(镇江润州泽众专用蜡厂 江苏 镇江 212012)
0 概述
随着我国制造业的蓬勃发展和进步，防锈新材料的开发显得日益重要，蜡作为防锈材料之一，一直是研究开发的重点。我国是世界上最大的产蜡国，品种齐全，从石油脂、石蜡到微晶蜡都有生产，而且随着石油加工技术的进步，石油蜡的精制工艺不断提高，蜡的含硫、含氮量越来越低，因此明显提高了蜡的防锈性能。虽然我国在石油蜡种类和进一步改性上落后于防锈行业的需要，和国外的同类产品相比也仍有较大的差异，但经过相关单位的努力，越来越多的新产品被开发出来，基本满足了防锈的需求。
1 石蜡
我国是世界上最大的石蜡生产国，产量300万吨/年以上，主要种类有半精炼石蜡、全精炼石蜡、粗石蜡、皂化石蜡、食品用石蜡和化妆品用石蜡。防锈行业主要使用半精炼石蜡和全精炼石蜡，作为成膜材料使用。主要产品是52~62号石蜡，其技术指标见表1和表2。
普通石蜡主要由正构烷烃组成，以直链烃为主，在分子未端有少量短支链，由于分子量低、结晶大、附着性差，熔点相对较低，高温下蜡膜易软化流淌，整体防锈性能较差，因此一般不直接使用石蜡。
表1 半精炼石蜡的技术指标
项 目 | 质 量 指 标 | 试验方法 |
52 | 54 | 56 | 58 | 60 | 62 |
熔点，℃ | > | 52 | 54 | 56 | 58 | 60 | 62 | GB/T2539 |
< | 54 | 56 | 58 | 60 | 62 | 64 |
含油量，%，≯ | 1.5 | GB/T3554 |
色度，≮ | +17 | GB/T3555 |
光安定性，号≯ | 6 | SH/0404 |
针入度（25℃,100g），1/10mm ≯ | 20 | GB/T4985 |
嗅味，号 ≯ | 2 | SH/T0414 |
机械杂质及水分 | 无 |
|
近年来随着石油馏分越来越重，一种新型石蜡被开发出来，其结晶为片状和针状的中间形态，简称为混晶蜡。该蜡的特点是熔点较高，易脱油、脱硫、脱氮，和金属的附着性好于石蜡，价格也在石蜡和微晶蜡之间，是一种很好的防锈用新材料，正逐步得到推广应用。
目前需要开发的石蜡是油溶性石蜡，其特点是和基础油或溶剂油有很好的相容性，清澈透明，溶解度高，低温下不从油中析出，高温下不流淌，低粘度，属牛顿流体，干燥速度快，成膜致密。镇江润州泽众专用蜡厂利用先进技术和工艺在这方面作了有益尝试，已形成系列产品，熔点范围从45℃~70℃，填补了国内这类蜡材料的空缺。
表2 全精炼石蜡的技术指标
项目 | 质量指标 | 试验方法 |
52 | 54 | 56 | 58 | 60 | 62 |
熔点，℃ | > | 52 | 54 | 56 | 58 | 60 | 62 | GB/T2539 |
< | 54 | 56 | 58 | 60 | 62 | 64 |
含油量，%，≯ | 0.5 | GB/T3554 |
色度 | +25~+28 | GB/T3555 |
光安定性，号≯ | 4~5 | SH/0404 |
针入度（25℃,100g），1/10mm | 16~18 | GB/T4985 |
嗅味，号 ≯ | 2 | SH/T0414 |
机械杂质及水分 | 无 |
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水溶性酸或碱 | 无 | SH/T0407 |
2 石油脂
石油脂在国内一般不作为商品出售，但其广泛应用于润滑脂、凡士林、木材加工、火工材料、化肥等行业，需求量很大。由于分子量小，含油多，熔点低，作为防锈材料使用时受到限制，通常的解决方法是添加能提高熔点的添加剂，但在对防锈和高温要求严格的情况下还是不能满足要求。近年来国内外开发了多种高熔点的石油脂，熔点从60℃~90℃，蜡膏的表面附着力、拉丝性都非常好。主要品种见表3。
表3 几种主要石油脂的技术指标
项 目 | 65号 | 75号 | 85号 | 90号 |
熔点，℃ ≮ | 63 | 72 | 82 | 87 |
含油量，%，≯ | 30 | 30 | 20 | 10 |
针入度（25℃,100g），1/10mm ≯ | 60 | 60 | 60 | 60 |
机械杂质及水分 | 无 | 无 | 无 | 无 |
水溶性酸或碱 | 无 | 无 | 无 | 无 |
从经济角度考虑，石油脂一般不进行脱色等精加工处理，所以产品容易氧化变色，如果需要长时间在高温下使用，必须考虑如何抗氧化的问题。
3 微晶蜡
微晶蜡分为硬质和软质二大类，都具有异构烃含量高，针状结晶，分子量大，持油性好，成膏细腻，蜡膜致密等特点。软质微晶蜡更适合于防锈行业，其有极佳的低温性能，良好的蜡膜强度和优异的附着力。在我国，微晶蜡生产企业少、产量低、品种单一、产品色泽差、含油量高、杂质多、价格低，供货不正常。主要品种仅有80号和85号微晶蜡二种，都属硬质微晶蜡，除了部分产品进行浅度加氢精制外，大部分直接粗蜡出厂销售，远远满足不了防锈要求。近年来国内开发了80号软质微晶蜡，该蜡色泽浅，附着力好，低温下蜡膜不开裂，产品很有特点，但供货一直不正常，目前已暂停生产。国产微晶蜡的技术指标见表4。
目前国内高档微晶蜡的供应主要还是依赖进口。
表4 微晶蜡的技术指标
项 目 | 质量指标 | 试验方法 |
75号 | 80号 | 85号 | 软质80号 |
熔点，℃ | > | 72 | 77 | 82 | 74 | GB/T2539 |
< | 77 | 82 | 87 | 82 |
含油量，%，≯ | 实测 | 0.5 | GB/T3554 |
颜色，号 ≯ | 4.5 | 1 | GB/T6540 |
粘度（100℃）mm2/s | 实测 | 15~25 | GB/T265 |
针入度（25℃,100g），1/10mm ≯ | 30 | 20 | 18 | 40 | GB/T4985 |
水溶性酸或碱 | 无 | SH/T0407 |
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4 合成蜡
合成蜡主要包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚苯乙烯蜡、乙烯－醋酸乙烯酯蜡和费托蜡等聚合蜡。最常用的是聚乙烯蜡和费托蜡。
4.1 聚乙烯蜡
聚乙烯蜡的制备方法有三种，一是直接用金属茂催化剂合成，如美国的AC系列产品，产品特点是分子量分布窄，产品纯度高，目前国内还没法生产，全靠进口；二是合成聚乙烯树脂时的低聚物副产，我国扬子、大庆、燕山、抚顺等石化企业的大乙烯装置都有此类产品。产品特点是杂质多、分子量分布宽、含有小分子烃，因此质量不稳定，只能在低档产品的加工中使用；三是用聚乙烯树脂进行热裂解，产品气味大，分子量分布宽、质量不稳定，主要由微小型蜡企业生产。目前国内这三种产品都有供应和使用。聚乙烯蜡在防锈行业主要是用来调整产品的熔点指标，加入量大时低温下蜡膜会粉化开裂脱落，影响防锈效果。表5是常用聚乙烯蜡的技术指标。
表5 常用聚乙烯蜡的技术指标
项目 | A类 | B类 |
软化点，℃ | 100~110 | 120~130 |
分子量，Mn | 1000~3000 | 3000~8000 |
粘度（140℃），cps | 100~400 | 100~400 |
密度，g/cm3 | 0.900~0.940 | 0.940~0.960 |
针入度（25℃,100g），1/10mm | 5~15 | 1~5 |
4.2 费托蜡
费托蜡主要是利用煤制气在高温高压下进行费托法合成而生产的，国内已有多家企业生产。和国外沙索公司的H系列和壳牌公司的PX系列产品比起来，国产费托蜡的杂质多，品种少，但价格只是国外的1/3左右，有很强的竞争力。该产品最显著的特点就是粘度小，因此在防锈材料中除了能明显提高产品的熔点外，并不会明显提高产品的粘度。表6是费托蜡的技术指标。
表6 费托蜡的技术指标
项目 | 国产费托蜡 | 沙索H1 | 壳牌PX－105 |
凝固点，℃ | 95~100 | 96~100 | 100~105 |
颜色 | +10~+15 | +15~+22 | +30 |
粘度（130℃），mm2/s | 15~20 | 15~20 | 15~20 |
含油量 | 1~5 | 0 | 0 |
针入度（25℃,100g），1/10mm | 5~10 | 0~1 | 2~5 |
5 改性蜡
石油蜡主要由碳氢原子组成，作为防锈材料有其缺陷性，如果将石油蜡进行化学改性，引进含氧基团既可增强和金属表面的附着力，提高防锈性能，又可改善和防锈剂的相容性，完善蜡膜的整体防护质量。石油蜡化学改性的常用方法是空气氧化法和马来酸化法。
5.1 空气氧化蜡
石油蜡长时间在空气中会发生氧化反应，如果在加热和催化剂的作用下就会加速这种反应，从而得到氧化蜡。氧化蜡是醇、醛、酮、酸和烃的混合物。分子未端的含氧基团可以和金属表面产生配位键，产生强的吸附力，而长长的烷烃段可以形成致密的蜡膜层，因此，氧化蜡特别适合用于防锈材料。
石油蜡的空气氧化是比较老的工艺，最早的产品有氧化石油脂和氧化石蜡，主要作为防锈剂、浮选剂和肥皂的原料。近年来相继开发出氧化微晶蜡、氧化聚乙烯蜡等产品，由于含氧基团的引入使得蜡的整体防锈性较未改性时有明显的提高。氧化蜡的还有个重要特点就是易乳化，乳化后的产或品无论是在防锈性还是润滑性方面都明显好于用油和蜡直接乳化的产品，而且储存期长，不易分层破乳。
目前研究的重点仍然是高效无毒催化剂的开发和氧化尾气的无害化处理。以前使用的催化剂是多价重金属盐，不但产品颜色深，催化剂残渣不易去除，而且还有很强的致癌性，已逐步被淘汰。后来开发的过氧化物类催化剂虽然解决了颜色、残渣等问题，但氧化效率比较差。另外，在氧化过程中会产生大量的低分子醛、酮、酸，具有强烈的刺激性和腐蚀性，收集后无法排放，存在着严重的环保问题，因此在国内基本上已停止生产。镇江润州泽众专用蜡厂已开发出新型高效无毒催化剂和独特的催化焚烧尾气工艺，成功解决了改性过程中氧化效率和尾气排放的问题，开发出氧化液体石蜡、氧化石油脂、氧化石蜡、氧化微晶蜡、氧化聚乙烯蜡和氧化费托蜡等产品，并在包括防锈行业在内的许多领域中得到了应用。表7是氧化蜡的一些典型技术指标。
表7 氧化蜡的技术指标
项目 | 氧化微晶蜡 | 氧化聚乙烯蜡 | 氧化费托蜡 |
凝固点，℃ | 70~85 | 95~105 | 90~100 |
粘度（120℃），mm2/s | 15~20 | 200~600 | 30~50 |
含油量 | 1~5 | 0 | 0 |
针入度（25℃,100g），1/10mm | 15~30 | 5~10 | 5~10 |
酸值，KOHmg/g | 5~30 | 15~25 | 5~30 |
5.2 马来酸化氧化蜡
空气氧化蜡有个特点，在氧化到一定程度后，蜡的酸值就很难再提高，而且分子链发生断裂，颜色变深，熔点和硬度下降，小分子物质增加，所以在对酸值、颜色、硬度要求高的情况下空气氧化蜡的应用就受到了限制，从而引出了马来酸化蜡的研究开发。
马来酸化蜡是利用蜡分子未端残存的双键和小分子马来酸酐进行接枝反应而制得的。分子为环状酸结构，不含醇、醛、酮，比空气氧化蜡的结构单一。马来酸化蜡的特点是酸值可以做得很高，蜡的颜色浅、硬度大、对颜料和填料的分散性好、光泽度高、润滑性优异。
我国早在上世纪八十所代就已开发出马来酸化聚乙烯蜡，但由于生产工艺落后，无法分离出未接技的马来酸酐，因此产品纯度不高。另外对尾气的处理也缺乏深入研究，所以至今没有工业化。目前市场上的产品都是进口的。
马来酸化蜡在防锈材料中应用得很少，主要原因是成本高，品种少。随着国内石油工业的科技进步，国产高质量的马来酸化蜡一定会出现，可为防锈行业提供更多的原料选择。表8是马来酸化聚乙烯的技术指标。
表8 马来酸化蜡的技术指标
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[参考资料]: 略
