添加剂对石蜡物理性能影响的研究.pdf

第 4 3卷第 4期 2 0 1 4年 4月 应用化工 Ap p lie d Ch e mica l I n d us t ry Vo 1 43 No 4 Ap r 201 4 添加剂对石蜡物理性能影响的研 究 宋宇翔 杨藏军 吴亮 陈文艺 辽宁石油化工大学 化学与化工环境学部 辽宁 抚顺1 1 3 0 0 1 摘要 采用聚乙烯蜡作为石蜡改性的添加剂 考察了改性工艺条件和添加剂加入量对石蜡性能的影响 结果表 明 最佳改性工艺条件为 改性时间 加热温度和搅拌速度分别为 4 h 1 5 0 和6 0 0 r m in 聚乙烯蜡的加入可以显 著改善石蜡的使用性能 在聚乙烯蜡 的添加量为 0 1 6 时 改性石蜡的滴熔点由5 9 2 上升到 8 8 2 采用 S P S S软件进行线性回归 得出了聚乙烯蜡加入量与石蜡滴熔点 石蜡针入度 2 5 和针入度 3 8 的回归方程 石蜡滴熔点回归方程的显著性值分别为 3 3 0 4 E一 4 9 4 6 8 E一 8 9 4 6 5 E一 7均远小于0 0 5 因此 可认定所建立的 回归方程有效 关键词 石蜡改性 聚乙烯蜡 滴熔点 针人度 中图分类号 T Q 0 2 7 1 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 3 2 0 6 2 0 1 4 0 4 0 6 3 6 0 3 Effe ct o f a d d it iv e s o n t h e p h y s ica l p r o p e r t ie s o f p a r a ffin S O NG Y u x i a n g Y A N G C a n g j u n L i a n g C H E N We n y i D e p a r t me n t o f C h e m is t r y a n d C h e mi cal E n v i r o n me n t L i a o n in g S h ih u a U n iv e r s i t y F u s h u n 1 1 3 0 0 1 C h i n a Ab s t r a ct Us in g p o ly e t h y l e n e wa x a s a dd i t iv e s t o ch a ng e p a r a f fin p e r f o r ma n ce t he imp a ct o f mo d i fi e d p r o ce s s co n d it i o n s a n d a d d it i v e a mo u n t o n p a r a ffi n p e rf o r ma n ce we r e i n v e s t ig a t e d T h e r e s u lt s s h o w e d t h a t t h e mo d ifi e d p r o ce s s co n d it io n we r e a s f o ll o w s mo d ifica t io n t i me h e a t in g t e mp e r a t u r e a n d s t i r r in g s p e e d we r e 4 h 1 5 0 o C a n d 6 0 0 r min Ad d t h e p o l y e t h y le n e w a x ca n s ig n ifi ca n t l y imp r o v e t h e p e rf o rm a n ce o f p a r a ffi n Ad d a b o u t 0 1 6 p o ly e t h y le n e wa x t o the p a r a ffi n f e e d s t o ck ca n i mp r o v e t h e d r o p me lt in g p o in t f r o m 5 9 2 8 8 2 o C Ad o pt i n g t h e S PS S s o f t wa r e t o l in e a r r e g r e s s io n o b t a i n t h e r e g r e s s io n e q u a t io n o f d r o p me lt in g p o in t p e n e t r a t io n 2 5 cc a n d p e n e a t io n 3 8 o n p o ly e t h y le n e w a x co n t e n t T o o b t a in t h e s i g v a lu e o f the r e gre s s io n e q ua t io n f o r d r o p me lt in g p o i nt a r e 3 3 0 4E 一4 9 4 6 8E 一8 9 4 6 5E 一7 a n d t h e y a r e mu ch s ma l le r t h a n 0 0 5 S o t h e r e gre s s io n e q u a t i o n is co n s i d e r e d t o b e v a li d Ke y wo r d s p a r a ffi n mo d ifica t io n p o l y e t hy le ne wa x d r o p me lt in g p o in t p e n e t r a t io n 石蜡是由石油精炼制得的一种矿物蜡 主要由 正构烷烃组成 在常温下通常为白色的半透明固体 无臭无味 粘度低 较硬 质脆 没有延展性 石 油蜡是重要的现代工业化工原料 随着经济和市场 需求相呼应的科学技术的发展 高滴熔点的石蜡需 求越来越多 虽然我 国石蜡 的出 口量居世界首位 但特种蜡的研究 比较薄弱 生产的蜡产品为科技含 量 附加值均不高的初级产品 其主要原因就在于 目 前还缺乏不 同的石蜡加工 工艺及其优化条 件 的选 择 J 因此 无论从数量还是质量都不能满足需 要 J 研制石蜡高附加值产品 进行深加工 提高 石蜡产品的技术含量能进一步提高石蜡产品市场竞 争力 研究石蜡在添加剂的作用下物理性质的变化 趋势是实现石蜡产品创新的重要基础理论研究 因 此 我们通过向石蜡中加入少量的聚乙烯蜡来改善 石蜡的物理性能 以此来提高石蜡的使用范围 聚乙烯蜡具有硬度较 大 熔点较高 滴熔点 9 7 c 软化点比较高等优良性能 与其它种类的蜡 及聚烯烃树脂有 良好 的相容性 可 以在石蜡中添加 一 定量的聚乙烯蜡 增加蜡制品的硬度 提高软化点 和熔点 同时 聚乙烯蜡熔融黏度低等特点 还可改 善石蜡的韧性和黏附性 聚乙烯蜡无腐蚀性 无毒 添加进石蜡产品中也不会危及人的健康 所以 在石 蜡中添加适量的聚乙烯蜡以达到改善石蜡物化性质 的方案具有可行性 收稿日期 2 0 1 3 1 2 1 6 修改稿 日期 2 0 1 3 1 2 2 9 基金项目 辽宁省教育厅项 目 2 0 0 6 3 0 9 0 作者简介 宋宇翔 1 9 8 9一 男 河南新乡人 辽宁石油化工大学硕士研究生 师从陈文艺教授 从事石油添加剂与加工助 剂的研究 电话 1 8 6 4 1 3 6 4 5 8 9 E m a i l 1 8 6 4 1 3 6 4 5 8 9 1 6 3 e o m 第 4期 宋宇翔等 添加剂对石蜡物理性能影响的研究 6 3 7 1 实验部分 1 1 材料与仪器 5 8 石蜡 聚乙烯蜡均为工业级 D F 一 1 0 1 S集热式恒温加热磁力搅拌器 J J 5 O 0型 精密电子天平 Y Q Y型氧气减压器 针人度试验器 1 2实验方法 将一定质量 的石蜡 聚乙烯蜡放人三口瓶 将三 口瓶放人油浴中加热 当瓶 内温度达到 1 5 0 o C时 在氮气密封条件下启动搅拌机开始搅拌 恒温 4 h 后 将样品水冷降温 当温度降到滴熔点以上时 取 出产品 2 结果与讨论 2 1 改性时间对石蜡滴熔点的影响 在聚乙烯蜡用量 占总蜡的质量分数 下同 1 4 加热温度 1 5 0 搅拌速度 6 0 0 r m in条件下 考察改性时间对改性效果的影响 结果见表 1 表 1 改性时间对石蜡滴熔点的影响 Ta b le 1 Th e i mp a ct o f mo d ifi ca t i o n t i m e o n d r o p me lt in g p o in t 改性时间 h 滴熔点 0 C 由表 1 可知 随着改性时间的增加 石蜡的滴熔 点呈现缓慢上升趋势 改性时 间 4 h时达到最大值 后略有下降 故确定改性时间为 4 h 2 2 加热温度的影响 在最佳改性时间 4 h 搅拌速度 6 0 0 r rai n条件 下 聚乙烯蜡用量 1 4 考察了加热温度对石蜡改 性效果的影响 结果见表 2 表2 加热温度对石蜡滴熔点的影响 T a b le 2 Th e i m p a ct o f h e a t in g t e m p e r a t ur e o n d r o p m e lt in g p o in t 加热温度 滴熔 点 由表2 可知 加热温度对滴熔点的影响较小 随 着温度的升高 滴熔点没有 明显变化 故确定最佳 加热温度为 1 5 0 2 3 搅拌速度的影响 在最佳时间4 h 聚乙烯蜡用量 1 4 最佳加热 温度为 1 5 0 的条件下 考察搅拌速度对 改性效果 的影响 结果见表 3 表 3 搅拌速度对滴熔点的影响 Ta b le 3 T h e i m p a ct o f s t ir r in g s p e e d o n d r o p me lt in g po in t 搅拌速度 r m i n 滴熔点 由表 3 可知 随着搅拌速度的加快 滴熔点逐渐 升高 主要原因是使石蜡与聚乙烯蜡混合得更加均 匀 最佳搅拌速度为 6 0 0 r mi n 2 4聚乙烯蜡添加量的影响 将聚乙烯蜡和 5 8 石蜡在搅拌下 加热时间4 h 加热温度 1 5 0 搅拌速度 6 0 0 r m in的条件下熔化 后进行混合 待冷却后考察聚乙烯蜡对石蜡滴熔点 和针人度的影响 结果见表 4和图 1 表4 聚乙烯蜡加入量对石蜡物理性能的影响 T a b le 4 Th e i mp a ct o f p o l y e t h y l e n e wa x co n t e n t o n t h e p h y s ica l p r o pe r t ie s o f p a r a f f m 由表4可知 聚乙烯蜡的加入 可以明显改善石 蜡的滴熔点 当聚 乙烯蜡添加量从 0 1 6 时 改 性石蜡滴熔点从5 9 2 c l C 上升到 8 8 2 上升幅度 较大 同时聚乙烯蜡的加人 也可以改善石蜡的针 人度 但在2 5 下变化不明显 在3 8 下随聚乙烯 蜡加入量增大 变化较为明显 3 6 2 4 O O 辨 跖 踞 罟 8 2 3 4 5 6 7 6 O 1 3 2 2 卵 盯 盯 1 2 3 4 5 6 5 O 1 8 O 9 卵 罢 g 8 8 盯 鼯 盯 8 6 3 8 应用化工 第 4 3卷 聚乙烯蜡添加量 2 5 石蜡改性方程建立与分析 对表 4的数据采用 S P S S软件进行线性 回归 可 得 出聚 乙烯 添 加 量 与 石 蜡 滴 熔 点 石 蜡 针 入 度 2 5 o C 和针入度 3 8 o C 回归的方程 YI 一0 1 5 4 x 4 28 4x 5 8 2 5 9 一0 5 7 5 x 1 6 0 2 2 y 3 一 0 0 0 8 x 1 3 8 7 3 x 4 8 0 6 式中 为石蜡滴熔点 和 分别是 2 5 3 8 石 蜡针入度 为聚乙烯蜡添加量 图1 聚乙烯蜡添加量对石蜡物理性能的影响 回归方程的方差分析结果见表 5 回归系数见 F ig 1 T h e imp a ct o f p o ly e t h y le n e wa x co n t e n t o n t he p h y s ica l pr o pe r t ie s o f p a r a f f in 表 5 石蜡性能回归方程方差分析结果 Ta b le 5 An a ly s is o f v a r ia n ce o f t h e r e g r e s s io n e q u a ti o n o f t h e p a r a ffin 由表5 可知 石蜡滴熔点回归方程的显著性值 性 0 O 5 因此 可认定所建立的回归方程有效 分别为3 3 0 4 E一 4 9 4 6 8 E一 8 9 4 6 5 E一 7 其显著 表 6 石蜡性能回归方程的回归系数 Ta b le 6 Re g r e s s io n co e fficie n t o f r e g r e s s io n e q u a t io n o ft h e p a r a ffi n 由表 6可知 回归方程 中系数 B的显著性水平 分另 0 5 6 3 1 E一8 3 3 0 4 E一4 5 3 5 5 E一1 1 9 4 6 8 E 一 8 2 1 5 7 E一1 0 9 4 6 4 E一 7 均小于 0 0 5 可以认 为影响因素 对因变量 y 2 y 3 具有显著影响 3 结论 1 考察了改性条件和添加剂加入量对石蜡滴 熔点的影响 确定了最佳改性时间为4 h 加热温度 为 1 5 0 oC 搅拌速度为 6 0 0 r m i n 当聚乙烯蜡添加 量从 0 1 6 时 改性石蜡 的滴熔点从 5 9 2 上升 到8 8 2 同时 随着聚乙烯蜡的加入 在温度较低 的2 5 c 情况下针人度变化不明显 而在温度较高的 3 8 情况下 针入度逐渐减小 硬度逐渐增加 在 此条件下 可以显著改善石蜡的使用性能 2 研究了聚乙烯蜡加人量对石蜡滴熔点 和针 人度影响 并采用 S P