和米糠蜡；在80-95℃加入所述氢化蓖麻油；在100-115℃加入所述聚乙烯蜡和纳米碳酸钙；在110-135℃加入所述单壁碳纳米管。
9.根据权利要求7所述含米糠蜡的加工助剂的制备方法，其特征在于，加入所述巴西棕榈蜡时的搅拌转速为80-200rpm；加入所述米糠蜡时的搅拌转速为80-200rpm；加入所述氢化蓖麻油时的搅拌转速为150-300rpm；加入所述聚乙烯蜡时的搅拌转速为100-150rpm；加入所述纳米碳酸钙时的搅拌转速为100-150rpm；加入所述单壁碳纳米管时的搅拌转速为1000-2000rpm。
10.根据权利要求7所述含米糠蜡的加工助剂的制备方法，其特征在于，加入所述巴西棕榈蜡后的搅拌时间为1-2h；加入所述米糠蜡后的搅拌时间为1-2h；加入所述氢化蓖麻油后的搅拌时间为0.5-1h；加入所述聚乙烯蜡后的搅拌时间为0.5-2h；加入所述纳米碳酸钙后的搅拌时间为0.5-2h；加入所述单壁碳纳米管后的搅拌转速为0.5-2.5h。
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