一、术语和定义
聚乙烯蜡(PE蜡)又名高分子蜡,根据不同的应用领域和性能要求,可以分为低分子量PE蜡、高分子量聚PE蜡和改性PE蜡等,按照合成方法还可分为裂解PE蜡和合成PE蜡。
在涂料行业中,PE蜡是广泛应用于涂料的低分子量聚乙烯均聚物或共聚体,包括改性的PE蜡和共聚的PE蜡。所谓蜡,意指以微晶形式浮布在涂料表层中、起着类似石蜡作用、但又比石蜡有更多样而实际作用的聚合物。PE蜡在涂料中的主要作用为:消光、抗划伤、抗耐磨、抗抛光、抗刻印、防粘连、防沉淀等,具有良好的润滑性和加工性。
二、相关标准
HG/T 6038-2022《聚乙烯蜡微粉》
该标准于2022年9月30日发布,于2023年4月1日实施,规定了在油墨、塑料、涂料等常规应用场景中聚乙烯蜡微粉的技术要求、试验方法、检验规则、标志和随行文件以及包装、运输和贮存。
▼HG/T 6038-2022中规定的聚乙烯蜡微粉技术指标
▼HG/T 6038-2022中规定的聚乙烯蜡微粉试验方法
三、PE蜡的作用原理
1. 触变性
PE蜡在高温下(约100~140 ℃)溶解于溶剂中,而在冷却至常温时析出,以微晶形式存在于涂料中,能改善涂料的贮存稳定性和施工流平性。
2. 表面保护
涂料施工应用之后,在溶剂挥发过程中蜡层迁移到涂膜表面,最终与涂料其他组分形成一个“蜡化”的表层,形成抗划伤、抗磨损的蜡化层。
四、PE蜡在涂料中的应用
1. 消光性、控制光泽度、提高丰满度
PE蜡作为消光剂常用在硝基清漆、酸固化清漆、聚氨酯清漆、聚酯清漆中,可用于制取高质量平光清漆。
PE蜡通过微晶结构实现增光或消光效果,保持低光泽耐久性。消光作用的大小取决于被分散的PE蜡的颗粒细度和迁移至漆膜表层的能力。
选择适当的蜡,依不同添加量而有不同的消光效果,从而控制涂料的光泽度。加量小时,PE蜡对涂层光泽影响很小;加量大时,可以单独或者和消光粉一起使用作为消光剂。和单独用二氧化硅类产品相比,蜡粉提供了更加饱满的涂层,不容易沉降;还可以均匀分散到涂膜表面来控制光泽,还能提高涂层的致密性。
2. 耐磨性、防刮伤、防擦伤
蜡分布在涂膜中能保护涂膜,防止刮伤、擦伤并提供耐磨损性,集装箱涂料、木器涂料、高装饰涂料等均需此功能。耐磨性、防刮伤、防擦伤对高档木器漆及其他装饰性强对涂料尤其重要。
涂膜固化过程中,蜡粉粒子会上浮到涂膜表面,成为表面摩擦的接触点,降低了摩擦对于涂膜的伤害,所以蜡粉的滑度和抗摩擦性能是相互关联的,但是低摩擦系数的蜡并不一定能赋予好的耐磨性能。蜡的熔点和粒径是影响耐磨性的重要因素,高熔点的PE蜡通常好于低熔点的,粒径大的通常好于粒径小的,大粒径的蜡表现出的耐磨性通常更为明显。
PE蜡的作用近似硅油,不同之处是前者以细小的分散颗粒形式存在于涂层表面,能使物体接触涂层表面时,滑动倾向大于划伤倾向,从而降低涂层表面摩擦系数,减少划伤和磨损。PE蜡利用它的低摩擦系数,提供涂膜优异的滑度,同时因不同种类的蜡而有特殊丝绸柔和的触感。
3. 抗粘连性
木器漆、罐听涂料、包装涂料等应用于某些工件(如木质件或金属物件)时,涂覆后往往需在短时间内叠垒起来。当两个表面贴近时,尤其是在受热和挤压的情况下,涂膜很容易粘连在一起,PE蜡能防止由于工件累积重叠而造成的粘连、蹭污。
4. 抗沉淀性、抗流挂性、触变性
PE蜡分散于芳香族和脂肪族溶剂中,能增加涂料的抗沉淀性,同时也显示出不同程度的触变性、抗流挂性。
5. 改善硬度
硬度是涂膜性能的一个重要指标,高熔点的PE蜡和聚丙烯、聚四氟对应改性的PE蜡都可以提高涂层的硬度。
6. 耐化学性
PE蜡还可增强涂料对基材的润湿性,提升附着力,赋予涂膜更佳的耐水、耐盐雾等性能,用在卷材、木器涂料中可制得防潮涂层,能提升耐久性。
7. 分散颜料
PE蜡用在有色涂料中,能防止颜料沉淀,提升色泽的均匀性和稳定性。
五、发展趋势
当前随着技术的普及成熟,布局PE蜡赛道的厂家单位也越来越多,相关市场竞争日益激烈。为提升产品的市场竞争力,有厂家开发了微晶化PE蜡,用以增强水性涂料的表面平滑性、抗粘连性和消光效果,同时能减少对环境的影响。亦有团队通过改性技术,提升了PE蜡的耐化学品性和耐温性,从而满足高端涂料需求。
涂料用PE蜡的发展,一方面需要研发者通过钻研新技术来提高产品的创新性;另一方面,商家需密切关注消费端的使用需求,充分考虑其成本、实用性、高效性、易操作性、安全环保性等。在多个角度中取得最佳平衡点,方能促进PE蜡产品在涂料市场的良性发展。