一种高温油墨用蜡及其制备方法
技术领域
本发明属于化工技术领域,具体涉及一种高温油墨用蜡及其制备方法。
背景技术
蜡是油墨的辅助材料,加入蜡可以增加油墨的光滑性、耐磨性和印迹清晰度。常用蜡有植物蜡,如巴西棕榈蜡;动物蜡,如蜂蜡;矿物蜡,如地蜡、石蜡、褐煤蜡;合成蜡,如聚乙烯蜡、费托蜡及高级脂肪酰胺蜡等。在连结料中加入蜡或加大蜡类物质的含量,其目的在于降低油墨在包装印刷过程中因丝头过长产生的问题,其次是解决油墨体系的颜料、填料沉降结块及墨膜硬度,并能有效地提高墨膜的厚度。在连结料中加入蜡在解决印刷糊版、粘连、遮盖不足等方面十分有效。同时将蜡微粉化,微粉化蜡应用于印刷油墨、油漆、涂料中,配合亚光粉生产高性能亚光油墨和油漆等,已经成为油漆、油墨生产中蜡产品应用的主要形式。
选择蜡时主要考虑熔点、结晶度、熔融粘度、相对分子质量分布及分子结构。高分子量的蜡具有优良的耐磨性能和耐溶剂性能,同时直链的高结晶的蜡密度高、硬度高,耐溶剂性好。
费托合成蜡是一种亚甲基聚合物,是利用合成气在中温中压下经催化聚合反应得到的烷烃类混合物,主要由相对分子质量在500-1000的直链、饱和的高碳烷烃组成。其碳数分布广,最高碳数往往可达100以上,比石蜡相对分子质量高,同时其组成相对简单,正构直链烷烃含量可达90%以上,其余基本为支链烷烃,基本不含环状烃和芳烃,与异构烷烃和环烷烃相比,正构烷烃结晶时易形成片状大结晶,稳定性好,高温时粘度低,能够提高油墨的流动性,增强对印刷表面的浸润度。这正是费托蜡用作生产高熔点、高结晶的油墨用蜡的最大优势。同时费托蜡化学性质稳定,无腐蚀性、无污染和味道,因而费托合成蜡同时也是生产环保油墨用蜡的理想的原料。但费托蜡碳数分布范围较宽,直接用作油墨用蜡材料时熔点偏低,影响耐磨性、耐溶剂性能等高温应用性能,因此需要对费托蜡进行加工处理。
现有报道中针对热熔油墨窄碳数分布的要求,采取的技术是将加氢精制后的费托合成产物蒸馏后得到目标馏分(终馏点在550℃以下),再以此馏分为发汗原料,通过改进后的发汗工艺处理,制得熔点在70℃以上的油墨用蜡。普通发汗脱油工艺可以生产熔点在40℃-60℃的皂蜡和低熔点石蜡,不适宜生产熔点在70℃以上的蜡产品。现有报道通过对发汗工艺的改进,可以对550℃以下的馏分进行处理,但受限于发汗工艺本身限制,该工艺生产重质馏分(熔点90℃以上)时发汗产物的碳数集中度及正构烷烃含量的提高伴随着收率的大幅降低。
发明内容
有鉴于此,本发明提出一种高温油墨用蜡及其制备方法,用于提供一种高分子量、高结晶、低熔融粘度的油墨用蜡。
为了达到上述目的,一方面,本发明提供一种高温油墨用蜡的制备方法,包括:
将费托合成中间蜡经加氢精制得到费托合成精制蜡;
将所述费托合成精制蜡进行分离,依次分离出软蜡、中硬蜡和硬蜡,最终所得馏分为超硬蜡,将其作为目标馏分;
对所述目标馏分进行精制后进行微粉化工艺处理,得到微粉化高温油墨用蜡。
在一些实施例中,所述费托合成中间蜡的滴熔点大于90℃,正构烷烃含量大于90wt%。
在一些实施例中,所述加氢精制的操作温度为220℃-300℃,操作压力为2-10Mpa。
在一些实施例中,所述分离为两级或三级分离。
在一些实施例中,所述分离为三级分离,其中,第一级分离的操作压力为1-1000Pa,操作温度为100-200℃,用于分离出熔点为40±5℃的软蜡;第二级分离的操作压力为0-100Pa,操作温度为170-260℃,用于分离出熔点为70±5℃的中硬蜡,第三级分离的操作压力为0-10Pa,操作温度为270-320℃,用于分离出熔点为90±5℃的硬蜡。
在一些实施例中,第一级分离采用真空精馏塔或薄膜蒸发器,第二级分离和第三级分离采用短程蒸发器。
在一些实施例中,所述超硬蜡的滴熔点大于110℃,终馏点大于550℃。
在一些实施例中,所述目标馏分的精制方法选自加氢精制、白土精制或硅藻土精制中的一种或多种。
在一些实施例中,所述微粉化工艺处理包括:将精制后的目标馏分先粉碎至100-200目,再利用低温冷冻粉碎机粉碎至500-1000目。
另一方面,本发明还提供一种利用上述制备方法制备的高温油墨用蜡。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、根据目标产品应用领域,优选滴熔点90℃以上,正构烷烃含量90%以上的费托合成中间蜡为原料,经原料加氢精制处理并窄馏分分离,简化生产工艺;
2、本发明生产的费托微粉化高温油墨用蜡,在高温应用领域具有优良的耐磨性能和耐溶剂性能,可以更好的提高其表面的抗划伤性、耐磨性、增加滑度、耐回粘、不贴合、改善手感;提高抗粘连、抗污性能,可以控制印刷油墨的光泽度,防止颜料沉降。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明作进一步的详细说明。
本发明以低温费托工艺得到的费托合成中间蜡(滴熔点90℃以上,正构烷烃含量大于90wt%)为原料,经加氢精制得到费托合成精制蜡;将其进行N级(N≥2)分离,依次分离出软蜡(熔点40±5℃)、中硬蜡(熔点70±5℃)、硬蜡(90±5℃),最后所得馏分(滴熔点110℃以上)为超硬蜡,目标馏分经精制提质,再经微粉化工艺处理,得到高温微粉油墨用蜡。
在一些实施例中,加氢精制的操作温度为220℃-300℃,具体可为270℃或280℃,操作压力为2-10Mpa,具体可为5或6Mpa。加氢精制的目的是加氢饱和费托合成中间蜡中少量的烯烃、加氢还原费托合成中间蜡中少量的含氧有机物及加氢断裂费托合成中间蜡中少量的多环烃。这些物质如果不除去一方面影响费托合成蜡的色度,另一方面很容易在后续的加工处理中产生结焦和积碳,从而影响产品质量和正常生产。
在一些实施例中,分离方式采用两级或三级分离,优选三级分离,第一级分离设备可以是真空精馏塔或薄膜蒸发器,操作压力1-1000Pa,操作温度100-200℃,分离出软蜡组分(熔点40±5℃);第二级分离采用短程蒸发器,操作压力0-100Pa,操作温度170-260℃,分离出中硬蜡(熔点70±5℃),第三级分离采用短程蒸发器,操作压力0-10Pa,操作温度270-320℃,分离出硬蜡(熔点90±5℃),最后所得馏分即为目标馏分(滴熔点110℃以上,终馏点大于550℃)。目标馏分精制可以是加氢精制、白土精制或硅藻土精制中的一种或多种。精制后的目标馏分先粉碎至100-200目,再经低温冷冻粉碎机粉碎至500-1000目,最终得到费托微粉化高温油墨用蜡。
实施例1
以一费托合成工艺得到的费托合成中间蜡为原料,首先经加氢精制得到费托合成精制蜡,加氢温度为300℃,操作压力为7Mpa,该费托精制蜡滴熔点为95℃,正构烷烃含量为94.3wt%。
将费托合成精制蜡在原料罐中预热到120℃,以进料速率为9kg/h送入三级串级蒸发器中(一级蒸发器为薄膜蒸发器,二级及三级蒸发器为短程蒸发器),一级蒸发器温度为190℃,压力100Pa,得到<400℃馏分,>400℃馏分段进入二级蒸发器中,操作温度220℃,操作压力10Pa,蒸发出400-490馏分段,>490℃馏分段进入三级蒸发器中,操作温度300℃,操作压力1Pa,蒸发出490-630馏分段,>630℃馏分段作为目标馏分,经白土精制,活性白土加入量是原料的3%,温度160℃,搅拌脱色0.5h,经过滤白土得到油墨用蜡初级产品,先初步粉碎至100目,在低温冷冻粉碎机中粉碎至1000目,工作温度为-75℃,得到费托微粉化高温油墨用蜡。
产品指标如下:
实施例2
以另一费托合成工艺得到的费托合成中间蜡为原料,首先经加氢精制得到费托合成精制蜡,加氢温度为270℃,操作压力为5Mpa,该费托精制蜡滴熔点为95℃,正构烃含量为92.7wt%。
将该费托合成精制蜡进行真空精馏,精馏塔压力1000Pa,塔顶操作温度210-230℃,分离出<380℃软蜡组分,剩余塔底物料经预热进入短程蒸发器分离,以进料速率为6kg/h送入两级串级蒸发器中,一级蒸发器温度为240℃,压力20-30Pa,得到<500℃馏分,>500℃馏分段进入二级蒸发器中,操作温度330℃,操作压力5Pa,蒸发出500-600馏分段,剩余>600℃馏分段作为目标馏分,经硅藻土精制,硅藻土加入量是原料的3%,温度180℃,搅拌脱色0.5h,经过滤硅藻土得到油墨用蜡初级产品。先初步粉碎至150目,在低温冷冻粉碎机中粉碎至1000目,工作温度为-50℃,得到费托微粉化高温油墨用蜡。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。