添加剂对石蜡物理改性的分类研究

第18卷第1期石油化工高等学校学报Vol. 18 No. 12005年3月JOURNAL OF PETROCHEMICAL UNIVERSITIESMar.2005文章编号:1006 - 396X( 2005 )01 - 0083 -04添加剂对石蜡物理改性的分类研究路宏，佟毅(辽宁石油化工大学理学院,辽宁抚顺113001 )摘要:蜡和添加到蜡中的添加剂蜡都是有机化合物的复杂混合物(C,H2n+2的直链或支链饱和的有机化合物),它们的化学组成和物理结构也很复杂,由于蜡的产源不同可以将蜡(添加剂)分为动物蜡、植物蜡、矿物蜡和合成蜡等。但试验的结果表明,它们作为添加剂所表现出的对原料蜡例如58#全炼蜡)物理性质的改变却不一定完全相同。使用主成份分析和聚类分析方法通过蜡在不同添加剂(蜡)作用下所表现出来的物理性质的变化趋势将添加剂蜡分为若干不同的族、类在同-族、 类中添加剂对蜡可以有相同或相近的物理改性作用。关键词:石蜡;主成分;聚类;添加剂中图分类号: TE626. 8文献标识码:A石蜡及其在添加剂作用下的产品是石化企业的种添加剂;确定滴溶点、运动粘度、针入度( 25.4 C、重要产品之一。研制石蜡高附加值产品，进行深加38.8C、43.3C)为在添加剂下的物理特征变化指工提高石蜡产品的技术含量能进-步提高石蜡产标并分别取添加剂的质量分数在1%、5%、10%三品市场竞争力。研究石蜡在添加剂的作用下物理性个水平下的特征指标值共计有15 个变量。质的变化趋势是实现石蜡产品创新的重要基础理论研究1-7。.2石蜡改性的主成分分析模型国外石蜡深加工产品高度发展国内石蜡生产由于石蜡在添加剂的作用下的指标变量较多,严重过剩,而石蜡深加工产品市场潜力巨大。面对为了突出主要矛盾,采用主成分分析的方法8。X这种现状我们有必要进-步开展石蜡产品深加工=(X1.X2..,X18)T是18x15的样本观测矩阵,的研发。研究添加剂对石蜡物理性能改变规律通其中的18行分别表示18种添加剂,15 列分别表示过添加能与石蜡互溶的蜡添加剂来改善石蜡的物理15个原料蜡在添加剂的作用下的指标变量。首先性能。通过建立主成分分析和聚类分析的统计模计算样本相关系数矩阵的前3个特征根及贡献率型我们将产源不同的动物蜡、植物蜡、矿物蜡和合(见表1)成蜡等根据它们作为添加剂所表现出的对原料蜡表1 样本相关系数矩阵的特征值及贡献率(例如58#全炼蜡)物理性质的改变趋势不同而分为Table 1 Eigenvalues and contribution rate of sample若干不同的族、类,在同--族、类中添加剂对蜡可以related coefficient matrix有相同或相近的物理改性作用。主分量特征值差值贡献率累计贡献率第一主成分7.3558 4. 13270. 490 40.49041添加剂的选择及特征变量确定第二主成分3.2231 1.631 20.21490.705 3选择矿物蜡( 1#~3# )聚乙烯蜡( 1#~2# )第三主成分1.591 90.2776 0.1061 0.811 4EVA蜡1#~4# )合成树脂(1#~2# )合成蜡1#中国煤化工~2# )植物蜡1#~3# )和动物蜡1#~2# )共计18TYHcNMHG主成分的累计贡献率已经达到0.811 4 ,可以尽可能多地保留原来15个收稿日期2004-07- 17变量的信息并且它们还不相关。接下来我们计算作者简介路宏( 1981- )女辽宁朝阳市在读硕士。.基金项目:中油股份集团基金资助项目( 010305-01 )。样本相关系数矩阵的特征向量及原变量的因子得分*通讯联系方数据(见表2)84石油化工高等学校学报第18卷由表2可以看出,第一主分量的针入度变量的分量的运动粘度变量的因子得分都在0.5以上可因子得分多数都在0.3以上,仅有25 C针入度1%以表征粘度的描述因子;第三主分量的滴熔点变量和37.8 C针入度1%小于0.3 ,说明添加量较少且的因子得分都在0.3以上,可以表征溶点的描述因温度较低时对硬度的影响较小,而添加量增大时对子。表3给出了18种添加剂的各描述因子得分。硬度的影响较大可以作为硬度的描述因子第二主表2样本相关系数矩阵的特征向量及原变量的因子得分Table 2 Eigenvector sample related coefficient matrix and score of former variable编号原变量第一主成分得分第二主成分得分 第三主成分得分滴溶点1%-0.1780-0. 19400.3645滴溶点5%-0.204 4- 0.22640.5438滴溶点10%0.2096- 0.222 20.526 2运动粘度1%- 0.088 70.506 20.195 15运动粘度 5%- 0.07000.525 80.1749运动粘度10%-0.065 50.51630.167 325 C针入度1%0.1342-0.006 8- 0.026425C针入度5%0.317 00.066 50.089 8925C针入度10%0.32290.027 4-0.01581037.8 C针入度1%0.233 70.173 10.277 71137.8 C针入度5%0.337 90.047 40.226 21237.8 C针入度10%0.351 2-0.011 60.164513 43.3 C针入度1%0.3492-0.104 3.0.121 71443.3 C针入度5%0.337 8- 0.084 20.101 3I543.3 C针入度10%0.338 5-0.0839.0.0920.注:原变量中1%、5%和10%表示添加剂添加量。表318 种添加剂的各描述因子得分Table 3 The score of each addictive factor添加剂第一主分量(硬度因子)第二主分量( 粘度因子)第三主分量( 溶点因子)矿物蜡1#-0.8469-0.365 3-2.0456矿物蜡2#1.116 3-0.808 7- 1.3809聚乙烯1#0.8829-1.071 51.295 1聚乙烯2井- 1.647 4-0.261 91. 9399EVA1#0.136 31.88900.505 7EVA2#0.450 72. 360 80.162 8EVA3#-1.907 3中国煤化工1.085 3EVA4#-0.372 6-0.611 2MYHCNMHG.合成树脂2#5.411 60.318 10.629 10合成蜡2#1.644 7-1.885 12.0344合成树脂1#5.4669-0.727 50.6556万万数据第1期路宏等. 添加剂对石蜡物理改性的分类研究35续表3编号添加剂第一主分量(硬度因子)第二主分量(粘度因子)第三主分量(溶点因子)动物蜡2#1.785 4- 0.287 9-0.8827.13植物蜡2#4.255 9-0.435 8.-0.264814植物蜡1#-3.8784- 1.574 40.108915合成蜡1#-2. 4964-1.501 3.1.53200植物蜡3井0.369 9-0.399 9- 1.399 5动物蜡1#-0.9238-0.5598-1.807 818矿物蜡3#-3.1859- 1.104 3-0.5449通过各描述因子的得分将添加剂对石蜡的物理综合.上述结果可以得到添加剂对蜡物理改性作改性分为三级(作用强度(见表4)用的分族、分类如下:表4各描述因子的( 作用强度分级A族包括合成树脂2#、合成树脂1#、植物蜡.Table 4 The classify of each factor intensity2# ,它们的共同特点是在添加剂下硬度因子的强度因子-级得分范围二级得分范围三级得分范围都为三级粘度因子的强度都为一级滴点因子的强硬度<-1.6(-1.62)>2度都为二级。.粘度<0 .(0 A)>4A族又可以分为两类:一类是合成树脂1#和合成树脂2#，从树形图滴点<-0.1(-0.1 1 )>1上看,它们的接近程度更好,从因子得分看,硬度和滴熔点的作用更加接近;另一类是植物蜡2#,它的硬度和滴点的作用强度都略低于前一类。3可变类平均法的主成分聚类模B族包括矿物蜡1#、动物蜡1#、 矿物蜡2#、植刑[9]物蜡3#、聚乙烯1#、动物蜡2#、EVA1#、EVA4#、使用可变类平均法( fexible - beta method )得到EVA2#、聚乙烯2#、合成蜡2#、合成蜡1#、植物蜡添加剂对蜡的特征指标影响的聚类树状图如图1所1#、矿物蜡3#、EVA3#。它们的共同特点是在添加剂下硬度因子的强度都为一-级或二级。B族又可以分为三类:第一-类是矿物蜡1#、动物蜡1#、矿物蜡2#、植矿物蜡2"°物蜡3#、聚乙烯1#、动物蜡2#、EVA1#、EVA4#和植物蜡3"_聚乙烯1#EVA2#。它们的共同特点是在添加剂下硬度因子动物蜡2*EVA1的强度都为二级。EVA4*B族第一类中又可分为3个小类:矿物蜡1#、EVA2*动物蜡1#、矿物蜡2#和植物蜡3#可以归为第一小合成蜡2#合成蜡1*类,它们的粘度因子为-级、滴点因子为一级。其中矿物蜡1#与动物蜡1#各项特征指标的变化率的相合成树脂2"似程中国煤化工物蜡2#的各项特征指合成树脂1*植物蜡2*标的MHCNMHG交接近。聚乙烯1#、动0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5物蜡2#可以归为第二小类,它们的硬度因子为二Fig.1 The factor quota of addictive - wax efTect the级粘度因子为一级。EVA1#、 EVA2#、EVA4#可graphic of cluster analysis tree图1添加剂对蜡的特征指标影晌的降类树状图以归为第三小类,它们的硬度因子和粘度因子都为二级。86石油化工高等学校学报第18卷第二类是聚乙烯2#、合成蜡2#、合成蜡1#、植为在添加剂下硬度因子为一级,但它的粘度因子与物蜡1#、矿物蜡3#、EVA3#。它们的共同特点是滴点因子都为三级特别是粘度的变化是所有添加在添加剂下硬度因子和粘度因子都为一级。剂中最快的，从某种意义上讲(按粘度因子分族)B族第二类中又可分为两个小类:聚乙烯2#、EVA3#可以单独的分为一族。合成蜡2#和合成蜡1#可以归为第一小类,它们的上述分类结果是以石蜡在添加剂的作用下物理.滴点因子的强度都为三级。其中合成蜡1#与合成性质的改变趋势为依据，并且首次给出了蜡在添加蜡2#的各项特征指标的变化率的相似程度要好-剂的作用下物理性质改变的作用强度提法在新产些植物蜡1#、矿物蜡3#可以归为第二小类,它们品的开发与研制中可以根据最终产品的物理性质需的滴点因子的强度为二级。求选用不同的、有针对性的添加剂进行配方。EVA3#在B族中可以独立的作为第三类。因参考文献[1] M弗罗因德.石蜡产品的性质、生产及应用[ M]第1版.北京:中国石化出版社1988.[2] DU Ying杜郢), MIAO Tian-j(苗天楫)JU Li- xu(具礼会) Study on crrelation between composition and ferformanceof waxe( I X石蜡组成与使用性能的相关性研究I )[J] Acta. petrolei sinica ,1993 9(3 )98- 105.[3] DU Ying杜郢) ,MIAO Tian-j(苗天楫),JULi- hu(具礼会). 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