高含蠟石蠟乳狀液的研制及影響因素探討_全紅平

1、高含蠟石蠟乳狀液的研制及影響因素探討全紅平黃志宇劉暢(西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,成都610500摘要以石蠟為主要原料,采用劑在油中法制備了石蠟乳狀液。考察了乳化劑類型和用量、乳化水用量、乳化溫度、乳化時間、攪拌速度對石蠟乳化效果的影響。結(jié)果表明,復(fù)配乳化劑優(yōu)于單一乳化劑,且復(fù)配-型乳化劑效果最好。并確定了最佳乳化工藝條件:復(fù)配-型乳化劑用量10%,乳化水用量65%70%,乳化溫度90,乳化時間30min ,攪拌速度1000r /min 。在此條件下,石蠟乳狀液蠟含量為30%35%,具有較好的穩(wěn)定性和分散性。關(guān)鍵詞石蠟乳狀液高含蠟乳化劑收稿日期:2006-11-28。作者簡介:全紅平,在讀碩士研

2、究生,主要研究方向為油田應(yīng)用化學(xué)。石蠟是一種石油烴混合物,在皮革、造紙、紡織及日用化工等方面均有廣泛的應(yīng)用。石蠟及其他動植物蠟在室溫都呈固態(tài),不溶于水,溶于有機溶劑。在工業(yè)和日常生活中,由于有機溶劑的大量使用,給環(huán)保造成了巨大壓力。因此,將石蠟以微粒分散于水中制成O /W 型乳狀液,開發(fā)出適應(yīng)環(huán)保要求的產(chǎn)品越來越受到重視。乳化蠟是一種可以自由流動的液體混合物,其中蠟被分散在含乳化劑的水包蠟懸浮體內(nèi),狀態(tài)穩(wěn)定1。本文所述研究,以石蠟為主要原料,采用劑在油中法,制備石蠟乳狀液?？疾炝烁鞣N因素對石蠟乳化效果的影響,制得一種乳白、微透明、高含蠟、穩(wěn)定性好的石蠟乳狀液。1實驗1.1石蠟乳化機理石蠟乳狀液

3、是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定的體系,放置時兩液體易分離。要使石蠟分散于水中成為高分散、均勻、穩(wěn)定的乳狀液,必須選擇合適的乳化劑并通過一定的乳化工藝來實現(xiàn)。乳化劑是一種表面活性劑,使石蠟滴穩(wěn)定分散于水中形成微小的液滴而不易聚結(jié)析出,并使其表面定向吸附乳化劑分子,在石蠟水界面形成具有一定機械強度的界面膜是石蠟乳化的關(guān)鍵2。1.2石蠟乳狀液的制備采用劑在油中法,將一定量石蠟切碎,放入反應(yīng)器中,并置于90恒溫水浴中加熱,使其熔化,緩慢攪拌,并加入一定量乳化劑,高速攪拌10min 后,緩慢加入預(yù)熱水于反應(yīng)器中,反應(yīng)30min ,得到石蠟乳狀液。1.3性能測試方法1.3.1穩(wěn)定性測定將石蠟乳狀液放入800型離心機中

4、,以4000r /min 離心15min ,不分層為穩(wěn)定性好,分層為穩(wěn)定性差。1.3.2石蠟乳狀液類型評定采用沖淡法。取少許石蠟乳狀液,加入少量水,輕輕攪拌,易與水摻合者為水包油型(O /W ,反之,為油包水型(W /O 。1.3.3分散性測定3分散性參照農(nóng)乳的測定方法,分為五等級,一級最好,五級最差。一級:將石蠟乳狀液滴入水中,能迅速地分散成帶藍色熒光云霧狀分散液,稍加攪動后成藍色或蒼白色透明溶液。二級:將石蠟乳狀液滴入水中,能迅速自動分散成藍白色云霧狀帶熒光的分散液,稍加攪動成藍色半透明溶液。三級:將石蠟乳狀液滴入水中,呈白色云霧狀或條狀分散液,攪動后得乳白色稍帶熒光的不透明乳液。四級:將

5、石蠟乳狀液滴入水中,呈白色微粒浮在水面,攪動后仍能成為乳白色不透明的乳液。五級:將石蠟乳狀液滴入水中,呈大顆粒浮在水面,攪動后雖能乳化,但立即發(fā)生分層,石蠟上浮。1.4石蠟乳狀液物理性能外觀為半透明或白色粘稠狀,略帶藍光;石蠟含量在30%35%;4000r/min離心15min,不分層;放置30d無分層無沉淀。2結(jié)果與討論2.1乳化方法的選擇42.1.1劑在水中法將乳化劑直接溶于水中,在劇烈的攪拌下將石蠟加入,可直接得到O/W型乳狀液。若想得到W/O 型,則繼續(xù)加入石蠟直至變?yōu)閃/O型乳狀液。2.1.2劑在油中法將乳化劑溶于石蠟相,有兩種方式可得乳狀液:(1將混合物直接加入水中,制得O/W型乳

6、狀液。(2將水直接加入混合物中,制得W/O型乳狀液。若想得到O/W型,則繼續(xù)加入水直至變?yōu)镺/W型乳狀液。2.1.3初生皂法用皂穩(wěn)定的O/W或W/O型乳狀液皆可用此法制備。將脂肪酸溶于石蠟中,將堿溶于水中,二者接觸,在界面有皂生成,得到穩(wěn)定的乳狀液。2.1.4交替添加法將水和石蠟輪流加入乳化劑中,每次只加少量。綜上所述,劑在油中法較簡單,且所得乳狀液的粒度較小而且均勻,產(chǎn)品穩(wěn)定。因此,選擇劑在油中法的第2種方法制備高含蠟石蠟乳狀液。2.2乳化劑類型及用量的篩選2.2.1乳化劑類型石蠟乳狀液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系,放置一段時間后石蠟易聚積析出而失去石蠟乳狀液的特性。影響石蠟乳狀液穩(wěn)定性的因素很多,其

7、中乳化劑類型影響最大。乳化劑的選擇通常以親油親水平衡值(H LB為依據(jù),Griffin提出的表面活性劑的親油親水平衡值是一個用來衡量表面活性劑分子中的親水部分和親油部分對其性質(zhì)所作貢獻大小的物理量。因此,可選擇出與乳化石蠟的H LB值(913相近的乳化劑作為乳化蠟的最佳乳化劑。但以HLB值為依據(jù)的乳化劑選擇法并不很精確,不能完全反映出乳化劑和被乳化物間的內(nèi)在聯(lián)系5。因此,須以實驗結(jié)果選擇乳化劑。乳化劑用量(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同10%,乳化時間30min,乳化溫度90,攪拌速度1100r/min,考察不同乳化劑對石蠟的乳化效果,結(jié)果見表1。表1不同乳化劑對石蠟的乳化效果乳化劑穩(wěn)定性分散性乳液類型Spa

8、n-80差五級W/OSpan-60差五級W/O Tween-60差四級O/WOP-10差四級O/W十二烷基苯磺酸鈉一般三級O/W復(fù)配-差三級W/O復(fù)配-好二級O/W復(fù)配-較好三級O/W由表1可知,復(fù)配型乳化劑制備的石蠟乳狀液穩(wěn)定性、分散性均優(yōu)于單一乳化劑,復(fù)配-型乳狀液的穩(wěn)定性、分散性最好。因此,選用復(fù)配-型乳化劑。2.2.2乳化劑用量其他條件不變,考察復(fù)配-型乳化劑用量對石蠟的乳化效果,結(jié)果見表2。表2復(fù)配-型乳化劑用量對石蠟乳化效果的影響乳化劑用量,%穩(wěn)定性分散性8一般四級9較好三級10好二級11好二級12好二級13好二級由表2可知,當(dāng)復(fù)配-型乳化劑的用量大于10%時,石蠟乳狀液的穩(wěn)定性和

9、分散性都好。因此,確定復(fù)配-型乳化劑用量為10%。2.3乳化水用量的選擇乳狀液的質(zhì)量與乳化水的用量有關(guān),乳化水用量過少不能得到O/W乳液;乳化水用量過多,不能得到高含蠟乳狀液。其他條件不變,復(fù)配-型乳化劑用量10%,考察乳化水用量對石蠟乳化效果的影響,結(jié)果見表3。表3乳化水用量對石蠟乳化效果的影響乳化水用量,%穩(wěn)定性分散性乳液類型55差五級W/O60差三級O/W或W/O65好二級O/W70好二級O/W75較好二級O/W80一般二級O/W由表3可知,要形成O/W型石蠟乳狀液,乳化水用量不低于60%。當(dāng)乳化水用量在65% 70%時,形成的石蠟乳狀液的穩(wěn)定性和分散性都好;當(dāng)乳化水用量大于75%后,形

10、成的石蠟乳狀液的穩(wěn)定性變差。因此,乳化水用量以65%為宜。2.4乳化溫度的選擇石蠟乳化時需要一定的熱量,使石蠟熔融,在攪拌過程下迅速而充分地分散成小顆粒。其他條件不變,乳化水用量65%,考察乳化溫度對石蠟乳化效果的影響,結(jié)果見表4。表4乳化溫度對石蠟乳化效果的影響乳化溫度/穩(wěn)定性分散性乳液類型80一般四級O/W85較好三級O/W90好二級O/W95好二級O/W由表4可知,當(dāng)乳化溫度為9095時,形成的石蠟乳狀液穩(wěn)定性和分散性均好,乳化溫度以90為宜。2.5乳化時間的選擇乳化時間也是制備石蠟乳狀液的一個重要因素,如果乳化時間太短不能形成好的石蠟乳狀液;乳化時間太長不但增加成本,還會使石蠟乳狀液聚

11、積結(jié)塊。其他條件不變,乳化溫度90,考察乳化時間對石蠟乳化效果的影響,結(jié)果見表5。表5乳化時間對石蠟乳化效果的影響乳化時間/min穩(wěn)定性分散性乳液類型20差四級O/W25一般三級O/W30好二級O/W35好二級O/W40一般四級O/W45一般五級O/W由表5可知,當(dāng)乳化時間小于30min時,不能形成好的石蠟乳狀液;當(dāng)乳化時間為3035min 時,形成的石蠟乳狀液穩(wěn)定性和分散性都好。因此,乳化時間以30min為宜。2.6攪拌速度的選擇石蠟粒度的大小及其分散程度影響著石蠟乳狀液的穩(wěn)定性。石蠟粒度的大小不僅與乳化劑有關(guān),還與攪拌速度有直接關(guān)系。穩(wěn)定的乳狀液中粒子粒度一般是0.15m,0.1m以下粒子

12、會因布朗運動互相碰撞而合并,5m以上粒子會因沉降而不穩(wěn)定3。其他條件不變,乳化時間30min,考察攪拌速度對石蠟乳化效果的影響,結(jié)果見表6。表6攪拌速度對石蠟乳化效果的影響攪拌速度/r·min-1穩(wěn)定性分散性乳液類型700差四級O/W800一般三級O/W900一般二級O/W1000好二級O/W1100好二級O/W1200好二級O/W由表6可知,攪拌速度大于1000r/min時,乳狀液穩(wěn)定性和分散性好;但攪拌速度不宜太快,因為這樣不好控制,且能耗高。因此,攪拌速度以1000r/min為宜。3結(jié)論(1復(fù)配型乳化劑比單一型乳化劑的乳化效果好,復(fù)配-型乳化劑能用于制備高含蠟石蠟乳狀液。(2確

13、定了石蠟乳狀液最佳制備條件:乳化水用量65%70%,復(fù)配-型乳化劑用量10%,乳化溫度90,乳化時間30min,攪拌速度1000r/min。(3制得的石蠟乳狀液中蠟含量高達30% 35%,且穩(wěn)定性和分散性好。參考文獻1王錦.石蠟穩(wěn)定乳狀液的制備及性能.山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報, 1997,11(2:24272應(yīng)向東,張聲光.石蠟乳液的制備及影響因素探討.建筑人造板,1996,(4:11123戴躍玲,孫永琳.60#石蠟乳狀液的研制.遼寧化工,1995,(2: 8124李鳳艷,趙天波.多功能、高附加值乳化蠟產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用.精細化工,1997,14(1:33365劉艷新,趙傳山,韓嶺.影響石蠟乳化的因素

14、.造紙科學(xué)與技術(shù),2004,23(4:3537,43Preparation of High Wax Emulsion andInvestigation on Affecting FactorsQuan HongpingHuang ZhiyuLiu Chang(College of Chemistry and Chemical Engineering,Southwest Petroleum Unive rsity,Chengdu610500A bstractThe wax emulsions were prepared with paraffin wax as main material by

15、e mulsifier-in-oil method.The effects of the type and quantity of the emulsifier,emulsifying water,the temperature and time of emulsification,and stir speed on the emulsification were investigated.The experimental result indicated that compound emulsifier was better than sole emulsifier and the effe

16、ct of compound-emulsifier was the best in all.The optimum condition was as follows:dosage of compound-emulsifier10%,emulsifying water65%70%,emulsification temperature 90,emulsification time30min,stir speed1000r/min.The wax c ontent in the paraffin wa x emulsion r eached 30%35%under this c ondition.I

17、t showed excellent stability and dispersive property.Key Wordshigh wax,paraffin wax emulsion,emulsifier亞洲和中東的石化影響在增大由美國化學(xué)周刊和SRI咨詢公司召集在上月于迪拜召開的中東石化展望會議上,印度信誠工業(yè)公司認(rèn)為,在今后10年內(nèi),亞洲和中東在全球的石化影響將進一步增大。會議強調(diào)了中國、印度和中東在石化工業(yè)中作用日顯的重要性。分析人士指出,石化工業(yè)正在以不同的增長模式向中東和亞洲轉(zhuǎn)移。原料易得和其低成本正在驅(qū)動中東增長模式。中國的發(fā)展由其出口導(dǎo)向性經(jīng)濟、低成本勞務(wù)和規(guī)模經(jīng)濟快速增長而引領(lǐng)。在印度,其發(fā)展由基于人均收入的國內(nèi)消費、龐大人口及人口增長所驅(qū)動。亞洲比歐洲和北美具有人口統(tǒng)計上的優(yōu)勢,包括相對較年青和較快增長的人口,以及信息技術(shù)革命和較低的勞務(wù)成本,這都具有競爭優(yōu)勢,從而使亞洲在國際貿(mào)易中所占的份額在增大。世界人口約一半在亞洲,發(fā)展中亞洲經(jīng)濟年增長率平均在8%9%。乙烯、丙烯、PE和PP能力的主要增長將在中國、印度和中東,其中中東將增長最多。此外,一些新的全球石化工業(yè)領(lǐng)先者正在涌現(xiàn),包括沙特阿拉伯的薩比克、中國的中國石化集團公司、印度的信誠工業(yè)公司、中國臺灣的臺塑集團、韓國的L G公司和伊朗的伊朗國家