EBS概述及特性、应用领域、生产工艺(挺全的)
文|韧客团队整理
EBS经常被用在色母粒中,起色粉分散作用
一、EBS概述及特性
化学名称: N,N’- 乙撑双硬脂酰胺
英文名称:Ethylene Bis Stearamide
生产原料:硬脂酸和乙二胺
外观:白色或浅黄色,形态同固体蜡相似,质地硬而坚韧
分子式:C38H76N2O2
分子量:593.0222
密 度:0.901g/cm3
熔 点:144-146℃
闪 点:391.745°C
优点:是一种高熔点的合成蜡,两极键保持高度均衡,其固有的结构了发挥独特的相容性和溶解性,可作为大部分热固性,热塑性塑料的内润滑剂和外润滑剂,是良好的颜料分散剂,可使操作顺利进行,提高最终产品的质量。由于在其分子结构中含有二个酰胺基-C-NH-,因而该产品加入塑料后,使塑料制品具有较好的防静电性,使塑料制品不易“吸尘”着脏。
作用:内外润滑剂;抗静电剂;成核透明剂;分散剂;脱模剂;抗结块剂;消光剂;脱气剂开口剂(防粘结);非硅类消泡剂;提高溶脂(MI)
二、 EBS的作用原理
内润滑剂:由于EBS分子存在极性酰胺基团,因此它对聚合物树脂具有加工润滑作用和低温防粘作用,EBS可以插入聚合物树脂内部,降低树脂分子间的相互作用。
外润滑剂:EBS与树脂相容性有限,可以由树脂内部牵引到表面,减小了树脂粒子之间、树脂熔体与加工设备之间的相互摩擦,防止其粘附到金属表面,起到外润滑作用。
EBS在塑料加工中用作润滑脱膜剂,可提高塑料制品的质量,改善制品的外观。
三、EBS的应用领域
3.1、塑料改性
在许多热塑性和热固性塑料中作为内部和外部滑剂,最具代表者如 ABS、PS、AS、PVC,亦可应用于PE、PP、PVAC、醋酸纤维素(cellulose,Acctate),尼龙(Nylon),酚醛树脂(pheonolic-Resin)、氨基塑料等,具有良好的光洁度,脱膜性。
应用示例1(仅供参考)
应用实例2(仅供参考)
应用实例3(仅供参考)
3.2、橡胶
在合成树脂及橡胶中加入EBS,有良好的抗粘及抗结块效果,EBS应用于汽车用地板垫,排水管等橡胶制品起到增加表面光泽的效果。在氟橡胶加工中,可以提高胶粒提捏,加工和硫化性能。
3.3、颜料、填料分散剂
EBS还可作为塑料配色用扩散粉,根据颜料填料的加入量不同,加入量为 0.5~5%.
3.4、 粉末涂料
EBS可用作粉末涂料用流动助剂。
3.5、涂料、油墨
涂料及油漆制造时,添加EBS能提升盐雾及防潮效果;在涂料添加本品可改善脱漆剂性能,可提高烘烤瓷漆表面的流平性。在家具抛光剂和印刷油墨中可用为消光剂。
3.6、化纤
EBS可以提高聚酯,聚酰胺纤维的耐热耐候性、流动性,并赋予一定的抗静电效果。而在抗静电尼龙纤维的纺丝中作为添加剂,还能减少纱线的断裂。
四、 EBS生产工艺
EBS的合成方法一般可分为4种路线:
1) 硬脂酸与胺类化合物反应;
2) 硬脂酸酯与胺类化合物反应;
3) 硬脂酰氯与胺类化合物反应;
4) 腈化物的水解。
硬脂酸法工艺简单、操作方便,反应条件温和不苛刻,反应原料易得且成本低,收率高、三废少,但在成盐阶段生成的铵盐中间体极易着色,使产品色值偏高,铵盐在脱水阶段有其他副反应发生,导致产品纯度下降,熔程变宽。但只要加强过程控制,生产出产品完全能满足用户需要;酰氯法的特点是两步反应,简单易行、条件温和,但后处理复杂、三废多,总收率相对较低,且不适应当前保形势,但色泽好;脂肪酸酯与胺的反应能获得高纯度的酰胺,收率高,但脂肪酸的酯化及酰胺化过程中醇的蒸发工艺复杂、能耗高,不利于实施清洁生产;氰化物分解虽然简单,但原料氰化物的制备困难。
由于目前大部分EBS厂家均采用硬脂酸法生产EBS,因此下面着重探讨该反应工艺。
H2NCH2CH2NH2+ 2RCOOH →
RCOO - + H3N(CH2)2NH3+- OOCR
RCOO- + H3N(CH2)2NH3+- OOCR →
RCONH(CH2)2NHCOR+ 2H2O
首先是在熔融状态下,硬脂酸与乙二胺反应,生成中间体铵盐(100℃左右),该中间体极易着色,在140℃以上分解,得到相应的乙酰双硬脂酰胺。该方法工艺流程短,但反应温度较高,一般在200℃以上,还需选择适宜的催化剂和抗氧剂,以保证合成过程中物料不被氧化,确保产品色度。
五、影响EBS产品色泽的因素及防范措施
从上面硬脂酸法生产EBS的原理分析可以看出,影响EBS色泽的主要因素,因此这里着重讨论硬脂酸法生产EBS 过程中如何通过有效的工艺过程控制来改善EBS色泽,进而使产品达到用户要求。
5.1、原料硬脂酸质量
原料硬脂酸的质量直接影响产品EBS的色度,一般情况下要求原料硬脂酸色度在30APHA以下,且为同种原料生产,并要求融化状态下不变色。若硬脂酸融化状态下色泽太差,在滴加乙二胺生成胺盐时产品表面氧化更快,从而导致产品色泽变深。
5.2、乙二胺质量
乙二胺质量也是保证EBS色泽的关键,一般要求乙二胺含量大于99. 8%,色泽小于10APHA,且无浑浊变色现象,最好选择进口乙二胺。
5.3、反应温度
反应温度的影响。硬脂酸与乙二胺成盐过程是个放热过程,反应温度不需太高。根据文献报道,滴加乙二胺的温度控制在80~100℃为宜,成盐过程为100℃左右。但是铵盐分解是个可逆过程,迅速将水移出反应系统,才能使胺分解过程进行到底,反应温度常常控制在160~200℃( 该温度主要与催化剂的类型及添加量相关)。不同温度下铵盐分解反应的结果不同,随着反应温度的提高,产物的收率也相应提高,当反应温度达到185℃左右时,收率达到最高值;与185℃ 分解相比,虽然收率高1.2%,但产品色泽偏深,脱色处理效果不好,若继续提高反应温度,则产物的收率又呈降低趋势,同时产品色泽也成褐色,所以最佳反应温度为180℃。当反应温度<180℃时,脱水反应不够完全,使产品得率不够理想;当反应温度>185℃时,铵盐脱水更加彻底,但高温反应会产生更多副产物,使产物收率也随之下降;同时,太高的反应温度会使产品的表面更容易被氧化,导致产品色泽加深。
5.4、乙二胺的滴加速度和反应器的搅拌效果
控制乙二胺的滴加速度也非常重要,若滴加过快,反应器内会大量起泡溢出,不仅浪费乙二胺,而且会使产品收率和色泽受到影响。但若太慢,反应时间将延长,成盐阶段生成的铵盐中间体极易着色,也将会直接影响产品的色泽,因此选择一个适当的滴加速度非常重要。
此外反应器的搅拌效果是否均匀也将影响色泽,因为若搅拌不均匀,反应器中物料可能出现局部过热的现象,因此搅拌器最好选用变频电机,以便根据反应进行的程度予以控制转速。
5.5、不同抗氧剂的影响
由于反应在较高温度下进行,容易发生氧化副反应,影响产品的收率和色泽。EBS制备的关键是抗氧剂的选择,抗氧化效果的差异对产品的色泽影响极大,选择不当则产品发黄。硼氢化物和磷酸氢盐等均可作为抗氧剂使用。笔者经过多年生产试验证明亚硫酸氢钠作为抗氧剂收率最高,达到95%,但产品色泽偏深;以硼氢化钠作抗氧剂,产品颜色变浅,但收率不高;当抗氧化剂用量不变的前提下,采用亚硫酸氢钠和硼氢化钠的混合物时,反应收率较高( 但需特别注意其添加量的影响),并得到EBS 的色泽较好。
5.6、氮气的保护
为了保证产品色度,反应进料前需对反应釜抽真空,完毕进行氮气彻底置换,进料后原料未升到反应温度前,反应器中连续通入氮气,使整个反应在氮气氛围中进行( 包括乙二胺),确保产品色度良好;同时氮气连续放空,也使反应生成的水被连续不断地带走,从而促使反应向生成产品方向进行。
5.7、喷粉冷却温度
目前大部分EBS生产工艺反应合格后的物料均进行喷粉包装。根据多年经验,若物料经喷粉冷却后在较高温度下就开始包装,则EBS即使包装成型后色泽也会变深。一般情况下产品温度50℃以下包装,变色的可能性较小
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「聚乙烯蜡」塑料助剂中常用的润滑剂
青岛赛诺小编带大家走进塑料助剂,了解塑料助剂中常用的润滑剂。
润滑剂概述:
塑料配方中加润滑剂是为了在成型加工时改善树脂的流动性。有些树脂如聚氯乙烯和ABS等在加工过程中必需添加润滑剂才行,特别对聚氯乙烯硬质制品而盲,润滑剂的作用几乎与热稳定剂相仿。一种良好的润滑剂不只是改善了树脂的润滑性,而且通常由于加工流动性的提高还能改善色泽、增加光泽、防静电、促进熔融、避免降解、增加制品韧性、降低加工能耗、提高加工速率等。所以在塑料加工业中,润滑体系往往是很重要的。塑料用润滑剂根据其作用方式可以分为内润滑剂和外润滑剂两大类。内润滑剂用来减少聚合物分子链间的内聚力,起加速熔融、降低熔融粘度、延长加工寿命、改善流动性和提高透明性的作用;外润滑剂起防止熔融聚合物粘附于热加工设备表面的作用。所以内、外润滑剂有不同的功能,难以相互代替。
如果润滑剂只要求其内润滑作用则它们的选择是很简单的,但是大多数情况是需要将它们的内外润滑作用调到一定程度为好的。一种润滑剂的内外润滑功能是由它的化学组成、极性、在聚合物熔体中的可溶性所决定的。例如硬脂酸单甘油酯能溶于聚氯乙烯熔体,有部分内润滑作用,它的内润滑功能来自分子中两个极性羟基的作用;而三硬脂酸甘油酯只有外润滑功能,因为它分子中没有羟基。当然润滑功能还受润滑剂中所含杂质及其它添加剂的影响。
塑料用润滑剂的种类比较繁多,从褐煤蜡、石蜡、矿物油、动植物油类等天然物质到各种低分子量聚合物如低分子氟树脂、有机硅油、低密度聚乙烯等,使用较为普遍的是一些脂肪族化合物,例如硬脂酸、硬脂酸皂类、酸脂酸酯类。以及酰胺类化合物。美国1981年在塑料加工中耗用的润滑剂达万多吨,共中酰胺类占45%、硬脂酸及其衍生物占35%,再次是蜡类化合物等。有些润滑剂,如油酸酰胺、硬脂酰胺、脂肪酸的金属盐硬(脂酸镉)等本身又是很好的抗粘贴剂。只要加入0.5%就可使薄膜获很良好的爽滑性。当然二氧化硅、陶土这类填充剂也是常用的抗粘贴剂,用量为0.1-1.0%,它们又常被称为开口剂。
润滑剂的品种与性能:
一、脂肪酸及其金属皂类
脂肪酸及其皂类是用途很广的润滑剂,亦可用作脱模剂。它们的来源丰富、价格低廉,与许多塑料相溶性好,并有热稳定作用,一般都在加工前先与树脂预混,使用方便。硬脂酸迄今仍是主要的润滑剂之一,因为它的价格低廉、性能全面,且易加工成各种金属皂类,如硬脂酸锌、钝、铅、镁、钡、镉、铝、钠和锂都是常使用的润滑剂。
1、硬脂酸(又称十八烷酸):
硬酯酸的纯品是带有光泽的白色柔软小片。20℃时的比重为0.918,熔点70-71℃,沸点383℃,折光率1.4299。在90-100℃下缓慢挥发,易溶于苯、氦仿、乙醚、四氯化碳、二硫化碳、醋酸戊酯、甲苯,能溶于乙醇、丙醇,但几乎不溶于水。工业品纯度40-97%,为白色或微黄色或块状物,是硬脂酸和软脂酸(十六烷酸)的混合物,并含少量油酸,微带脂肪味,无毒。
2、硬脂酸皂类:
塑料加工中常用的硬脂酸皂类是硬脂酸锌、钙、铅、钡,它们都兼有稳定剂作用(物化常数见“热稳定剂”)。其中硬脂酸锌可以作聚苯乙烯、ABS、SAN、酚醛、氨基、不饱和聚酯树脂等的润滑剂,也是透明塑料制品常用的脱模剂。硬脂酸钙可用作聚烯烃、酚醛、氨基、不饱和聚酯的润滑剂。
二、酯 类
较理想的酚类润滑剂是那些在分子链上有长链脂肪族基的化合物。一般天然蜡属酯类,也是一类优良润滑剂。
1、硬脂改正丁酯
浅黄色液体,溶于大多数有机溶剂,难溶或微溶于甘油、乙二醇、甲醇和某些胺类。
2、硬脂酸单甘油酯(简称GMB)
这是一种呈白色或象牙色的蜡状固体,熔点为60℃以珠状料供应。比重0.9。工业产品中的纯度约25-90%,其余组成是硬酸脂酸双甘油酯、三甘油酯及甘油等。它适用于聚甲醛、加玻纤之聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯、醇酸及密胺树脂等。
3、三硬脂酸甘油酯(简称HTG)
这是一种白色脆性的蜡状固体,以片状供应,比重0.96,熔点60-64℃。
三、酰胺类
酰胺化合物具有较好的外润滑作用,所以既是润滑剂,又是很好的抗粘贴剂。此外,还能提高塑料制品的抗静电性。酰胺类润滑剂的消耗量比酯类多。常用的是油酸酰胺和双硬脂酰胺。
1、油酸酰胺
这是一种白色结晶,熔点为75-76℃,闪点210℃,着火点235℃。不溶于水,溶于乙醇和乙醚.
2、硬脂酸酰胺
硬脂酸酰胺的纯品为无色叶状结晶,不溶于水,难溶于冷乙醇,溶于热乙醇、乙醚、氯仿。
3、乙撑双硬脂酸酰胺(简称EBS)
这是一种白色细小颗粒,常温下不溶于大多数溶剂,但溶于热的氯化烃类和芳香烃类溶剂。本品对酸、碱和水介质稳定。虽不溶于水,但粉状物在80℃以上具有润湿性。以珠状或块状料供应,工业品纯度96%,它适用ABS、聚甲醛、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、加玻纤之聚碳酸酯等。
4、乙撑双油酸酰胺(简称EBO)
它比EBS软,暗黑色,熔点114℃,以珠状料供应。
四、石蜡及烃类
用作润滑剂的烃类是一些分子量在350以上的脂肪烃,包括石蜡、合成石蜡、低分子量聚乙烯蜡以及矿物油。实用的烃类润滑剂是有一特定分子量、粘度或熔程的烃类混合物。烃类润滑剂是优良的外润滑剂,但不是理想的内润滑剂,因它们与聚合物的相溶性较差。
1、石蜡
主要成分为直链烷烃,并含有少量的支链烷烃。直链烷烃含量从75%到接近99.9%不等。
石蜡是一种白色团体,溶于苯、氯伤、四氯化碳、石脑油等一类非极性溶剂,不溶于如水和甲醇等极性溶剂。
2、微晶石蜡
微晶石蜡主要是出文链烃、环烷烃和一些直链烃组成,分子量范围大约是500-1000。这是一种比较细小的晶体,溶于非极性溶剂,不溶于极性格剂。
3、液体石蜡
液体石蜡的种类很多,其润滑效果也各不相同。在挤出加工中初期润滑效果良好,热稳定性也较好。但因相溶性差,用量过多时制品易发粘。
4、聚乙烯蜡(简称ACPE)
聚乙烯蜡指分子量为1500-25000的低分子量聚乙烯或部分氧化的低分子量聚乙烯。其呈颗粒状、白色粉末、块状以及乳白色蜡状。具有优良的流动性、电性能、脱模性。
五、超支化Gemini阳离子表面活性剂,具有较高的电荷密度和吸附性能。并且泡沫极低、耐强酸、耐强电解质。广泛应用于玻璃加工中做润滑剂、清洗剂、沉降剂、分散剂等。具有用量少、无残留、沉降速度快等优点。道纯化工推出的润滑剂DC-101和DC-103。与各种表面活性剂、助剂、溶剂配伍性好。耐强酸、强碱、强电解质,润滑性能优异,是新一代玻璃加工液及金属加工液中润滑剂的理想选择。
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EBS分散剂在塑料上的应用
EBS分散剂是一种常用的添加剂,广泛应用于塑料制品中。它可以提高塑料的加工性能和物理性能,使塑料制品更加坚韧耐用。下面我们来详细了解一下 EBS 分散剂在塑料上的应用:
EBS分散剂可以提高塑料的加工性能。在塑料加工过程中,EBS 分散剂可以起到润滑剂的作用,减少塑料与模具之间的摩擦,降低塑料的熔体粘度,从而提高塑料的流动性和加工效率。此外,EBS 分散剂还可以防止塑料在加工过程中出现气泡、缩孔等缺陷,提高塑料制品的表面质量。
EBS分散剂可以提高塑料制品的物理性能。EBS 分散剂可以增强塑料的韧性和耐热性,使塑料制品更加坚韧耐用。在高温环境下,EBS 分散剂可以防止塑料制品变形、软化或熔化,保证塑料制品的稳定性和可靠性。此外,EBS 分散剂还可以提高塑料制品的耐磨性和耐化学性,使塑料制品更加适用于各种复杂的工业环境。
EBS分散剂的应用范围非常广泛。它可以用于各种塑料制品的生产,如塑料薄膜、塑料管材、塑料板材、塑料容器等。在不同的塑料制品中,EBS 分散剂的用量和添加方式也有所不同,需要根据具体情况进行调整。
EBS分散剂是一种非常重要的塑料添加剂,可以提高塑料的加工性能和物理性能,使塑料制品更加坚韧耐用。在塑料制品的生产中,合理使用 EBS 分散剂可以提高生产效率和产品质量,为塑料制品的发展做出贡献.
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