三种添加剂对复合植物蜡性能的影响

李宝林, 李桂华, 毛程鑫, 李阿萍

（1. 江西省油相材料工程技术研究中心，江西 抚州 344200; 2. 河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001;3. 江西抚州国泰特种化工有限责任公司，江西 抚州 344200）

三种添加剂对复合植物蜡性能的影响

李宝林1,3, 李桂华2, 毛程鑫3, 李阿萍3

（1. 江西省油相材料工程技术研究中心，江西 抚州 344200; 2. 河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001;3. 江西抚州国泰特种化工有限责任公司，江西 抚州 344200）

以聚乙烯蜡、软质微晶蜡和硬质微晶蜡为稳定剂，用量为 0%～20%，添加到复合植物蜡中，测定其基本物理性能(针入度、滴点、运动粘度)的变化。实验结果表明，3种稳定剂加入量在0%～20%范围内：聚乙烯蜡对复合植物蜡的运动粘度和针入度的影响相对较小，变化比较平缓，当添加量为20%时，滴点增加了5 ℃；软质微晶蜡对复合植物蜡的运动粘度、针入度的影响较大，当添加量为 20%时，运动粘度整体下降 2.7 mm2/s、针入度降了2.7 mm；硬质微晶蜡对复合植物蜡的运动粘度影响较小，而针入度、滴点的变化幅度较大，当添加量为20%时，针入度减小了3.2 mm，滴点提高了16 ℃，硬质微晶蜡能很大程度的提升复合植物蜡的硬度和滴点。

复合植物蜡；稳定剂；运动粘度；针入度；滴点

随着石油和煤炭等石化资源的日益枯竭以及人们环保意识的增强，寻找以植物蜡等可再生资源替代石蜡等产品应用于化工等生产领域，已逐渐成为科技工作者的研究焦点。复合植物蜡是一类以一种或多种植物蜡为基料，辅以添加植物酯调和而成的混合物。复合植物蜡具有和石蜡或石油复合蜡产品相似的性质，且环保可再生，在一定程度上能替代石蜡或石油复合蜡等石化产品应用于民爆行业。

石蜡用添加剂主要有树脂、合成蜡或天然蜡、无机填料、功能添加剂、油和橡胶等几大类。李玉庆[1]等以聚乙烯蜡和硬脂酸为添加剂，对石蜡进行了改性研究，实验表明聚乙烯蜡和硬脂酸均能对石蜡产生一定的影响。黄玉秋[2]等采用两种不同牌号的聚乙烯蜡对 58#石蜡进行物理改性，提高了滴熔点，硬度和粘度，改变了石蜡的微晶结构。陆鸿[3]等对石蜡中添加动物蜡、植物蜡、矿物蜡和合成蜡后物理性质的改变进行了研究，他们通过运用统计分析，将添加剂进行了分组。

本实验中主要是采用聚乙烯蜡、软质微晶蜡和硬质微晶蜡对复合植物蜡进行物理改性，改善复合植物蜡的运动粘度、针入度、滴点等常规物理指标，不涉及到具体应用，为制备植物型炸药专用复合蜡或其他特种蜡提供一个基础研究和方向。

1 实验部分

1.1 实验原料

植物蜡B，植物酯C，植物酯H，植物酯J，软质微晶蜡，硬质微晶蜡，聚乙烯蜡。

1.2 实验仪器

SYD-2801C 针入度试验器，上海昌吉地质仪器有限公司； SYD-265B石油产品运动粘度测定器，上海昌吉地质仪器有限公司；SYD-270A 润滑脂滴点试验器，上海昌吉地质仪器有限公司；SZCL-2数显智能控温磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司。

1.3 实验方法

将植物蜡B、植物酯H、植物酯C按照B∶C∶H=40∶40∶20，外加3%植物酯J比例复配，再按照0%、1%、2%、3%、4%、5%、10%、15%、20%的比例添加稳定剂，在SZCL-2数显智能控温磁力搅拌器上，控温在95℃，加热混匀搅拌30 min，进行运动粘度、针入度和滴点的测定。

针入度测定参照 GB/T 4509，粘度测定参照GB/T 265，滴点测定参照 SH/T 0800。

2 实验结果

2.1 聚乙烯蜡对复合植物蜡性能的影响

聚乙烯蜡的颜色多为淡黄色或白色，形状为块状、粉末状或片状[4]，相对分子质量 1 000～4 000[5]，熔点大于90 ℃，具有硬度大、软化点高、熔融黏度低等特点，与其它种类的蜡有很好的相容性[6]，可以用作添加剂。聚乙烯蜡的性能指标见表1。

表1 聚乙烯蜡性能指标Table 1 The performance indexes of polyethylene wax

表2 聚乙烯蜡添加量对复合植物蜡性能的影响Table 2 Effect of polyethylene wax additive amount on the performance of compound plant wax

图1 聚乙烯蜡-复合植物蜡粘度数学模型Fig.1 Mathematical model of the polyethylene wax-compound plant wax viscosity

图2 聚乙烯蜡-复合植物蜡针入度数学模型Fig.2 Mathematical model of the polyethylene wax-compound plant wax penetration

图3 聚乙烯蜡-复合植物蜡滴点数学模型Fig.3 Mathematical model of the polyethylene wax-compound plant wax drop point

聚乙烯蜡添加量对复合植物蜡物理性能指标的影响见表2所示，图1、2、3分别为运动粘度、针入度和滴点变化的数学建模图。

表2为复合植物蜡中添加了不同比例聚乙烯蜡后，其运动粘度、针入度和滴点的变化，对表2中的数据进行数学建模得出模型曲线如图 1、2和 3所示，其中实线为局部加和曲线、虚线为拟合函数曲线，若拟合曲线在加和曲线上部，表示呈现协同作用；若拟合曲线在加和曲线下部，表示呈现对抗效应；若拟合曲线与加和曲线重合，则表示为加和作用[2]。

由图1、2、3可知，添加聚乙烯蜡对复合植物蜡的运动粘度、滴点和硬度都有所改变，其中运动粘度呈现出随着聚乙烯蜡的增加而减小的趋势，当聚乙烯蜡的添加量为 5%时，运动粘度降低 0.7 mm2/s，当添加量为 20%时，运动粘度下降了 1.2 mm2/s，在一定程度上也改善了复合植物蜡的运动粘度。由于聚乙烯蜡属于高硬度的聚合物，由图2可知随着聚乙烯蜡添加量的增加，复合植物蜡的针入度减小，硬度变大；在聚乙烯蜡添加量为 4%时，针入度降低了1 mm，添加到20%时，针入度下降2 mm。由图3可知滴点的变化呈现出协同作用，由于混合物存在共熔点，所以在聚乙烯蜡添加量较少的情况下，滴点变化不明显；聚乙烯蜡的添加量在5%以内时，滴点会有1 ℃的变化，但基本上处于稳定状态；当添加量为20%时，滴点增加了5 ℃。

2.2 软质微晶蜡对复合植物蜡性能的影响

软质微晶蜡具有极佳的可塑性、延展性、持油性、结晶细腻、耐热耐寒，无毒无味，广泛应用于化妆品、雕塑、医药、铸造、电子等行业。本文把它作为稳定剂添加到复合植物蜡中以改变其基本物理指标，软质微晶蜡的性能指标如表3所示。

表3 软质微晶蜡性能指标Table 3 The performance indexes of soft microcrystalline wax

软质微晶蜡添加量对复合植物蜡物理性能指标的影响如表4所示，图4、5、6分别为运动粘度、针入度和滴点变化的数学建模图。

表4 软质微晶蜡添加量对复合植物蜡性能的影响Table 4 Effect of soft microcrystalline wax additive amount on the performance of compound plant wax

图4 软质微晶蜡-复合植物蜡粘度数学模型Fig.4 Mathematical model of the soft microcrystalline wax -compound plant wax viscosity

图5 软质微晶蜡-复合植物蜡针入度数学模型Fig.5 Mathematical model of the soft microcrystalline wax -compound plant wax penetration

图6 软质微晶蜡-复合植物蜡滴点数学模型Fig.6 Mathematical model of the soft microcrystalline wax -compound plant wax drop point

由图4、5、6可知，添加软质微晶蜡对复合植物蜡运动粘度的影响为协同效应，当软质微晶蜡添加量为20%时，运动粘度整体下降了2.7 mm2/s，下降幅度较大。针入度的变化呈现加和作用，随着软质微晶蜡添加量的增加，复合植物蜡的硬度增加，针入度呈现出逐渐减小的趋势，且下降幅度比较大：当添加量为5%时，针入度降了0.7 mm，当添加量为20%时，针入度降了2.7 mm。由此可知软质微晶蜡能明显提高复合植物蜡的硬度。滴点的变化为对抗效应，呈现出增加趋势但改变幅度不大，当添加量为20%时，滴点增加了5 ℃。

2.3 硬质微晶蜡对复合植物蜡性能的影响

硬质微晶蜡是一种近似微晶性质的精制合成蜡，主要由 C30-50的环烷烃和少量的正、异构烷烃组成，它们有高熔点和无定形的特点。光泽好，色泽浅，其结构紧密，坚而滑润，能与各种天然蜡互熔，并能提高其低度蜡的熔点，改进粗性蜡的性能。硬质微晶蜡有很好的吸油性能，可和多种溶剂、蜡类形成稳定、均匀的膏体，并有乳化性。硬质微晶蜡对于发展配蜡、特种蜡和热熔粘化剂等起着很大作用，具有巨大的市场潜力[7]。本文将硬质微晶蜡作为稳定剂进行添加研究，其基本物理性能指标如表5所示。

表5 硬质微晶蜡性能指标Table 3 The performance indexes of microcrystalline wax

硬质微晶蜡的添加量对复合植物蜡物理性能指标的影响如表6所示，图7、8、9分别为运动粘度、针入度和滴点变化的数学建模图。

表6 硬质微晶蜡添加量对复合植物蜡性能的影响Table 6 Effect of microcrystalline wax additive amount on the performance of compound plant wax

图7 硬质微晶蜡-复合植物蜡粘度数学模型Fig.7 Mathematical model of the microcrystalline wax-compound plant wax viscosity

图8 硬质微晶蜡-复合植物蜡针入度数学模型Fig.8 Mathematical model of the microcrystalline wax-compound plant wax penetration

图9 硬质微晶蜡-复合植物蜡滴点数学模型Fig.9 Mathematical model of the microcrystalline wax -compound plant wax drop point

由上表6和图7可以看出，运动粘度变化呈现协同作用，随着硬质微晶蜡添加量的增大，复合植物蜡的运动粘度逐渐下降，但幅度不大：添加量为20%时，运动粘度下降了约1 mm2/s。由图8可知，随着硬质微晶蜡添加量的增加，针入度呈现出加和作用，逐渐减小且幅度较大，当添加量为20%时，针入度减小了约3.2 m。图9表示的是滴点的变化，可知滴点的变化呈现对抗作用，在硬质微晶蜡添加量20%以内，变化幅度较大，当添加量为20%时，滴点增加了 16 ℃。所以，硬质微晶蜡能很大程度的提升复合植物蜡的滴点。

3 结 论

在复合植物蜡中，通过添加聚乙烯蜡、软质微晶蜡和硬质微晶蜡三种稳定剂，研究发现这三种稳定剂在一定程度上都能改善复合植物蜡的滴点、运动粘度和针入度等基本物理性能。

添加聚乙烯蜡对复合植物蜡的运动粘度和针入度呈现出对抗效应，都是逐渐减小的趋势，但变化幅度不大；当添加量为 20%时，运动粘度下降 1.2 mm2/s，针入度下降2 mm。滴点的变化呈现出协同作用，变化比较平缓，添加量为5%以内基本稳定，当添加量为20%时，增加了5 ℃。

添加软质微晶蜡对复合植物蜡的运动粘度变化呈现出协同作用，且改变幅度较大；添加量在5%以内，运动粘度下降约0.7 mm2/s，当添加量为20%时，运动粘度下降2.7 mm2/s。针入度的变化则呈现出加和作用，且改变幅度较大，添加量在5%以内，针入度下降约1.7 mm，当添加量为20%时，针入度下降了3 mm。在滴点方面呈现对抗效应，对滴点的改观作用不大，当添加量为20%时，滴点增加5℃。

硬质微晶蜡的添加对复合植物蜡的运动粘度变化呈现出协同作用，运动粘度随着添加量的增加逐渐减小，但变化幅度不大，当添加量为20%时，运动粘度下降了1 mm2/s。针入度的变化呈现加和作用，且逐渐减小，幅度较大，当添加量为20%时，针入度减小了3.2 mm，从一定程度上增加了复合植物蜡的硬度。硬质微晶蜡对复合植物蜡的滴点改善比较明显，随着硬质微晶蜡添加量的增加，滴点的变化呈现出对抗作用，且逐渐增加，幅度较大，当添加量为20%时，滴点提高了16℃，所以硬质微晶蜡能很大程度的提升复合植物蜡的硬度和滴点。

［1］李玉庆,陈文艺,崔蕊,等.复合添加剂对石蜡性能影响的研究[J].当代化工,2012,41(4):342-344.

［2］ 黄玉秋,祁盛杰.两种聚乙烯蜡对石蜡物理性能的影响[G].化工文摘,2008-5-30.

［3］ 路宏,佟毅.添加剂对石蜡物理改性的分类研究[J].石油化工高等学校学报,2005,1(18):83-87.

［4］翟德清,山红红.石油加工概论[M].东营：石油大学出版社,1996,273-279.

［5］ 盛兴.聚乙烯蜡、聚氧化聚乙烯蜡生产应用及其粘均分子量的测定[J].湖北化工，1998,6:34-35.

［6］ 张振亮，王禹，项素云,常素芹.聚乙烯蜡的性能与应用[J].塑料科技，2002，6:50-53.

［7］ 周传雷.微晶蜡现状及发展[J].化学工程师,2006,6:38-39.

沈阳工业大学科研成果介绍模块化智能型农村污水处理设备

适用范围：

农村污水、宾馆园区生活污水参照标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）。

技术优势：

主体采用 A/O及 MBR组合工艺，添加高效改性填料及低温菌剂强化生物处理效果；设备采用模块化结构，可任意组合，安装快捷，APP智能远程控制，无需值守；采用独特流道设计，箱内无机械动力设备，能耗 0.3-0.5kW•h/m3污水，无需添加药剂。

联系人：梁吉艳

电话：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

江西省科技厅对外科技合作项目，项目号：20151BDH80056。

2017-08-24

李宝林（1986-），男，湖南永州人，工程师，硕士，2016年毕业于河南工业大学食品工程专业，研究方向：工业炸药新型油相材料及工艺技术。E-mail：410651673@qq.com。

李桂华（1952-），男，教授，硕士研究生导师，研究方向：植物油脂和植物蛋白的综合研究。E-mail：lgh5212@163.com。