[發明專利]一種高密度氧化聚乙烯蠟乳液的制備方法

在審

• 申請號: 201310288682.6
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN104277229A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 胡永生
• 申請（專利權）人: 胡永生
• 主分類號: C08J3/03
• 分類號: C08J3/03;C08L23/30;C08F10/02;C08F8/50;C08F8/06
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技術領域

本發明涉及一種高密度氧化聚乙烯蠟乳液的制備方法。

背景技術

高密度氧化聚乙烯蠟乳液在涂料、油墨、膠粘劑和紡織等領域有著廣泛的用途。例如在水性涂料和油墨中提供耐磨和抗刮傷性，在紡織工業中作為紗線潤滑劑和免燙樹脂配方中的纖維保護劑，在水性膠粘劑中能改善耐溫性和對特定基材的附著力。

目前我國高密度氧化聚乙烯蠟一直依賴進口，國內有為數不多的幾家生產商用進口的高密度氧化聚乙烯蠟制備乳液，成本昂貴。

由于國內沒有高密度聚乙烯蠟原料，將高密度聚乙烯樹脂熱裂解是獲取原料的有效途徑。這里的高密度聚乙烯樹脂必須是鈦型催化劑引發聚合的，因為這種樹脂熱裂解時主要發生斷鏈反應，而用鉻型催化劑引發聚合的高密度聚乙烯樹脂熱裂解時會發生交聯。

一般蠟氧化采用向蠟熔體中直接通入含氧氣體的方式，這在CN1206719和CN1216998中有詳細的描述。但是對于高密度聚乙烯蠟來說，采用這種方法將導致嚴重的交聯反應而使氧化無法進行下去。我們在用壓力釜制備蠟乳的過程中發現，如果使用未氧化的高密度聚乙烯蠟，在高于蠟熔點的溫度下利用非離子乳化劑的幫助先將蠟分散成細小顆粒，然后再通入含氧氣體，這樣可以有效避免交聯反應，或者即使有交聯，也被極限在分散顆粒內非常小的范圍內。當所用的分散劑量較大時，可以直接獲得高密度氧化聚乙烯蠟的乳液，而沒有必要先獲得高密度氧化聚乙烯蠟，再制備蠟乳，從而大大節省了成本。

發明內容

本發明提供一種高密度氧化聚乙烯蠟乳液的制備方法，主要包括如下步驟：首先將高密度聚乙烯樹脂進行熱裂解獲得低分子量高密度聚乙烯蠟，然后于壓力釜內在高于蠟熔點的溫度下，將所得高密度聚乙烯蠟分散在水介質中，接著在高于蠟熔點的溫度下通入氧化性氣體進行氧化，待酸值達到要求后通入堿性水溶液，最終獲得穩定的高密度氧化聚乙烯蠟乳液。

為避免熱裂解時的交聯反應，高密度聚乙烯樹脂必須是鈦型催化劑引發聚合的，可以是乙烯均聚物或乙烯與一種或多種C₃-C₁₈α-烯烴的共聚物。為了降低熱裂解時的能耗，高密度聚乙烯樹脂要選用熔融指數比較大的品種，例如賽科的HD5301AA、齊魯石化的DMD7006A等。

熱裂解反應器用釜式或管式均可。裂解溫度350-450℃，優選390-420℃。控制裂解時間，使得用Brookfield粘度計測定150℃時蠟的熔體粘度在所需范圍內。

裂解之后將熔融的蠟用噴霧造粒的方法制備成粉狀。也可以將熔融的蠟和分散劑混合，然后直接壓入高速攪拌下的壓力釜中進行分散。

原則上能幫助熔融蠟在水中分散的分散劑都可以使用，主要包括脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一種或兩種以上分散劑的混合物。優選脂肪醇聚氧乙烯醚，如AEO-9。分散劑的使用量為高密度聚乙烯蠟總量的20-50％，優選25-35％。

氧化過程中使用少量能產生自由基的化合物，可明顯縮短氧化誘導期。這里主要是過氧化物和偶氮化物，例如過氧化二苯甲酰、過氧化二月桂酰、偶氮二異丁腈等，使用量為高密度氧化聚乙烯蠟總量的0.05-5％。

通入壓力釜中的氧化性氣體是空氣、氧氣或者空氣與氧氣的混合物，優選空氣。

當酸值達到要求之后，需要加入一定量的堿來中和高密度氧化聚乙烯蠟上面的羧基，這樣才能獲得穩定的乳液。優選非揮發性堿，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙醇胺和二乙醇胺等。

具體實施方式

下述實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。

實施例1

1)熱裂解制備高密度聚乙烯蠟：在一個5L帶有溫度計、攪拌器、氮氣導入管和餾出裝置的不銹鋼裂解反應器中，投入HD5301AA樹脂2.5Kg，通氮氣置換空氣后升溫至410℃，保溫裂解30分鐘，降溫至220℃通氮氣驅除少量小分子溜出物，再用噴霧造粒機制得2.3Kg粉料。用Brookfield粘度計測150℃的粘度為3000cps。

2)在5L的壓力釜中，投入1200克上述的高密度聚乙烯蠟粉料、300克AEO-9、12克過氧化二月桂酰以及2700克去離子水，升溫至150℃，按2500L/hour的量通入空氣，20小時后取樣測酸值為30mg?KOH/g樣品。降溫至95℃加入37克90％的氫氧化鉀和100克水配成的水溶液，重新升溫至150℃，保溫10分鐘后快速將至室溫，即得穩定的高密度氧化聚乙烯蠟乳液。

實施例2

1)熱裂解制備高密度聚乙烯蠟：方法與實施例1相同。

2)在5L的壓力釜中，投入1200克上述的高密度聚乙烯蠟粉料、300克AEO-9、12克過氧化二月桂酰以及2700克去離子水，升溫至150℃，按2500L/hour的量通入空氣，15小時后取樣測酸值為23mg?KOH/g樣品。降溫至95℃加入12克90％的氫氧化鉀、50克二乙醇胺和100克水配成的水溶液，重新升溫至150℃，保溫10分鐘后快速將至室溫，即得穩定的高密度氧化聚乙烯蠟乳液。