李寶林, 李桂華, 毛程鑫, 李阿萍

（1. 江西省油相材料工程技術(shù)研究中心，江西 撫州 344200; 2. 河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001;3. 江西撫州國泰特種化工有限責(zé)任公司，江西 撫州 344200）

三種添加劑對復(fù)合植物蠟性能的影響

李寶林1,3, 李桂華2, 毛程鑫3, 李阿萍3

（1. 江西省油相材料工程技術(shù)研究中心，江西 撫州 344200; 2. 河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001;3. 江西撫州國泰特種化工有限責(zé)任公司，江西 撫州 344200）

以聚乙烯蠟、軟質(zhì)微晶蠟和硬質(zhì)微晶蠟為穩(wěn)定劑，用量為 0%～20%，添加到復(fù)合植物蠟中，測定其基本物理性能(針入度、滴點、運動粘度)的變化。實驗結(jié)果表明，3種穩(wěn)定劑加入量在0%～20%范圍內(nèi)：聚乙烯蠟對復(fù)合植物蠟的運動粘度和針入度的影響相對較小，變化比較平緩，當(dāng)添加量為20%時，滴點增加了5 ℃；軟質(zhì)微晶蠟對復(fù)合植物蠟的運動粘度、針入度的影響較大，當(dāng)添加量為 20%時，運動粘度整體下降 2.7 mm2/s、針入度降了2.7 mm；硬質(zhì)微晶蠟對復(fù)合植物蠟的運動粘度影響較小，而針入度、滴點的變化幅度較大，當(dāng)添加量為20%時，針入度減小了3.2 mm，滴點提高了16 ℃，硬質(zhì)微晶蠟?zāi)芎艽蟪潭鹊奶嵘龔?fù)合植物蠟的硬度和滴點。

復(fù)合植物蠟；穩(wěn)定劑；運動粘度；針入度；滴點

隨著石油和煤炭等石化資源的日益枯竭以及人們環(huán)保意識的增強，尋找以植物蠟等可再生資源替代石蠟等產(chǎn)品應(yīng)用于化工等生產(chǎn)領(lǐng)域，已逐漸成為科技工作者的研究焦點。復(fù)合植物蠟是一類以一種或多種植物蠟為基料，輔以添加植物酯調(diào)和而成的混合物。復(fù)合植物蠟具有和石蠟或石油復(fù)合蠟產(chǎn)品相似的性質(zhì)，且環(huán)?？稍偕?，在一定程度上能替代石蠟或石油復(fù)合蠟等石化產(chǎn)品應(yīng)用于民爆行業(yè)。

石蠟用添加劑主要有樹脂、合成蠟或天然蠟、無機填料、功能添加劑、油和橡膠等幾大類。李玉慶[1]等以聚乙烯蠟和硬脂酸為添加劑，對石蠟進行了改性研究，實驗表明聚乙烯蠟和硬脂酸均能對石蠟產(chǎn)生一定的影響。黃玉秋[2]等采用兩種不同牌號的聚乙烯蠟對 58#石蠟進行物理改性，提高了滴熔點，硬度和粘度，改變了石蠟的微晶結(jié)構(gòu)。陸鴻[3]等對石蠟中添加動物蠟、植物蠟、礦物蠟和合成蠟后物理性質(zhì)的改變進行了研究，他們通過運用統(tǒng)計分析，將添加劑進行了分組。

本實驗中主要是采用聚乙烯蠟、軟質(zhì)微晶蠟和硬質(zhì)微晶蠟對復(fù)合植物蠟進行物理改性，改善復(fù)合植物蠟的運動粘度、針入度、滴點等常規(guī)物理指標(biāo)，不涉及到具體應(yīng)用，為制備植物型炸藥專用復(fù)合蠟或其他特種蠟提供一個基礎(chǔ)研究和方向。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

植物蠟B，植物酯C，植物酯H，植物酯J，軟質(zhì)微晶蠟，硬質(zhì)微晶蠟，聚乙烯蠟。

1.2 實驗儀器

SYD-2801C 針入度試驗器，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司； SYD-265B石油產(chǎn)品運動粘度測定器，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；SYD-270A 潤滑脂滴點試驗器，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；SZCL-2數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司。

1.3 實驗方法

將植物蠟B、植物酯H、植物酯C按照B∶C∶H=40∶40∶20，外加3%植物酯J比例復(fù)配，再按照0%、1%、2%、3%、4%、5%、10%、15%、20%的比例添加穩(wěn)定劑，在SZCL-2數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器上，控溫在95℃，加熱混勻攪拌30 min，進行運動粘度、針入度和滴點的測定。

針入度測定參照 GB/T 4509，粘度測定參照GB/T 265，滴點測定參照 SH/T 0800。

2 實驗結(jié)果

2.1 聚乙烯蠟對復(fù)合植物蠟性能的影響

聚乙烯蠟的顏色多為淡黃色或白色，形狀為塊狀、粉末狀或片狀[4]，相對分子質(zhì)量 1 000～4 000[5]，熔點大于90 ℃，具有硬度大、軟化點高、熔融黏度低等特點，與其它種類的蠟有很好的相容性[6]，可以用作添加劑。聚乙烯蠟的性能指標(biāo)見表1。

表1 聚乙烯蠟性能指標(biāo)Table 1 The performance indexes of polyethylene wax

表2 聚乙烯蠟添加量對復(fù)合植物蠟性能的影響Table 2 Effect of polyethylene wax additive amount on the performance of compound plant wax

圖1 聚乙烯蠟-復(fù)合植物蠟粘度數(shù)學(xué)模型Fig.1 Mathematical model of the polyethylene wax-compound plant wax viscosity

圖2 聚乙烯蠟-復(fù)合植物蠟針入度數(shù)學(xué)模型Fig.2 Mathematical model of the polyethylene wax-compound plant wax penetration

圖3 聚乙烯蠟-復(fù)合植物蠟滴點數(shù)學(xué)模型Fig.3 Mathematical model of the polyethylene wax-compound plant wax drop point

聚乙烯蠟添加量對復(fù)合植物蠟物理性能指標(biāo)的影響見表2所示，圖1、2、3分別為運動粘度、針入度和滴點變化的數(shù)學(xué)建模圖。

表2為復(fù)合植物蠟中添加了不同比例聚乙烯蠟后，其運動粘度、針入度和滴點的變化，對表2中的數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)建模得出模型曲線如圖 1、2和 3所示，其中實線為局部加和曲線、虛線為擬合函數(shù)曲線，若擬合曲線在加和曲線上部，表示呈現(xiàn)協(xié)同作用；若擬合曲線在加和曲線下部，表示呈現(xiàn)對抗效應(yīng)；若擬合曲線與加和曲線重合，則表示為加和作用[2]。

由圖1、2、3可知，添加聚乙烯蠟對復(fù)合植物蠟的運動粘度、滴點和硬度都有所改變，其中運動粘度呈現(xiàn)出隨著聚乙烯蠟的增加而減小的趨勢，當(dāng)聚乙烯蠟的添加量為 5%時，運動粘度降低 0.7 mm2/s，當(dāng)添加量為 20%時，運動粘度下降了 1.2 mm2/s，在一定程度上也改善了復(fù)合植物蠟的運動粘度。由于聚乙烯蠟屬于高硬度的聚合物，由圖2可知隨著聚乙烯蠟添加量的增加，復(fù)合植物蠟的針入度減小，硬度變大；在聚乙烯蠟添加量為 4%時，針入度降低了1 mm，添加到20%時，針入度下降2 mm。由圖3可知滴點的變化呈現(xiàn)出協(xié)同作用，由于混合物存在共熔點，所以在聚乙烯蠟添加量較少的情況下，滴點變化不明顯；聚乙烯蠟的添加量在5%以內(nèi)時，滴點會有1 ℃的變化，但基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)添加量為20%時，滴點增加了5 ℃。

2.2 軟質(zhì)微晶蠟對復(fù)合植物蠟性能的影響

軟質(zhì)微晶蠟具有極佳的可塑性、延展性、持油性、結(jié)晶細(xì)膩、耐熱耐寒，無毒無味，廣泛應(yīng)用于化妝品、雕塑、醫(yī)藥、鑄造、電子等行業(yè)。本文把它作為穩(wěn)定劑添加到復(fù)合植物蠟中以改變其基本物理指標(biāo)，軟質(zhì)微晶蠟的性能指標(biāo)如表3所示。

表3 軟質(zhì)微晶蠟性能指標(biāo)Table 3 The performance indexes of soft microcrystalline wax

軟質(zhì)微晶蠟添加量對復(fù)合植物蠟物理性能指標(biāo)的影響如表4所示，圖4、5、6分別為運動粘度、針入度和滴點變化的數(shù)學(xué)建模圖。

表4 軟質(zhì)微晶蠟添加量對復(fù)合植物蠟性能的影響Table 4 Effect of soft microcrystalline wax additive amount on the performance of compound plant wax

圖4 軟質(zhì)微晶蠟-復(fù)合植物蠟粘度數(shù)學(xué)模型Fig.4 Mathematical model of the soft microcrystalline wax -compound plant wax viscosity

圖5 軟質(zhì)微晶蠟-復(fù)合植物蠟針入度數(shù)學(xué)模型Fig.5 Mathematical model of the soft microcrystalline wax -compound plant wax penetration

圖6 軟質(zhì)微晶蠟-復(fù)合植物蠟滴點數(shù)學(xué)模型Fig.6 Mathematical model of the soft microcrystalline wax -compound plant wax drop point

由圖4、5、6可知，添加軟質(zhì)微晶蠟對復(fù)合植物蠟運動粘度的影響為協(xié)同效應(yīng)，當(dāng)軟質(zhì)微晶蠟添加量為20%時，運動粘度整體下降了2.7 mm2/s，下降幅度較大。針入度的變化呈現(xiàn)加和作用，隨著軟質(zhì)微晶蠟添加量的增加，復(fù)合植物蠟的硬度增加，針入度呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢，且下降幅度比較大：當(dāng)添加量為5%時，針入度降了0.7 mm，當(dāng)添加量為20%時，針入度降了2.7 mm。由此可知軟質(zhì)微晶蠟?zāi)苊黠@提高復(fù)合植物蠟的硬度。滴點的變化為對抗效應(yīng)，呈現(xiàn)出增加趨勢但改變幅度不大，當(dāng)添加量為20%時，滴點增加了5 ℃。

2.3 硬質(zhì)微晶蠟對復(fù)合植物蠟性能的影響

硬質(zhì)微晶蠟是一種近似微晶性質(zhì)的精制合成蠟，主要由 C30-50的環(huán)烷烴和少量的正、異構(gòu)烷烴組成，它們有高熔點和無定形的特點。光澤好，色澤淺，其結(jié)構(gòu)緊密，堅而滑潤，能與各種天然蠟互熔，并能提高其低度蠟的熔點，改進粗性蠟的性能。硬質(zhì)微晶蠟有很好的吸油性能，可和多種溶劑、蠟類形成穩(wěn)定、均勻的膏體，并有乳化性。硬質(zhì)微晶蠟對于發(fā)展配蠟、特種蠟和熱熔粘化劑等起著很大作用，具有巨大的市場潛力[7]。本文將硬質(zhì)微晶蠟作為穩(wěn)定劑進行添加研究，其基本物理性能指標(biāo)如表5所示。

表5 硬質(zhì)微晶蠟性能指標(biāo)Table 3 The performance indexes of microcrystalline wax

硬質(zhì)微晶蠟的添加量對復(fù)合植物蠟物理性能指標(biāo)的影響如表6所示，圖7、8、9分別為運動粘度、針入度和滴點變化的數(shù)學(xué)建模圖。

表6 硬質(zhì)微晶蠟添加量對復(fù)合植物蠟性能的影響Table 6 Effect of microcrystalline wax additive amount on the performance of compound plant wax

圖7 硬質(zhì)微晶蠟-復(fù)合植物蠟粘度數(shù)學(xué)模型Fig.7 Mathematical model of the microcrystalline wax-compound plant wax viscosity

圖8 硬質(zhì)微晶蠟-復(fù)合植物蠟針入度數(shù)學(xué)模型Fig.8 Mathematical model of the microcrystalline wax-compound plant wax penetration

圖9 硬質(zhì)微晶蠟-復(fù)合植物蠟滴點數(shù)學(xué)模型Fig.9 Mathematical model of the microcrystalline wax -compound plant wax drop point

由上表6和圖7可以看出，運動粘度變化呈現(xiàn)協(xié)同作用，隨著硬質(zhì)微晶蠟添加量的增大，復(fù)合植物蠟的運動粘度逐漸下降，但幅度不大：添加量為20%時，運動粘度下降了約1 mm2/s。由圖8可知，隨著硬質(zhì)微晶蠟添加量的增加，針入度呈現(xiàn)出加和作用，逐漸減小且幅度較大，當(dāng)添加量為20%時，針入度減小了約3.2 m。圖9表示的是滴點的變化，可知滴點的變化呈現(xiàn)對抗作用，在硬質(zhì)微晶蠟添加量20%以內(nèi)，變化幅度較大，當(dāng)添加量為20%時，滴點增加了 16 ℃。所以，硬質(zhì)微晶蠟?zāi)芎艽蟪潭鹊奶嵘龔?fù)合植物蠟的滴點。

3 結(jié) 論

在復(fù)合植物蠟中，通過添加聚乙烯蠟、軟質(zhì)微晶蠟和硬質(zhì)微晶蠟三種穩(wěn)定劑，研究發(fā)現(xiàn)這三種穩(wěn)定劑在一定程度上都能改善復(fù)合植物蠟的滴點、運動粘度和針入度等基本物理性能。

添加聚乙烯蠟對復(fù)合植物蠟的運動粘度和針入度呈現(xiàn)出對抗效應(yīng)，都是逐漸減小的趨勢，但變化幅度不大；當(dāng)添加量為 20%時，運動粘度下降 1.2 mm2/s，針入度下降2 mm。滴點的變化呈現(xiàn)出協(xié)同作用，變化比較平緩，添加量為5%以內(nèi)基本穩(wěn)定，當(dāng)添加量為20%時，增加了5 ℃。

添加軟質(zhì)微晶蠟對復(fù)合植物蠟的運動粘度變化呈現(xiàn)出協(xié)同作用，且改變幅度較大；添加量在5%以內(nèi)，運動粘度下降約0.7 mm2/s，當(dāng)添加量為20%時，運動粘度下降2.7 mm2/s。針入度的變化則呈現(xiàn)出加和作用，且改變幅度較大，添加量在5%以內(nèi)，針入度下降約1.7 mm，當(dāng)添加量為20%時，針入度下降了3 mm。在滴點方面呈現(xiàn)對抗效應(yīng)，對滴點的改觀作用不大，當(dāng)添加量為20%時，滴點增加5℃。

硬質(zhì)微晶蠟的添加對復(fù)合植物蠟的運動粘度變化呈現(xiàn)出協(xié)同作用，運動粘度隨著添加量的增加逐漸減小，但變化幅度不大，當(dāng)添加量為20%時，運動粘度下降了1 mm2/s。針入度的變化呈現(xiàn)加和作用，且逐漸減小，幅度較大，當(dāng)添加量為20%時，針入度減小了3.2 mm，從一定程度上增加了復(fù)合植物蠟的硬度。硬質(zhì)微晶蠟對復(fù)合植物蠟的滴點改善比較明顯，隨著硬質(zhì)微晶蠟添加量的增加，滴點的變化呈現(xiàn)出對抗作用，且逐漸增加，幅度較大，當(dāng)添加量為20%時，滴點提高了16℃，所以硬質(zhì)微晶蠟?zāi)芎艽蟪潭鹊奶嵘龔?fù)合植物蠟的硬度和滴點。

［1］李玉慶,陳文藝,崔蕊,等.復(fù)合添加劑對石蠟性能影響的研究[J].當(dāng)代化工,2012,41(4):342-344.

［2］ 黃玉秋,祁盛杰.兩種聚乙烯蠟對石蠟物理性能的影響[G].化工文摘,2008-5-30.

［3］ 路宏,佟毅.添加劑對石蠟物理改性的分類研究[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報,2005,1(18):83-87.

［4］翟德清,山紅紅.石油加工概論[M].東營：石油大學(xué)出版社,1996,273-279.

［5］ 盛興.聚乙烯蠟、聚氧化聚乙烯蠟生產(chǎn)應(yīng)用及其粘均分子量的測定[J].湖北化工，1998,6:34-35.

［6］ 張振亮，王禹，項素云,常素芹.聚乙烯蠟的性能與應(yīng)用[J].塑料科技，2002，6:50-53.

［7］ 周傳雷.微晶蠟現(xiàn)狀及發(fā)展[J].化學(xué)工程師,2006,6:38-39.

沈陽工業(yè)大學(xué)科研成果介紹模塊化智能型農(nóng)村污水處理設(shè)備

適用范圍：

農(nóng)村污水、賓館園區(qū)生活污水參照標(biāo)準(zhǔn)：《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）。

技術(shù)優(yōu)勢：

主體采用 A/O及 MBR組合工藝，添加高效改性填料及低溫菌劑強化生物處理效果；設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，可任意組合，安裝快捷，APP智能遠(yuǎn)程控制，無需值守；采用獨特流道設(shè)計，箱內(nèi)無機械動力設(shè)備，能耗 0.3-0.5kW?h/m3污水，無需添加藥劑。

聯(lián)系人：梁吉艷

電話：024-25497158，E-mail：liangjiyan2005@126.com

Effect of Three Kinds of Additives on the Performance of Compound Plant Wax

LI Bao-lin1,3, LI Gui-hua2, MAO Cheng-xin3, LI A-ping3
（1. Oil Phase Materials Engineering Technology Research Center of Jiangxi Province, Jiangxi Fuzhou 344200, China;2. School of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Henan Zhengzhou450001, China;3. Jiangxi Fuzhou Guotai Special Chemical Co.,Ltd.,Jiangxi Fuzhou 344200, China）

With polyethylene wax, soft microcrystalline wax and microcrystalline wax as stabilizing agent, the dosage was 0% ～ 20%, they were added to compound plant wax. Basic physical properties of the wax were determined. The results showed that, the polyethylene wax had little effect on the kinematic viscosity and penetration of composite plant wax, when the adding dosage was 20%, the drop point increased by 5 ℃; the soft microcrystalline wax had great influence on the penetration and kinematic viscosity of composite plant wax, when the dosage was 20%, the kinematic viscosity dropped 2.7 mm2/s in overall, the penetration dropped 2.7 mm; the microcrystalline wax had little effect on kinematic viscosity of the composite plant wax, but had great influence on the penetration and drop point, when the dosage was 20%, the penetration decreased 3.2 mm, the drop point increased by 16 ℃. The microcrystalline wax can greatly enhance the hardness and drop point of compound plant wax.

Composite plant wax; Stabilizing agent; Kinematic viscosity; Penetration; Drop point

TQ 645

A

1671-0460（2017）11-2204-04

江西省科技廳對外科技合作項目，項目號：20151BDH80056。

2017-08-24

李寶林（1986-），男，湖南永州人，工程師，碩士，2016年畢業(yè)于河南工業(yè)大學(xué)食品工程專業(yè)，研究方向：工業(yè)炸藥新型油相材料及工藝技術(shù)。E-mail：410651673@qq.com。

李桂華（1952-），男，教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：植物油脂和植物蛋白的綜合研究。E-mail：lgh5212@163.com。