干货整理｜一文带你了解费托蜡

互推小编 2023-05-06

1 费托合成蜡产品概述

费托合成蜡国外主要生产品牌有南非SASOL公司以及荷兰Shell公司。近几年来国内也开始加大费托合成技术研究，依托自主知识产权的煤基油费托合成技术，成功开发了煤基油系列产品，特别是2015年国产费托合成蜡产品上市，彻底改变了费托合成蜡国外品牌独霸市场的格局。

煤基合成油系列产品之一粗蜡是精制费托蜡系列产品的原料，通过先进的抽提精馏技术，费托合成粗蜡可进一步分切生产出系列费托合成蜡。国产费托合成蜡一般按照滴熔点命名，主要产品型号有60、70、95、100、105、110、115。

费托合成蜡生产关键技术在于催化剂，常用催化剂有铁基催化剂和钴基催化剂。铁基催化剂主要用于生产滴熔点105℃以下的费托合成蜡，再高熔点的费托合成蜡只能使用钴基催化剂。钴基催化剂生产的费托合成蜡外观以及性能优于铁基催化剂生产的费托合成蜡。

据了解，近几年内，还将陆续有新的煤制油项目生产线投产，粗略估计有1000万吨煤制油系列产品产出，其中，可用于蜡类润滑剂生产的系列产品也将有近20万吨。届时，蜡类润滑剂市场竞争必将进一步加剧，聚乙烯蜡市场将会进一步压缩，劣质蜡类润滑剂也将退出市场。

2 费托合成蜡结构与性能特点

费托蜡主要由相对分子质量在500-1000的直链、饱和的高碳烷烃组成，这就赋予了这种化学品精细的晶体结构、高熔点、窄熔点范围、低油含量、低针入度、低迁移率、低熔融粘度、坚硬、耐磨及稳定性高。

费托合成蜡与通用的聚乙烯蜡（PE蜡）相比，二者的显著区别在于（a）分子量。费托蜡分子量远低于PE蜡，支链也较少，结晶度高，易于渗入高粘度大分子链之中，显著降低熔体粘度，在加工过程中迁移性小，后期润滑效果明显。（b）费托蜡为饱和直连烷烃，不含双键，抗氧化能力强，产品耐候性好。（c）费托蜡粘度远低于PE蜡。只有10左右。较少用量即可达到同样润滑效果。使用量仅为PE蜡的70-80%。参见表一

费托蜡与PVC相容性较好，作为内外润滑剂都可胜任。可作为良好的内润滑剂有效控制剪切条件、促进流动、控制摩擦和熔融性能，从而提高热稳定性。同时，费托蜡因其高结晶度和高线性度的结构，使PVC产品获得最佳的物理及加工性能。

根据需要，费托工艺可以合成不同链长度的烷烃改变最终产品分子量大小，形成系列化产品。

表一费托合成蜡与PE蜡性能比较

3 费托合成蜡生产应用技术

3.1 PVC产品加工用润滑剂

PVC常用的热稳定剂、润滑剂、抗冲剂、加工助剂、颜料等不同用途的助剂依据产品性能要求进行配方设计，在保证产品质量和加工工艺要求的前提下，尽可能地降低配方成本。润滑剂是影响PVC树脂硬制品加工非常重要的影响因素之一，主要是改善PVC树脂加工的流动性和制品的脱模性，防止在机内或模内因粘附而产生制品缺陷。

由于PVC树脂具有极性分子结构，分子链之间作用力大，加工时在热、光、氧以及高剪切力作用下容易分解，所以，PVC树脂加工过程中需要加入润滑剂，加入内润滑剂减弱PVC分子间作用力，减少内摩擦热的生成，使之易于塑化。加入外润滑剂降低PVC与钢铁间摩擦力以及粘附性，调控塑化速率，改善PVC加工的流动性使其容易熔融和成型。一般来讲，内润滑剂促进塑化，外润滑剂延迟塑化。PVC-U塑化程度在65%左右，其各项力学性能最好。因此，合理兼顾PVC树脂流动性、防粘性和塑化速率，也就是要使内、外润滑作用平衡，达到能经济连续生产的目的。

3.1.1 费托合成蜡润滑平衡机理

外润滑剂的主要特点是界面润滑，在加工过程中外润滑剂很容易迁移到产品表面或者熔体与加工机械的界面处，分子取向排列，通过物理吸附形成形成润滑剂分子层。内润滑剂可以溶入到聚合物分子链之间减少内摩擦力，降低熔体粘度，增加塑料的熔融速率，改善塑化性能。

费托合成蜡在PVC加工生产中主要是作为外润滑剂使用，由于费托合成蜡具有分子量小、低熔融粘度、高熔点、窄熔程，较少的用量即可达到同样的润滑效果，降低了润滑剂对产品物理力学性能的负面影响，在内外润滑平衡调节具有PE蜡不可替代的优势。

3.1.2 费托合成蜡改善PVC产品加工性能

PVC树脂加工具有流动性差、热稳定性差、易分解等特点，生产的产品具有脆性且抗冲性差，因此，需要在加工过程中添加各种辅助性材料以改善其产品性能。

在PVC树脂加工中的，润滑剂的选择至关重要，添加量少又能达到同样的润滑效果是对润滑剂的一项重要要求，费托合成蜡正好符合这一要求。这降低了配方设计的难度，有效提高抗冲剂以及加工助剂的使用效率。

费托合成蜡与PVC加工用稳定剂协同效果明显，可以有效延长热稳定时间，增加工艺温度的调节幅度，高熔点的费托合成蜡在CPVC树脂加工时尤为明显，由于CPVC树脂加工工艺参数调节范围窄增加了产品的加工难度，选用高熔点的费托合成蜡可有效改善CPVC产品加工的后期润滑，提升产品的外观以及力学性能。

费托合成蜡可有效改善产品加工过程中小分子杂质析出。提到小分子杂质析出，很多人认为是润滑剂用量过多导致的，其实，也不尽然。润滑剂过多，肯定会迁移到产品表面，特别是PVC管材的生产，杂质会粘附口模并聚集焦烧，使产品表面失去光泽。PVC加工表面杂质析出更多地是所用稳定剂中小分子物质的析出，特别是钙锌稳定剂，生产一段时间后都会出现杂质析出现象，有的甚至更严重，析出的杂质甚至粘附在定径套上。如果配方中加入适宜的费托合成蜡，保持内外润滑平衡，就可有效减少杂质的表面析出。

3.1.3 费托合成蜡在PVC产品加工生产过程中常见问题解决方法，见表二
表二费托合成蜡应用常见问题

3.2 费托合成蜡有效改善钙锌复合稳定剂润滑体系

依据辅助稳定剂的不同，市场上销售的钙锌复合稳定剂可以分为：（a）钙锌-水滑石/改姓水滑石复合稳定剂。（b）钙锌-多元醇复合稳定剂。（c）钙锌-稀土复合稳定剂。（d）钙锌等金属皂类与水滑石、多元醇、β-二酮等不同类型辅助稳定剂多组分复配。不同体系稳定剂还需要添加抗氧剂、内外润滑剂等不同化学组分才能达成最终不同配方体系的钙锌稳定剂。

无论何种体系的钙锌复合稳定剂都离不开良好的润滑体系，因为，好的润滑体系具有低挥发性、良好的脱模以及流动性能，并能提高稳定剂的高温稳定性能、延长热稳定时间，降低杂质析出、改善产品耐候性。钙锌复合稳定剂润滑体系基于成本因素多数公司采用聚乙烯蜡复合体系，但该润滑体系存在加工过程小分子析出，后期润滑效果降低等缺陷。一些公司也曾尝试采用进口费托合成蜡润滑体系改善钙锌稳定剂性能，效果明显，但高昂的价格使得产品成本难以承受。

费托合成蜡与钙锌稳定剂其它辅助剂协同效应明显，协助稳定剂延长热稳定时间，降低熔体粘度，降低分子之间、分子与机械壁摩擦力。改善制品的初期着色性。对产品的力学性能影响正面。

正是费托合成蜡具有的上述显著特点，使其在钙锌稳定剂生产中得以广泛应用，这是由于费托合成蜡结构和性能尤其符合稳定剂生产对润滑剂技术要求。国产费托合成蜡2015年面世，给国产稳定剂质量改善提供了技术保证。由于钙锌稳定剂绿色环保、环境友好，与国家发展环境保护战略高度切合，因此，在可预见的未来，费托合成蜡必将助推钙锌稳定剂发展进入快车道。

3.3 热熔胶

蜡是热熔胶性能最有效的调节剂。热熔胶中添加的蜡的熔点和结晶度控制着热熔胶的起始凝固温度和固化时间，同时，影响热熔胶的塑性和拉伸性能。具有低粘度性质的费托合成蜡可以降低聚合物和树脂粘度，有助于树脂的高效混合和热熔胶的泵送运输。

热熔胶常用的合成蜡有PE蜡和费托蜡。费托合成蜡为饱和直链烷烃分子结构，具有高熔点、高硬度，与PE蜡比较，费托合成蜡熔程窄，耐候性好，因此，广泛应用于要求耐候性好耐高温快凝固的热熔胶中。

3.4 费托蜡在色母加工中的应用

色母粒料的加工生产首先需要将颜料凝聚体在剪切力作用下分散为初级颗粒或晶体达到较为均一的初级状态，但是，颜料凝聚体被打散后在引力作用下还会发生再凝聚现象，费托合成蜡可有效地润湿并渗透在凝聚颗粒的孔洞中包覆在颜料表面，在剪切力作用下更好地分散颜料凝聚体有效防止再凝聚。

依据色母加工原理，费托蜡虽然润湿渗透包覆效果较好，但是，费托蜡低粘度性能降低了凝聚体剪切力，使得颜料分散效果较差。相反，由于聚乙烯蜡具有较高的分子量，以及支链结构存在，使其具有较高的粘度，较适合色母粒加工。

3.5 油墨与涂料

喷雾形成的微粉蜡以其良好的球形颗粒和较低的表面张力可以用于多种油墨、水性/油性涂料，为其提供良好的润滑效果，同时，提高涂层的抗刮和耐磨性能。

此外，费托蜡也可应用于化妆品、增光剂等。

3.6 常用国产费托合成蜡

国产费托合成蜡产品性能

表三费托合成蜡产品性能