CN111286361B - 一种热转印蜡及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种热转印蜡及其制备方法，所述制备方法包括：将费托精制蜡初步分离得到多个窄馏分，选择其中一个窄馏分作为目标馏分；将所述目标馏分进行n级串联结晶得到热转印蜡。本发明可降低分离设备的硬件成本，并能提高固液分离效率并改善分离效果，最终提高产品品质。

Description

一种热转印蜡及其制备方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种热转印蜡及其制备方法。

背景技术

热转印技术是一项以热熔技术为基础的专用技术，其基本原理是热转印油墨中的树脂微粒在半导体电热头或激光导热和压力的作用下，发生热熔效应，从而将图文信息转印到承印材料表面形成图像和文字。

热转印油墨是以涂层的形式涂布在基体材料上，在未受到热作用时，热转印油墨稳定的固定在基材上，不发生任何的粘脏现象；而当基材受到电热头或激光的热作用时，热转印油墨中的颜料微胶囊颗粒随着热熔过程立刻转移到承印材料上，形成图文信息印迹。热转印油墨的主要组分是连结料、色料和化学助剂。各组分的调配与比例要根据印刷的对象(承印物)来确定，这样才能使油墨具有良好的印刷适性，能与各类承印材料良好的附着，得到图文清晰、色彩鲜艳的产品。

热转印油墨的连结料由蜡基连结料和树脂连结料组成。蜡基连结料是热转印油墨中的主要原料，在油墨中起着重要作用。首先是蜡具有在热作用下软化而冷却时固着的物理特性，这样就赋予了热转印油墨热熔-冷固的热转印特征；其次是能与树脂连结料和其它化学溶剂相互混合，在热转印油墨涂布在塑基或纸基表面上后，蜡能够浮在油墨层的表面，起到防蹭脏的作用。在打印过程中，由于受到热量和打印压力的作用，蜡膜溶化，油墨即可向承印材料表面实现图文转移。

热转印油墨的流动性能是指油墨对塑基或纸基材料表面进行涂布时的铺展性能以及在塑基或纸基材料表面形成均匀、平滑墨层的性能。这项性能是热转印油墨的一项最重要的性能。在生产过程中，只有使热转印油墨保持适当的流动性能，才能保证热转印油墨能形成一层均匀、平滑的墨膜层。

现有技术中，用于热转印油墨的热转印蜡是由不同碳链烷烃混合物(固体石蜡和/或费托蜡)与长链脂肪族乙醇共混而成，或者由石蜡与费托蜡按一定的比例在特定的条件下混合而成，来实现共混物的熔化物具有良好的流动能力及相对低的粘度。

费托合成蜡是一种亚甲基聚合物，是利用合成气在中温中压下经催化聚合反应得到的烷烃类混合物，主要由相对分子质量在500-1000的直链、饱和的高碳烷烃组成。其组成相对简单，正构直链烷烃含量可达90％以上，其余基本为支链烷烃，基本不含环状烃和芳烃，与异构烷烃和环烷烃相比，正构烷烃结晶时易形成片状大结晶，稳定性好，费托蜡中主要是C-C、C-H结构，表面张力(极性)小，粘度低，能够提高油墨的流动性，增强对印刷表面的浸润度。这正是费托蜡用作热转印油墨用蜡的优势。同时费托蜡化学性质稳定，无腐蚀性、无污染和味道，因而费托合成蜡同时也是生产环保油墨用蜡的理想的原料。但费托蜡碳数分布范围较宽，精密分离的C链组分可以直接地从固态过渡到低粘性的液态，在印刷过程期间可以使蜡快速、完全的熔化并且印刷油墨在印刷过程之后快速的凝固。所述精密分离的蜡组分由于其低的粘性和窄的熔化范围而用于载体介质，能够应用于墨粉印刷油墨和热转印色带中或者用于数码印刷的基于蜡的印刷油墨或者粉体涂料。因此需要对费托蜡进行深加工处理。

直接采用分子短程蒸馏技术分离热转印蜡馏分，分子蒸发本身的分离工艺使得分离的产品碳数集中度不高；而采用实沸点精密分离对精馏装置的硬件成本要求较高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种热转印蜡及其制备方法，可以开发出具有窄熔化范围、低粘度的热转印蜡产品。

为了达到上述目的，一方面，本发明提供一种热转印蜡的制备方法，包括：

将费托精制蜡初步分离得到多个窄馏分，选择其中一个窄馏分作为目标馏分；

将所述目标馏分进行n级串联结晶得到热转印蜡，n≥2；

其中所述n级串联结晶包括：

(1)将熔融的目标馏分蜡装入一级结晶装置中，降温至一预定温度使所述目标馏分部分结晶，收集蜡下油，然后程序升温至一预定温度并恒温收集蜡下油，剩余部分为蜡上产品；

(2)将步骤(1)中的蜡上产品全熔后送入二级结晶装置中，降温至一预定温度使所述目标馏分完全结晶，然后程序升温至一预定温度并恒温收集蜡下油，剩余部分为蜡上产品；

(3)将步骤(2)中的蜡上产品全熔后送入下一级结晶装置中，重复步骤(2)中的结晶处理，直到完成第n级结晶处理，最终得到的蜡上产品经精制成型后即为热转印蜡产品。

在一些实施例中，所述n级串联结晶为二级串联结晶。

在一些实施例中，将费托精制蜡初步分离时，分离装置选自减压精馏塔、减压精馏塔组、带侧线的减压精馏塔、分子短程蒸发器或薄膜蒸发器。

在一些实施例中，将费托精制蜡初步分离时，操作压力为0-1000pa，操作温度为170-300℃。

在一些实施例中，所述窄馏分的馏程范围小于30℃。

在一些实施例中，所述窄馏分包括430-450℃、450-470℃、470-490℃及490℃以上馏分中的一种或多种馏分。

在一些实施例中，各级结晶装置具有列管式换热器结构。

在一些实施例中，在所述列管式换热器结构中，管程为中间传热介质，壳程为所述窄馏分。

在一些实施例中，所述程序升温过程中的升温速率不断减小。

在一些实施例中，在所述程序升温过程中强制气流通过蜡层。

另一方面，本发明提供一种利用所述制备方法制备的热转印蜡。

在一些实施例中，所述热转印蜡的熔点为60-80℃，针入度@25℃为不大于10，单位为1/10mm，粘度@100℃不大于8mm²/S。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由于费托精制蜡的结构特征，正构直链烷烃含量可达90％以上，其余基本为支链烷烃，基本不含环状烃和芳烃，与异构烷烃和环烷烃相比，正构烷烃结晶时易形成片状大结晶，稳定性好，采用费托精制蜡先初步分离窄馏分后再分步结晶处理的工艺方法，有效的降低了目标产物碳数分布的宽度并提高了正构烷烃含量，使产物的性能能够满足热转印蜡的技术要求。该方法较直接分离目标窄馏分可降低分离设备的硬件成本；

2、本发明采用二级串联结晶工艺，结晶罐内结构采用列管式换热器，管程是中间传热介质，壳程中是结晶原料，管程同时作为蜡层中上下贯穿的通道，在升温过程中有利于液态的快速排出，并在升温时采用强制气流通过蜡层，提高了固液分离效率并改善分离效果，最终提高了产品品质；

3、导热油作为中间传热介质，可进行稳定的加热和精确的温度调节，有利于分步结晶工艺温度的准确控制；导热系数较大、比热高、热效率高，能循环使用，并一次可加热到使用温度，易于实现工业化，经济效益好，同时拥有较低的凝固点和较高的沸点，对结晶原料的适应性强。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。

分步结晶方法是利用蜡中各种烃类组分熔点不同的性质进行分离提纯的。费托精制蜡组分中主要是正构烷烃，其余基本为异构烷烃，基本不含环烃和芳烃。同为正构烷烃时，分子量较大的正构烷烃的熔点较高，而分子量较小的正构烷烃的熔点较低；分子量相同时，异构烷烃和环烷烃的熔点要低于正构烷烃，且异构程度越高熔点就越低。所以结晶脱油既能降低产物碳分布的宽度又能提高正构烷烃含量，采用分步结晶可以更高的提高碳数集中度。

因此本发明首先将加氢精制后的费托蜡(费托精制蜡)经初步分离得到馏程在10-30℃的馏分，再将目标馏分经n级分步结晶工艺处理(n≥2)，进一步降低碳数分布并提高正构烃含量后得到最终热转印蜡产品。其中n级分步结晶装置使用n个串联的结晶罐，结晶罐采用列管式换热器结构，蜡的升温分离过程中，液态组分是顺着结晶部分逐渐排出的，列管作为蜡层上下贯穿的通道，降低了滤流阻力，有利于液态组分的快速排出，提高固液分离效率及分离效果。这些措施有效的降低了产物碳数分布的宽度并提高了正构烷烃含量，使产物的性能能够满足热转印蜡的技术要求。

在一些实施例中，费托精制蜡初步分离出馏程范围小于30℃的各馏分段，包括430-450℃、450-470℃、470-490℃及490℃以上馏分，分离装置可以是减压精馏塔、减压精馏塔组、带侧线的减压精馏塔、分子短程蒸发器或薄膜蒸发器，操作压力为0-1000pa，操作温度在170-300℃。

在一些实施例中，多级分步结晶优选为两级串联结晶，首先将熔融的目标馏分蜡装入一级结晶罐中，导热油作为中间传热介质走管程；结晶原料走壳程，将结晶原料降温至预定温度使之部分结晶，恒温收集蜡下油，然后程序升温至预定温度，升温过程中液态组分是顺着结晶部分逐渐排出的，列管作为蜡层上下贯穿的通道，降低滤流阻力，同时在升温过程中强制气流通过蜡层，加快液态组分的排出；升温至指定温度并恒温收集蜡下油，蜡上产品全熔后送入二级结晶罐中，降温至特定温度并恒温一段时间后蜡全部结晶，程序升温至指定温度，收集蜡下油，蜡上产品经精制成型后即为热转印蜡产品。

费托精制蜡经先分离后分步结晶处理的方法可以生产出满足技术要求的热转印蜡产品，该方法具有工艺操作简单，对装置要求低且产品灵活性高等优点。

实施例1

以450-470℃馏分为原料，将该馏分蜡加热融化后装入到一级结晶罐中，降温至64.5℃，并恒温3h，收集蜡下油约10％，结晶部分开始程序升温，以1℃/h速率升温至66℃，恒温4h；以0.5℃/h速率升温至67℃，恒温4h；收集蜡下油，收率8.5％；剩余蜡上产品全熔后送入二级结晶罐中，通过自然降温至常温并恒温2h后，程序降温以3℃/h速率降温至0℃，并恒温4h；开始程序升温，以5℃/h速率升温至60℃，恒温2h；以3℃/h速率升温至65℃，恒温2h；以1℃/h速率升温至67℃，恒温2h；以1℃/h速率升温至68.5℃，恒温8h，收集蜡下油，收率21.5％，蜡上产品经精制成型后即为热转印蜡产品。

产品指标为：熔点为72.5℃，针入度@25℃为7.2(1/10mm)，粘度@100℃为6.8mm²/s。

实施例2

以430-450℃馏分为原料，将该馏分蜡加热融化后装入到一级结晶罐中，降温至61℃，恒温2h，收集蜡下油约9％，结晶部分开始程序升温，以0.5℃/h速率升温至62.5℃，恒温4h；收集蜡下油，收率7.9％；剩余蜡上产品全熔后送入二级结晶罐中，通过自然降温至常温并恒温2h后，在程序降温装置中以3℃/h速率降温至0℃，并恒温4h；开始程序升温，以5℃/h速率升温至60℃，恒温2h；以2℃/h速率升温至62℃，恒温4h；以1℃/h速率升温至63℃，恒温8h；收集蜡下油，收率22.8％，蜡上产品经精制成型后即为热转印蜡产品。

产品指标为：熔点为65.7℃，针入度@25℃为9.1(1/10mm)，粘度@100℃为5.7mm²/s。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热转印蜡的制备方法，其特征在于，包括：

将费托精制蜡初步分离得到多个窄馏分，选择其中一个窄馏分作为目标馏分，所述窄馏分的馏程范围小于30℃；

将所述目标馏分进行n级串联结晶得到热转印蜡，n≥2；

其中所述n级串联结晶包括：

(1)将熔融的目标馏分蜡装入一级结晶装置中，降温至一预定温度使所述目标馏分部分结晶，收集蜡下油，然后程序升温至一预定温度并恒温收集蜡下油，剩余部分为蜡上产品；

(2)将步骤(1)中的蜡上产品全熔后送入二级结晶装置中，降温至一预定温度使所述目标馏分完全结晶，然后程序升温至一预定温度并恒温收集蜡下油，剩余部分为蜡上产品；

(3)将步骤(2)中的蜡上产品全熔后送入下一级结晶装置中，重复步骤(2)中的结晶处理，直到完成第n级结晶处理，最终得到的蜡上产品经精制成型后即为热转印蜡产品。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将费托精制蜡初步分离时，分离装置选自减压精馏塔、减压精馏塔组、带侧线的减压精馏塔、分子短程蒸发器或薄膜蒸发器。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将费托精制蜡初步分离时，操作压力为0-1000pa，操作温度为170-300℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述窄馏分包括430-450℃、450-470℃、470-490℃及490℃以上馏分中的一种或多种馏分。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于各级结晶装置具有列管式换热器结构。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述列管式换热器结构中，管程为中间传热介质，壳程为所述窄馏分。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述程序升温过程中的升温速率不断减小。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述程序升温过程中强制气流通过蜡层。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述制备方法制备的热转印蜡。

10.根据权利要求9所述的热转印蜡，其特征在于，所述热转印蜡的熔点为60-80℃，针入度25℃为不大于10，单位为1/10mm，粘度100℃为不大于8mm²/s。