專利名稱：一種聚合物蠟超細粉體的制備方法
技術領域：
本發明涉及超細粉體制備領域，尤其涉及一種聚合物蠟超細粉體的制備方法。
背景技術：
聚合物蠟超細粉體由于它的優異性能，添加超細粉體蠟能賦予油墨和涂料搞的抗摩擦性和耐耐粘污性，因而聚合物蠟超細粉體獲得了廣泛的應用，廣泛用于油漆、油墨、粉末涂料、皮革、造紙、織物整理等方面，起耐磨擦、耐沾手、優質手感等作用，也因此催生了各式各樣的制備聚合物蠟超細粉體的工藝。傳統的制備超細粉體蠟的方法有⑴機械研磨，包括氣流研磨、低溫研磨；⑵懸浮聚合和乳液聚合；(3)從稀聚合物溶液中沉淀出粉末。但這些方法存在著一些缺點，如高能耗、粒徑分布和形狀不甚如意等，后兩者聚合物產品粉體和乳液、溶液的分離比較困難。目前也有專利是制備超細粉體蠟的，但其強調把蠟溶解于超臨界二氧化碳中，事實上蠟在超臨界二氧化碳中的溶解度較低、溶解慢，并且其裝置全部在20MPa高壓下工作，裝置規模不能做大，這種技術不具備工業實用價值。同時，產品粒徑是50 lOOnm，而涂料油墨等應用最細一般都是2um左右，這個粒徑的產品并不適合其專利描述的涂料油墨應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種聚合物蠟超細粉體的制備方法，通過將聚合物蠟和超臨界二氧化碳先形成分散體，再通過分散體生產超細粉體蠟，避免了蠟在超臨界二氧化碳中溶解度低且溶解慢的問題。為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種聚合物蠟超細粉體的制備方法，包括以下步驟熔融聚合物蠟；將所述聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界二氧化碳形成兩相或多相微分散體系；將所述兩相或多相微分散體系送至高壓均質機的剪切噴出口 ；捕集及分級聚合物蠟超細粉體。可選地，所述聚合物蠟為在大于玻璃化溫度、以及小于熔點溫度的溫度區間中具有晶體松弛轉變特征的聚合物蠟。可選地，所述聚合物蠟為聚乙烯蠟、聚酰胺蠟、含氟蠟、或費托蠟中的一種或幾種。可選地，所述聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界二氧化碳通過共混、攪拌、以及剪切形成兩相或多相微分散體系。
可選地，在所述聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界二氧化碳形成兩相或多相微分散體系時，加入乳化劑。優選地，所述乳化劑的一端含有與所述超臨界二氧化碳親和的基團、另一端為與制備的超細粉粒聚合物親和的鏈段。
可選地，所述乳化劑為硅烷類乳化劑、或含氟支鏈烴類乳化劑中的一種或兩種。可選地，在大于二氧化碳臨界壓力的壓力推動下將所述兩相或多相微分散體系送至高壓均質機的剪切噴出口。由上可見，與現有技術相比，應用本發明的技術方案，有如下有益效果超臨界二氧化碳是極性的小分子物質，對大分子聚合物沒有溶解能力，但其對極性低的碳氫化合物和類脂有機化合物都是親和的。本發明聚合物蠟超細粉體的制備方法通過將熔融狀態下的聚合物蠟和超臨界二氧化碳先形成分散體，再通過分散體送至高壓均質機的剪切噴出口，最后通過捕集及分級得到超細粉體蠟，超臨界二氧化碳與聚合物蠟不是溶劑與溶質的關系，而是乳液的兩相，避免了蠟在超臨界二氧化碳中溶解度低且溶解慢的問題。聚合物蠟為在大于玻璃化溫度、以及小于熔點溫度的溫度區間中具有晶體松弛轉變特征的聚合物蠟，當溫度大于聚合物的玻璃化溫度時，其熱膨脹系數突然增大，且熔體粘度低，與超臨界二氧化碳的相容性好；在聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界二氧化碳形成兩相或多相微分散體系時，加入乳化劑，乳化劑的一端含有與超臨界二氧化碳親和的基團、另一端為與制備的超細粉粒聚合物親和的鏈段，可大幅度降低聚合物與超臨界二氧化碳之間的界面張力，使超臨界二氧化碳和聚合物熔體，在有或沒有外力的作用下，形成均勻的乳液。本發明采用的高壓均質機等作為耐高壓的部件，其余的均為常壓設備，在工程實現上簡單易行，便于工業化、成本低，并且提高了生產效率；使用該制備方法生產的超細粉體蠟的粉體粒度為5 10um，適合大多數涂料及油墨的應用。
具體實施例方式下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。實施例本發明所述的一種聚合物蠟超細粉體的制備方法的實施例，包括以下步驟(I)熔融聚合物蠟；(2)將所述聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界二氧化碳形成兩相或多相微分散體系;(3)將所述兩相或多相微分散體系送至高壓均質機的剪切噴出口 ；(4)捕集及分級聚合物蠟超細粉體。分散體為一種或多種物質分散在另一種物質中的分散體系。
超臨界二氧化碳是極性的小分子物質，對大分子聚合物沒有溶解能力，但其對極性低的碳氫化合物和類脂有機化合物都是親和的。本發明聚合物蠟超細粉體的制備方法通過將熔融狀態下的聚合物蠟和超臨界二氧化碳先形成分散體，再通過分散體送至高壓均質機的剪切噴出口，最后通過捕集及分級得到超細粉體蠟，超臨界二氧化碳與聚合物蠟不是溶劑與溶質的關系，而是乳液的兩相，避免了蠟在超臨界二氧化碳中溶解度低且溶解慢的問題。實際生產應用時，聚合物蠟為在大于玻璃化溫度(Tg)、以及小于熔點溫度(Tm)的溫度區間中具有a c晶體松弛轉變特征的聚合物蠟，當溫度T > Tg時，其熱膨脹系數突然增大，且熔體粘度低，與超臨界二氧化碳的相容性好；聚合物蠟為聚乙烯蠟、聚酰胺蠟、含氟蠟、或費托蠟中的一種或幾種，在本發明實施例中，采用聚乙烯蠟。聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界二氧化碳通過共混、攪拌、以及剪切形成兩相或多相微分散體系，連續相可以是聚合物熔體，也可以是超臨界二氧化碳。超臨界二氧化碳對極性低的碳氫化合物和類脂有機化合物，如酯、醚、內酯類、環氧化合物等，都是親和的。多數烴類聚合物與超臨界二氧化碳親和，酯化明顯增加超臨界二氧化碳的親和度。在聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界二氧化碳形成兩相或多相微分散體系時，加入乳化劑，乳化劑的一端含有與超臨界二氧化碳親和的基團、另一端為與制備的超細粉粒聚合物親和的鏈段，即雙親物質，如聚1-1 二氫醛氟代辛基丙烯酸酯F0A、有機硅烷等，即乳化劑為硅烷類乳化劑、或含氟支鏈烴類乳化劑中的一種或兩種，本實施例采用F0A。使用乳化劑可大幅度降低聚合物與超臨界二氧化碳之間的界面張力，使超臨界二氧化碳和聚合物熔體，在有或沒有外力的作用下，形成均勻的乳液。也可以添加助乳化劑，其協同作用使超臨界二氧化碳與聚合物熔體界面張力降至極低、或出現負值，如含氟烴。在本法中，對作為乳化劑和助乳化劑的物質有如下的附加要求(I)在制備乳液時起乳化作用，而在經剪切噴出成為超細粉體之后，能與二氧化碳一起揮發而不殘留在析出的超細粉體中；(2)成粉后不能與二氧化碳一起揮發，而是作為一種表面處理劑包覆或偶聯在超細粉體表面，有益于超細粉體分散或改善超細粉體性能；(3)在超細粉體的制備過程中以及后續的使用過程中不發生化學反應和促使化學反應的發生，如引起交聯、裂解、吸附等。在高壓(大于二氧化碳臨界壓力的壓力，本發明實施例指大于20MPa的壓力)推動下將所述兩相或多相微分散體系送至高壓均質機的剪切噴出口，超臨界二氧化碳急速膨脹，吸收大量熱；同時，含聚合物熔體的微分散體在進入剪切噴口之前一直保持高壓和熔融狀態，只有在進入剪切噴出口才降溫到Tm以下、Tg以上的特殊溫度段，此時處于a c晶體松弛狀態的微分散體瞬時被剪切、膨脹、沖擊、冷卻成為超細粉體顆粒，彌漫在新生的二氧化碳氣體中。本實施例采用的高壓均質機等作為耐高壓的部件，其余的均為常壓設備，在工程實現上簡單易行，便于工業化、成本低，并且提高了生產效率；使用該制備方法生產的超細粉體蠟的粉體粒度為5 10um，適合大多數涂料及油墨的應用。本實施例中，采用以下材料通過本法制備超細粉體蠟 采用高純度液態二氧化碳，其臨界條件為臨界溫度為31.06°C，臨界壓力為7. 39MPa，臨界密度為 0. 448g/cm3 ；分子量5000、140°C熔體粘度20厘泊的聚乙烯蠟100份，FOA 2份，二氧化碳10份，在140°C和20Mpa乳化95°C，32Mpa下剪切噴出，分級得產品，如表I所示。表I超細粉體蠟性狀
權利要求
1.一種聚合物蠟超細粉體的制備方法，其特征是，包括以下步驟 熔融聚合物蠟； 將所述聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界ニ氧化碳形成兩相或多相微分散體系； 將所述兩相或多相微分散體系送至高壓均質機的剪切噴出ロ； 捕集及分級聚合物蠟超細粉體。
2.根據權利要求I所述的ー種聚合物蠟超細粉體的制備方法，其特征是所述聚合物蠟為在大于玻璃化溫度、以及小于熔點溫度的溫度區間中具有晶體松弛轉變特征的聚合物臘。
3.根據權利要求I或2所述的ー種聚合物蠟超細粉體的制備方法，其特征是所述聚合物蠟為聚こ烯蠟、聚酰胺蠟、含氟蠟、或費托蠟中的ー種或幾種。
4.根據權利要求I所述的ー種聚合物蠟超細粉體的制備方法，其特征是所述聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界ニ氧化碳通過共混、攪拌、以及剪切形成兩相或多相微分散體系。
5.根據權利要求I所述的ー種聚合物蠟超細粉體的制備方法，其特征是在所述聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界ニ氧化碳形成兩相或多相微分散體系時，加入乳化剤。
6.根據權利要求5所述的ー種聚合物蠟超細粉體的制備方法，其特征是所述乳化劑的一端含有與所述超臨界ニ氧化碳親和的基團、另一端為與制備的超細粉粒聚合物親和的鏈段。
7.根據權利要求6所述的ー種聚合物蠟超細粉體的制備方法，其特征是所述乳化劑為硅烷類乳化剤、或含氟支鏈烴類乳化劑中的ー種或兩種。
8.根據權利要求I所述的ー種聚合物蠟超細粉體的制備方法，其特征是在大于ニ氧化碳臨界壓カ的壓カ推動下將所述兩相或多相微分散體系送至高壓均質機的剪切噴出ロ。
全文摘要
本發明涉及超細粉體制備領域，公開了一種聚合物蠟超細粉體的制備方法，包括以下步驟熔融聚合物蠟；將所述聚合物蠟在熔融狀態下與超臨界二氧化碳形成兩相或多相微分散體系；將所述兩相或多相微分散體系送至高壓均質機的剪切噴出口；捕集及分級聚合物蠟超細粉體。本發明的目的是提供一種聚合物蠟超細粉體的制備方法，通過將聚合物蠟和超臨界二氧化碳先形成分散體，再通過分散體生產超細粉體蠟，避免了蠟在超臨界二氧化碳中溶解度低且溶解慢的問題。
文檔編號C09D191/06GK102649845SQ201110048070
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者于天詩 申請人:南京天詩實驗微粉有限公司