石蠟性能與應(yīng)用有哪些？

【專家解說(shuō)】：蠟是有機(jī)化合物的復(fù)雜混合物，不同的蠟，其化學(xué)成分和物理性質(zhì)各不相 同，蠟的化學(xué)成分依其來(lái)源不同而各不相同如:石蠟，蜂蠟，中國(guó)蟲(chóng)蠟，微晶 蠟，褐煤蠟;根據(jù)來(lái)源不同，蠟可分為:植物蠟，動(dòng)物蠟，礦物蠟，合成蠟; 根據(jù)物理性質(zhì)的不同，蠟又可分為:硬性蠟，軟性蠟，如石蠟、蜂蠟、地蠟1131。 蠟的化學(xué)成分不同，其物理性能也就不同，在選擇某種蠟或幾種蠟作為原 料以取得性能互補(bǔ)的同時(shí)，還要控制適宜的熔點(diǎn)范圍、含氧量和皂化值這三個(gè) 指標(biāo)。 天然蠟 1石蠟 美國(guó)藥典對(duì)石蠟所下的定義是【’]:從石油精煉制得的一種固體烴混合物， 無(wú)色或白色、近乎半透明的物質(zhì)，具有晶體結(jié)果，無(wú)臭無(wú)味，觸摸時(shí)稍有油脂 感。其熔點(diǎn)在43.3一65.5℃之間。石蠟是從原油的蠟餾分油中衍生并與散失在蠟 下油和發(fā)汗油中的其他低熔點(diǎn)蠟分離后制得的。石蠟幾乎完全由烴類組成，含 有較高比例的正構(gòu)烷烴或支鏈很少的烷烴。石蠟是煉制石油的副產(chǎn)品，通常由 原油的蠟餾分中分離而得，須經(jīng)常壓蒸餾、減壓蒸餾、溶劑精餾溶劑脫蠟脫油、 加氫精制、成型和包裝等工藝過(guò)程從石油中提煉出來(lái)的。具體分離過(guò)程可以參 看圖2.1[，4][’5]。 石蠟分為食品蠟、全精煉石蠟、半精練石蠟、粗蠟、火柴蠟和黑蠟等大類。 石蠟分成許多品級(jí)出售，主要區(qū)別是熔點(diǎn)不同]ll，根據(jù)熔點(diǎn)分為52號(hào)、54號(hào)、 56號(hào)、58號(hào)、60號(hào)、64號(hào)、66號(hào)、68號(hào)、70號(hào)石蠟[，61。 石蠟外觀為白色或淡黃色的結(jié)晶體151，其化學(xué)組分為多種烷烴的混合物， 其中直鏈型正構(gòu)烷烴占多數(shù)(>60%)，少數(shù)是異構(gòu)烷烴(約23一30%)和環(huán)烷 烴(<l0%)。石蠟無(wú)確定的分子式，分子式通式為CnHZn+2，式中碳原子數(shù)n= 17一36，n越大，石蠟的熔點(diǎn)越高;石蠟的熔點(diǎn)在52一70℃，相對(duì)密度為O，86一0.94， 分子量約為240一450。石蠟中含油質(zhì)會(huì)降低熔點(diǎn)及使用性能。石蠟的化學(xué)活性 較低，呈中性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在通常的條件下不與酸(除硝酸外)和堿性溶 液發(fā)生作用。石蠟在140℃以下不易分解碳化;且具有一定的強(qiáng)度和良好的塑性， 不易開(kāi)裂;但石蠟的軟化點(diǎn)低(約30℃)，凝固收縮大，表面硬度小。 在市場(chǎng)上常見(jiàn)的商品蠟有:“阿莫”(AMO)蠟，“阿姆斯科”(AMSCO) 蠟，“大西洋”(Atlanti。)蠟，“卡迪斯”(CardiS)蠟，“莫比爾蠟”(Mobilwxaes)， 一坎菲爾德，，(eanfield)蠟，“埃索蠟”(Essowxaes)，“殼牌蠟”(Shellwxaes)等。 2微晶蠟 微晶蠟是通過(guò)一系列復(fù)雜的溶劑分離法從留在蒸餾釜里的渣油中分離出來(lái) 的。主要由C30一50的環(huán)烷烴和少量的正、異構(gòu)烷烴組成，它們有高熔點(diǎn)和無(wú)定 形的特點(diǎn)。微晶蠟的熔點(diǎn)一般為54.4OC一90.6’C，相對(duì)石蠟，微晶蠟是韌的，不 易破碎。大多數(shù)品級(jí)的微晶蠟有可塑性。顏色上，微晶蠟是乳白色或者淡黃色。 微晶蠟具有極好的粘附性質(zhì)，并能在很寬的溫度范圍內(nèi)具有韌性的光亮薄膜。 在膏狀上光劑中，微晶蠟非常重要，它能代替蜂蠟和礦地純蠟，同時(shí)還能改善 上光劑的光滑度。熔點(diǎn)為88一92℃的微晶蠟在紙張涂層料和電器應(yīng)用上可用作 抗板結(jié)添加劑，并用于玻璃紙的壓層，以及制備熱天不會(huì)產(chǎn)生油漬的糕點(diǎn)包裝 紙116]。 市場(chǎng)上常見(jiàn)的商品微晶蠟有:“阿姆斯科”AMSCO)微晶蠟，“阿里斯托” (Aristowaxes)蠟，“貝瑞科”(Bareeo)蠟，“索伐蠟(Sovawxaes)等 3巴西棕?cái)R蠟 巴西棕桐蠟是由巴西“生命之樹(shù)”(CopemiacCeriefar)的葉子分泌出來(lái)的。 巴西棕?cái)R蠟是無(wú)定型、有光澤和質(zhì)硬而韌的蠟，有令人愉快的氣味，破裂 時(shí)斷而整齊。巴西棕?cái)R蠟有多種用途，比如:木制品的上光，化妝品的配料， 皮革潤(rùn)飾，復(fù)寫紙油墨，上光劑，保護(hù)涂層等。 合成蠟和改性蠟 多年來(lái)，我國(guó)各行各業(yè)所使用的特種蠟主要是一些調(diào)和蠟，由于和普通蠟 (如石油蠟、天然動(dòng)植物蠟等)相比，在滴點(diǎn)、硬度、韌性、絕緣性、密封性等方 面有了明顯的改善，因此使用較為廣泛。近年來(lái)，隨著工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù) 進(jìn)步，調(diào)合蠟在很多場(chǎng)合已經(jīng)不適用，改性蠟由此應(yīng)運(yùn)而生。改性通常是將蠟 進(jìn)行化學(xué)改性，改變其理化性質(zhì)。由于引進(jìn)了極性基團(tuán)，蠟的表面性質(zhì)發(fā)生了 變化，其乳化勝、溶解性、阻燃性、潤(rùn)滑性、顏料分散性、親和性和吸油性都 從根本上得到了改善，擴(kuò)大了蠟的使用范圍〔’7]。 國(guó)外改性蠟發(fā)展比較快，如日本三井化學(xué)公司的Hi一Wax超級(jí)蠟系列、美國(guó) 碳化學(xué)聯(lián)合公司的A一C蠟系列等。日本在80年代初，僅氧化蠟用量就已達(dá)到1 萬(wàn)噸以上 1聚乙烯蠟和氧化聚乙烯蠟 聚乙烯蠟，即低分子量聚乙烯，指相對(duì)分子量在1000一5000左右的聚乙 烯。根據(jù)制造方法的不同，聚乙烯蠟分為聚合型和裂解型兩種。聚合型聚乙烯 蠟一般由聚乙烯聚合時(shí)的副產(chǎn)物制得，裂解型聚乙烯可由純凈的聚乙烯樹(shù)脂或 者廢舊塑料裂解得到的白色、長(zhǎng)碳鏈并帶有支鏈的固體烴，它是一種用途很廣 的合成蠟[0zl。聚乙烯蠟具有無(wú)毒，無(wú)腐蝕性，硬度較大，軟化點(diǎn)高，熔融粘度 低的特點(diǎn)，在常溫下具有良好的抗?jié)裥?、耐化學(xué)品性、電氣性能和耐磨耐熱性 能，且潤(rùn)滑性、分散性、流動(dòng)性好，可以與涂料、油漆、油墨等配合使用，能 產(chǎn)生消光，分散光和光滑的效果，與其它種類的蠟及聚烯烴樹(shù)脂有良好的相溶 性。聚乙烯蠟經(jīng)適度氧化后，具有一定的酸值，即成為氧化聚乙烯蠟。聚乙 烯蠟及氧化聚乙烯蠟?zāi)芘c很多的動(dòng)物蠟、植物蠟、礦物蠟及多種合成蠟相混溶 。聚乙烯蠟及氧化聚乙烯蠟可用于皮鞋油、地板蠟、家具蠟、蠟燭、蠟筆、 印刷油墨、濃縮顏料、化妝品、熱熔膠、紙張涂層及水果保鮮等許多方面。 2費(fèi)歇爾一托普希蠟 費(fèi)歇爾一托普希蠟簡(jiǎn)稱費(fèi)一托蠟，是由CO和H:合成石油產(chǎn)品時(shí)的副產(chǎn) 品烴蠟經(jīng)再加工精制而得的各種不同熔點(diǎn)規(guī)格的商品費(fèi)一托蠟。費(fèi)一托蠟是由 高分子量的長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴和很小一部分帶有短支鏈的異構(gòu)烷烴所組成。費(fèi)一托蠟廣泛用于皮鞋油、地板蠟、汽車蠟、化妝品、油漆、油墨、熱熔膠、蠟燭、 蠟筆和電氣絕緣等方面 3合成酞胺蠟 脂肪酸酞胺(AF)是脂肪酸的經(jīng)基被胺取代的衍生物的通稱。常見(jiàn)的酞胺蠟 由棕?cái)R酞胺、硬脂酞胺、月桂酞胺，油酞胺、亞油酞胺的混合物組成，或是其 中的某一種成份[23l。60年代后，脂肪酸酸胺中尤其是月桂酸酞胺L(A)、油酸酞 胺(OA)、硬脂酸酞胺S(A)、芥酸酞胺E(A)和甲撐雙硬脂酸酞胺(MBS)、乙撐雙 硬脂酸酞胺E(BS)、乙撐雙蓖麻酞胺E(BR)、N一經(jīng)甲基硬脂酸酞胺困一MS)等在 化學(xué)工業(yè)的許多領(lǐng)域里都得到應(yīng)用。它作為聚合物、油墨、磁帶、纖維加工等 的抗結(jié)塊劑、配合劑、分散劑，起爽滑、抗粘、抗靜電和分散等作用。僅在塑 料工業(yè)中世界用量約3萬(wàn)(t美國(guó)1.1萬(wàn)t，日本1萬(wàn)t，西歐.09萬(wàn)O。日本主要 品種生產(chǎn)能力分別為:OA:1500t，SA3O00t、EA1600t、EBS4000t、ABS900t、 N一MS500t。美國(guó)品種較多。我國(guó)高純OA、SA和EA于1972年開(kāi)發(fā)，1978年 工業(yè)化，EA真正工業(yè)化約在1985年。N一MS于1982年、EBS于1978年，目 前國(guó)內(nèi)產(chǎn)量約在200t，這與我國(guó)塑料工業(yè)的產(chǎn)量是很不相稱的。主要原因是生 產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用與國(guó)外差距較大[24l。 脂肪酸酞胺能與脂肪酸及其衍生物、蠟、石蠟、天然及合成橡膠、樹(shù)脂等 相容，能將炭黑、顏料、染料分散;在石蠟中乳化產(chǎn)生極性，賦予穩(wěn)定性。能 使表面產(chǎn)生特異的作用。它廣泛用于:合成樹(shù)脂的潤(rùn)滑劑、抗粘結(jié)劑;纖維的 柔軟和防水劑;紙的防潮劑、印刷適性劑，提高橡膠的物性、作離型劑、也能 防止日光龜裂;油墨的抗粘結(jié)劑、平滑抗粘劑、防沉淀劑，提高石蠟的融點(diǎn)、 滴點(diǎn)[25]及軟化點(diǎn);彩色鉛筆顏料分散劑，提高它的展色性;石蠟乳化穩(wěn)定劑; 閥門、軸承的潤(rùn)滑劑，拉鋼絲的潤(rùn)滑劑，金屬防銹劑;樹(shù)脂成型脫模劑;壓敏 帶的離型劑;化妝品的唇膏、發(fā)蠟配合劑等;鍋爐消泡劑;提高涂料性能如流 動(dòng)性等I’l。國(guó)內(nèi)不少油墨廠有加入oA來(lái)改善油墨性能。估計(jì)脂肪酸酞胺在油墨 與復(fù)寫紙領(lǐng)域中用量可達(dá)100一200曲，因此脂肪酸酞胺的生產(chǎn)前景是十分光明 的[24]。 我國(guó)OA、SA的產(chǎn)品質(zhì)量已趕上先進(jìn)水平。在制品中異味低于進(jìn)口，在規(guī) 模上還小。如日本EA生產(chǎn)廠能力最大為900燈a，最小IO0t/a。我國(guó)規(guī)模還偏小， 在150燈a一50t/a，EBS更小。當(dāng)前應(yīng)改善管理水平，使產(chǎn)品均一性，改善生產(chǎn) 環(huán)境，注意雜質(zhì)，粉塵等。若能在油脂和合成氨廠生產(chǎn)脂肪酸酞胺及其經(jīng)濟(jì)效 益將更顯著 4氯化石蠟 氯化石蠟由烷烴經(jīng)氯化而制得。烷烴的氯化屬于自由基取代反應(yīng):首先使 氯分子在熱能、光照或自由基引發(fā)劑作用下離解為活潑的氯自由基;活潑的氯 自由基再取代烷烴中的氫原子，生成氯化氫和帶有未成對(duì)電子的自由基;該自 由基再與氯分子作用，生成一氯代烷烴和一個(gè)新的氯自由基;反應(yīng)依此連續(xù)進(jìn) 行，直至連鎖反應(yīng)終止。氯化石蠟是Cl。一3。不同碳數(shù)鏈狀烷烴氯化衍生物的統(tǒng)稱。 其產(chǎn)品氯含量從10%一70%不等。色澤從淡黃色、黃色粘稠油狀液體到軟的或 脆性樹(shù)脂固體或白色粉末。物理性質(zhì)也隨氯含量的增加而變化1261。 1858年，.P.ABollye首先對(duì)石油蠟進(jìn)行氯化，制備出了氯含量高達(dá)61%的氯 化石油蠟。1910年，Bolringer取得了以四氯化碳為溶劑制備氯化石油蠟的專利。 上世紀(jì)30年代，氯化石油蠟開(kāi)始了工業(yè)化生產(chǎn)。目前已經(jīng)形成了多種成熟的生 產(chǎn)工藝，如熱氯化法、光氯化法、催化氯化法[271。國(guó)內(nèi)氯化石蠟生產(chǎn)技術(shù)主要 有3種:熱氯化法、催化法、光催化法。3種工藝各有特點(diǎn)。(1)熱氯化法是在 加熱條件下使氯產(chǎn)生氯自由基。該種方法工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，適合與氯 堿廠配套使用，國(guó)內(nèi)大部分氯化石蠟廠采用該種方法。但該種方法的裝置投資 大.氯氣轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)品成本高，副產(chǎn)鹽酸質(zhì)量差，后處理困難，環(huán)保難以達(dá) 標(biāo)。(2)催化法是在催化劑引發(fā)下氯產(chǎn)生氯自由基。該種方法氯氣轉(zhuǎn)化率較高， 投資少，成本適中，但工藝不成熟，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，環(huán)保難達(dá)標(biāo)。(3)光催化 法是在特殊光照射下氯產(chǎn)生氯自由基。該種方法中氯氣轉(zhuǎn)化率高，成本低，產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定，投資比催化法略高，環(huán)保易達(dá)標(biāo)。光催化法是新技術(shù)，國(guó)內(nèi)廠家 使用很少127]。 目前氯化石油蠟的年產(chǎn)量約4萬(wàn)噸，但是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，氯蠟一52產(chǎn)量最 高，氯蠟一42次之，氯蠟一70最少，其年產(chǎn)量只有1000噸左右。而嗅化石油蠟和 澳氯化石油蠟的阻燃性好，常用于織物和纖維的浸漬，深受用戶歡迎，所以市 場(chǎng)很好。工業(yè)中的氯化石蠟主要用于塑料增塑劑、阻燃劑及抗磨劑等。氯化石 油蠟的塑料、橡膠、防治和油墨等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。氯含量在40一50%之間 的氯化石油蠟由于他們對(duì)各種樹(shù)脂和塑料有互溶性，廣泛用作增塑劑128]。