石蠟穩(wěn)定乳狀液的制備及性能.docx

石蠟穩(wěn)定乳狀液的制備及性能王錦(山東輕工業(yè)學(xué)院化學(xué)工程系濟(jì)南250100)摘要 由高碳醇與非離子 、陰離子乳化劑組成復(fù)合乳化劑 ,對(duì)石蠟具有良好乳化能力 ,可制得石蠟微小乳狀液 。乳化劑復(fù)配 、用量 ,蠟配比 、乳化溫度等對(duì)乳液穩(wěn)定性及應(yīng)用性均有影響 。關(guān)鍵詞 乳化 ,乳化蠟 ,微小乳狀液中圖法分類號(hào) TQ 6491691前言石蠟是一種用途廣泛的石油烴混合物 ,具有防水 、抗油 、上光等綜合性能 ,在皮革 、造紙 、紡織及日用化工等方面 ,尤其在地板 、家俱 、家用電器等硬表面打蠟上光上廣泛使用 。石蠟及其 它動(dòng)植物蠟在室溫都呈固態(tài) ,不溶于水 ,溶于有機(jī)溶劑 。由于有機(jī)溶劑污染環(huán)境 ,使用不便 ,因 此需將石蠟以微粒分散于水中制成 O /W 型乳狀液 。石蠟是一種難于乳化的體系 ,制備乳化 顆粒細(xì)而均勻 ,穩(wěn)定性好的蠟乳液 ,目前仍為上述應(yīng)用中的一個(gè)重要問題 。本文嘗試用 80 年 代發(fā)展起來的微小乳狀液形成理論12,通過選擇合適乳化劑配方 ,改進(jìn)乳化方式 ,制得一種 乳白 ,微透明 ,顆粒在 015m 左右 ,穩(wěn)定的蠟微小乳狀液 ,其對(duì)硬表面的清潔上光具有良好作 用 。1 實(shí)驗(yàn)方法111儀器與藥品CS501 型超級(jí)恒溫槽 ,8112 型恒溫磁力攪拌器 ,800 型離心沉淀器 , GZ 光電光澤計(jì) ,自制簡(jiǎn)易乳化器 ,玻璃儀器 。壬基酚聚氧乙烯醚 (O P 10) ,三乙醇胺 ,油酸 ,液體石蠟 ,高碳醇 (D) 均為化學(xué)純 ,乳化劑C ,58 60 白色石蠟 ,白色地板蠟均為工業(yè)級(jí) ,水為去離子水 。212原料配比如表 1 所示 。213乳化方法按上述配比用電子秤稱取 21g 油溶性組分 A ,置于 100 ml 小燒杯 ,在 8085 恒溫水浴 中熔化待用 ,按相應(yīng)配比稱取 1012g 水溶性組分 B ,置于簡(jiǎn)易乳化器中加入適量水 ,控制溫度8085 攪拌均勻 ,溶液呈粘稠透明 。將 A 組分熔化蠟加入乳化器中增加攪拌速度 ,將配比收稿日期 :1996 - 09 - 2325第 2 期王錦 :石蠟穩(wěn)定乳狀液的制備及性能中剩余水 ,分四次加入 。乳液即由微黃透明 半透明 乳白粘稠 乳白微藍(lán) ,粘度趨向外相水粘度 。乳化 40 分鐘 ,邊攪拌邊用冷水冷卻 。本乳化方式為微乳液的 O D 乳化法與乳狀液的P I T 相轉(zhuǎn)變?nèi)榛ǖ慕Y(jié)合 。表 1蠟乳液原料配比組 分原料及重量 ( g)組分原料及重量 ( g)3161122301150115O P 10乳化劑 C 三乙醇胺 高碳醇 D羧甲基纖維素鈉 苯甲酸鈉A地板蠟石蠟 液體石蠟 油酸水9321531570BC214成品性能測(cè)試21411乳液穩(wěn)定性觀察放置穩(wěn)定性 。用 800 型離心沉淀器測(cè)定在 3000 轉(zhuǎn) /分轉(zhuǎn)速下離心 穩(wěn)定性 。離心 30 分鐘 ,若乳液不發(fā)生相分離為穩(wěn)定 。21412乳液顆粒大小測(cè)定用光學(xué)顯微鏡在放大 1600 倍的條件下 ,用油鏡頭觀察沖稀 5 倍的乳液油粒 。事先用物鏡標(biāo)尺校正目鏡刻度 ,可直接讀取粒子直徑 。21413光澤度測(cè)定用 GZ 光電光澤計(jì)測(cè)定涂抹各成品前后光滑花崗石板光澤度增加值 并與涂地板蠟比較 。3 結(jié)果與討論311 乳化劑的選擇與復(fù)配31111 乳化劑的選擇乳化劑分子中須含有同石蠟相似結(jié)構(gòu)的基團(tuán) ,才能與石蠟產(chǎn)生親合性 ,得到穩(wěn)定乳液 。乳 化劑的親水親油平衡值 ( HLB) 與石蠟的 O /W 型乳液所需 HLB = 910 要相近 。筆者選用 O P 10 為主乳化劑 ,分別與 Tween - 80 ,Span - 20 ,十二烷基苯磺酸鈉 ( ADS) ,乳化劑 C ,油酸三乙醇胺復(fù)配 ,只有乳化劑 C 及油酸三乙醇胺與之復(fù)配效果最好 。結(jié)果如表 2 。乳化劑 C 為 水溶性蠟狀固體 , HLB 14 ,為非離子表面活性劑 。計(jì)算表明 O P 10 與乳化劑 C 及油酸三乙 醇胺復(fù)配 HLB 10 ,當(dāng)加入一種高碳醇 (D) 為助乳化劑 ( HLB = 312) 后 ,不僅可調(diào)節(jié) HLB 接近10 ,根據(jù)微小乳狀液形成理論 ,還可進(jìn)一步降低界面張力 ,增加界面膜強(qiáng)度 ,促使乳化易于進(jìn) 行 ,形成穩(wěn)定均勻的微小乳狀液 。表 2 乳化劑對(duì)乳化效果影響乳化劑乳化效果乳化劑乳化效果O P 10O P 10 + ADS油酸三乙醇胺顆粒很粗 ,分層顆粒很粗 ,分層 顆粒較粗 ,一周分層O P 10 + 乳化劑 CO P 10 + 乳化劑 C+ 油酸三乙醇胺顆粒較粗 ,放置易返粗顆粒細(xì) 、均勻 放置半年穩(wěn)定 ,不返粗乳液配方同上 。約為蠟 3 份 ,乳化劑 1 分 ,水 10 份 。31112乳化劑復(fù)配當(dāng)確定乳化劑組成及總用量如原料配比中所示 ,乳化劑之間的復(fù)配對(duì)乳化效果有較顯著 26 山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)第 11 卷影響 ,復(fù)配乳化劑間具有協(xié)同效應(yīng)5。當(dāng)確定油酸三乙醇胺用量 ,按不同配比復(fù)配 O P 10 與乳化劑 C 使其總量均為 418 g ,結(jié)果如表 3 所示 ,O P 10 :乳化劑 C (重量比) 為 3 :1 效果較好 。表 3乳化劑復(fù)配對(duì)乳化效果影響O P 10 :乳化劑 C ( 重量比)乳化效果4 :13 :12 :11 :1顆粒細(xì) ,一周分層顆粒細(xì) ,半年不分層 顆粒較粗 ,1 天分層顆粒粗 ,分層312乳化劑用量對(duì)顆粒大小影響乳化劑用量決定乳化顆粒大小 ,在上述原料配比中 , O P 10 與乳化劑 C 總用量為蠟的20 %30 %時(shí) ,乳液為白色不透明 ,顆粒直徑大于 015 m ,乳液不均勻 ,內(nèi)有粗顆粒 ,放置易返 粗 。當(dāng)用量為蠟的 33 %40 %時(shí) ,外觀乳白微藍(lán)微透明 ,顆粒直徑在 015 m 左右 ,已在微小乳狀液 015 m011 m 范圍內(nèi) ,顆粒呈均勻的球形 ,放置 、離心及沖稀五倍穩(wěn)定性良好 。當(dāng) 乳化劑用量高于 42 %蠟時(shí) ,可形成半透明的微乳液 ,其防水性下降 ,成本增高 。從經(jīng)濟(jì)角度看上述乳化劑用量為蠟的 33 %即可 。313乳化方式的影響實(shí)驗(yàn)表明乳化方式不同乳化效果有所不同 。如表 4 ,O D 乳化法效果最好 。該乳化機(jī)理 為 ,先使乳化劑與高碳醇助乳化劑及少量水形成透明的表面活性劑醇溶液相 D ,然后將油增溶其中形成層狀液晶 ,繼續(xù)加油形成透明的 O D 乳液 ,加水構(gòu)成凝膠狀乳液 ,繼續(xù)加水得 O /W 型微小乳狀液 。表 5乳化方式對(duì)乳化效果的影響乳化方式乳化效果劑在水中法劑在油中法4O D 乳化法顆粒粗 ,分層顆粒較細(xì) ,形狀不均勻 ,易返粗 顆粒細(xì) ,均勻球形 ,放置粒度不變O D 乳化法優(yōu)于單純的劑在油中法 ,原因是乳化機(jī)理不同 。劑在油中法是將乳化劑首先溶于油 ,加水形成 W /O 型乳液 ,繼續(xù)加水翻轉(zhuǎn)形成 O /W 型顆粒較細(xì)乳液 。乳化劑在油 中溶解性有限 ,乳化劑間的協(xié)同效應(yīng)及乳化作用并沒得到充分發(fā)揮 。而 O D 乳化法首先使 乳化劑溶于醇水溶液形成均勻透明的中間相 D ,加油增溶形成層狀液晶 ,繼續(xù)加油形成 O D 乳液 ,加水形成凝膠狀乳液 ,繼續(xù)加水逐漸翻轉(zhuǎn)形成 O /W 型微小乳狀液這一機(jī)理經(jīng)歷一系 列中間過程有利于乳化劑間協(xié)同效應(yīng)的發(fā)揮 。314 其它因素影響配制石蠟微小乳狀液是一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù) ,比制備化妝品膏霜的難度更大 。影響蠟乳 液穩(wěn)定性及使用性因素很多 ,配方設(shè)計(jì)是最重要因素 。此外乳化方式 、乳化溫度 、蠟配比 、乳化水用量 ,冷卻速度均有一定影響 ,前人已進(jìn)行過較詳細(xì)研究34。筆者實(shí)驗(yàn)結(jié)果為乳化溫度 高于 80 即蠟的熔化溫度可防止蠟結(jié)晶 ,乳液顆粒不均勻 。在 80 85 為好 ,因 90 以上油酸分解 ,影響乳液質(zhì)量 。蠟配比為地板蠟 :石蠟 = 3 : 1 ( 重量比) ,乳液穩(wěn)定性及使用性較好 ,可使花崗石板光澤度提高 10 % ,光亮如新 。而涂抹地板蠟光澤度僅提高 5 % 。乳化水用量控27第 2 期王錦 :石蠟穩(wěn)定乳狀液的制備及性能制在 7075 % ,少則會(huì)使乳液濃度大 ,粘稠 。多則會(huì)影響乳液穩(wěn)定性 。制得乳液自然冷卻 ,放置有返粗現(xiàn)象 ,用冷卻水快速冷卻 ,其顆粒大小 ,粘度均不變 。4 結(jié)論411乳化劑復(fù)配與乳化劑用量是制備穩(wěn)定的石蠟微小乳狀液的關(guān)鍵因素 。乳化方式 、乳化溫度 ,乳化水用量 、冷卻速率均對(duì)乳液顆粒大小及穩(wěn)定性有明顯影響 。本實(shí)驗(yàn)最佳配方 ,蠟 :乳化 劑 :水 = 3 :1 :10 (重量比) 。412O D 乳化法是制備穩(wěn)定 O /W 型微小乳液值得推薦的一種新方法 ,它優(yōu)于常用的劑在 油中法 。5應(yīng)用前景蠟乳液不僅可用作日常生活需清潔的硬表面 ( 例各類地板 、家俱等) 的清潔光亮劑 。配方稍加調(diào)整還可用于皮革制品表面涂飾劑 ,對(duì)皮革表面起到填充 、上光 、滑爽等多種功能5。此 外還可制備汽車清洗上光劑 。在紡織工業(yè)用于織物的防水涂層整理劑 ,使處理后的織物具有良好的防水性 ,平滑性 、透氣性 ,手感柔軟 。在造紙工業(yè)用于紙板的防水涂層及改善磨光紙的 抗水 、光澤性能 。因此積極開展乳化蠟制品理論與實(shí)踐研究 ,對(duì)現(xiàn)代快速發(fā)展的日用化學(xué)工業(yè) 、輕工業(yè)都具有重要的實(shí)際意義 。參考文獻(xiàn)1 EL - 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The co mpo und anddo sage of emulsifiers appear to be impo rtant f a