keim-group

亚微粒子石蜡乳液的制备及影响因素

阅读次数:4852 - 发布时间:2017/9/21 10:32:57

亚微粒子石蜡乳液的制备及影响因素

张圣祖 郭铭霞 王发鹏 王宝 (武汉纺织大学化学与化工学院,武汉 430074)

摘 要:蜡乳液具有良好的流动性、高度分散性和乳液稳定性等特点,在纺织、化工、医药等领域得到广泛应用。本文以#54石蜡为原料制备了稳定的亚微粒子石蜡乳液;考察了乳化剂的类型、用量、乳化温度、时间以及搅拌速度等对乳化效果的影响。结果表明:乳化工艺条件为乳化剂(司盘60和吐
温60)用量为石蜡质量的30%~35% ,温度为85℃,搅拌速度为200~300r/m in,乳化时间为20~30m in;偏光显微镜测试表明乳液微粒呈现均匀的球布;激光粒度分析仪分析表明乳液粒径主要分布范围在0.1~0.5μm。
关键词:石蜡乳液;乳化剂;粒径分布


石蜡是一种非常重要的基础蜡。石蜡的乳化就是通 过乳化剂的定向吸附,降低油/水界面的表面张 力,并在机械外力的作用下使石蜡分散于水中,形 成均匀稳定,并且具有良好分散性乳液的过程 [1] 。和石蜡相 比,石蜡乳液在使用时不需要加热熔融或者使用溶剂溶解, 并且能够和其他物质的水溶液或乳液复合使用。石蜡乳液还 具有使用方便、在基材表面成膜均匀、安全性好等优点,因而 在造纸、化工、建筑等领域具有广泛的用途 [2~4] 。我们国家具 有丰富的石蜡资源,但是乳化蜡产品的开发应用工作尚属起 步阶段,因此开发高附加值的乳化石蜡产品是一个值得重视 的课题 [5] 。

 研究表明 [6] ,粒子直径在1μm 以下的亚微粒子(subm icron particle)乳液其应用性能会急剧提高,甚至获得某些优异性 能。因此,本研究以 # 54石蜡为原料,S p- 60和S p-80等为乳 化剂制备了亚微粒子石蜡乳液,并对乳液制备的影响因素进 行了研究。


1 实验部分 

1.1 药品及仪器 

药品: # 54石蜡(工业级)、S p-60(化学纯)、S p-80(化 学纯)、Tw een-60(化学纯)、Tw een-80(化学纯)

仪器:激光粒度分析仪,S3000/S3500,宁波欧普仪器 有限公司。偏光显微镜(PO M ),BH -2,O lym pus。离心机, 800B 型,上海安亭科学仪器厂。 

1.2 制备方法 

在装有电动搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入按一定比 例称取的54 # 石蜡、表面活性剂和助剂,加热熔化。另一烧杯 称取一定量的去离子水,加热至90~95℃。在一定的搅拌速 度下先将少量热水加入上述熔化的蜡中,然后缓缓加入剩余 热水,保持温度在85℃,时间为30m in,缓慢冷却到室温,则 形成O /W 蜡乳液。 

1.3 性能测试 

稳定性测试:将制得的乳液置于离心机中,4000r/m in 的转速下离心15m in。 

粒径大小及形貌测试:将制备的乳液平铺到载玻片中, 在偏光显微镜下观察粒子形貌。

 粒径分布测试:先将乳液用去离子水稀释,然后用激光 粒度分析仪测试乳液粒径大小及分布。

2 结果与讨论 

2.1 乳化剂的选择及配比 

蜡乳液的不稳定性突出地表现在破乳和分层上,因此乳 化剂的选择是首要条件。研究表明,乳化蜡的稳定体系需要 两种以上的乳化剂才有较好的效果 [7,8] 。复配乳化剂由于疏水 基之间的范德华力和亲水基的极性吸引力在界面附近形成强 界面膜。因此,乳化剂的选择配伍性将在决定乳液粒度和稳 定性方面起重要作用 [9] 。

 表1是不同表面活性剂复配对石蜡乳化的影响。表中可以 看出Sp-60和Tw -60的复配可以制备具有蓝光的稳定乳液。 在乳化剂的选择上,一方面,乳化剂的憎水基团的结构与油的 结构越相似越好,这样乳化剂和油的亲和力强,分散效果好。 由于S p- 60和T w - 60的分子结构中的憎水基都是长碳链的 脂肪烃,而石蜡的分子通式为C n H 2n+2 ,也主要是长碳链的分 子构型,二者互溶性好,因而乳化效果较好。另一方面,复配 乳化剂的H L B 值应该与油的H L B 相近。O / W 型乳化石蜡所 需的H L B 值大约为9~10,从表2中Sp-60和T w -60的配比可 以计算出复配乳化剂的H L B 值为9.8,满足乳化石蜡所需的 H LB 值,因此能够制备稳定的石蜡乳液。

不同表面活性剂复配对乳化的影响

不同乳化剂配比对乳液的影响

2.2 乳化剂用量

表3为乳化剂用量对蜡乳液性能的影响。从表中可以看 出,S p- 60和T w - 60复配乳化剂的质量小于蜡质量30% 时 不能形成稳定乳液。虽然乳化剂用量为25% 时乳液仍出现蓝 光,说明虽然乳液粒径较小,但乳液处于亚稳定状态。乳化剂 在乳化的过程中的作用是降低乳液中油/水两相界面张力, 界面张力随着乳液中乳化剂的浓度增加而降低。乳化剂用量 过少,油/水两相界面张力达不到最低,乳液体系不稳定。因 此,只有加入了足量的乳化剂才能达到较佳的乳化效果。当 复配乳化剂用量高于40% 时,乳液制备过程中出现大量泡沫, 这是因为乳液中多余的乳化剂所致。一般来说,乳化剂用量遵循必不可少的最低用量原则,稍高于乳液的临界胶束浓度(C M C)即可,因此复配乳化剂的较佳用量应该在30%~35%为宜。

乳化剂用量对乳液性能的影响

乳化剂加入方式对乳液性能的影响

乳化温度对乳液性能的影响


2.3 乳化剂加入方式 

乳化剂的加入方式对石蜡乳化具有非常明显的影响。从 表4可以看出,乳化剂在水相时制备的乳液存在大颗粒,而乳 化剂在两相时乳液也不稳定,所以乳化剂在油相是较好的乳 化方式。原因是乳化剂和石蜡一起熔化后改变了石蜡的一些 性质,通过加入少量的热水形成W /O 型膏状物,大量热水加 入后W /O 型膏状物经转相形成稳定的O /W 型乳液。

2.4 乳化时间及搅拌速度对乳液的影响 

实验表明,乳化时间控制在20~30m in较好。时间过短, 乳液颗粒较大,乳液的稳定性差。乳化时间过长,增加乳液颗 粒之间的碰撞机率,易于团聚,降低乳液的稳定性。搅拌速 度为200~300r/m in。速度过低,乳化时剪切力不足,乳液颗 粒变大并且不均匀。搅拌速度过快,则容易带入大量的空气形 成气泡,产生泡沫,影响乳液质量。 

2.5 乳化温度对乳液性能的影响 

乳化过程中温度的影响主要表现在石蜡的粘度和内聚 力,因此适宜的乳化温度有利于乳化剂分子在石蜡液滴表面 的定向排列,增加乳液的稳定性。从表5可以看出,当乳化温 度低于80℃时,乳液出现白色絮状沉淀,稳定性较差,这是由 于乳化剂分子不能在石蜡表面形成较好的吸附层的缘故。而 当乳化温度高于90℃时,虽然制备了具有蓝光的稳定石蜡乳 液,但在搅拌过程中形成了大量的泡沫。因此较佳的乳化温 度应该在85℃。

 2.6 粒子粒径分布及形貌 

乳液粒子大小是衡量乳液质量的一个十分重要的参数。 图1是激光粒度分析仪测试的乳液粒径大小及分布。图1a、图 1b、图1c分别为乳化剂用量为蜡质量的30% 、35% 、40% 时的 乳液粒径分布图。从图中可以看出,乳液粒径主要分布在0.1 ~0.5μm 之间。相比35% ,30% 的乳化剂用量导致乳液中出现 少量大的粒子。这是因为乳化剂用量过少,乳化剂分子不足以 覆盖整个油水界面,而且在界面处排列松散,容易导致不稳 定乳液粒子的合并所致。而当乳化剂用量为40% 时,小粒径乳 液粒子明显增加的同时,也出现较多的大粒子,导致粒径范围变宽。这可能是由于过多的乳化剂大量降低了水的表面张力, 导致粒子聚集。因此合适的乳化剂用量对制备粒径更加均匀 的乳液是非常重要的。 

图2为偏光显微镜下观察的乳液粒子的形貌。图中可以 看出,制备的乳液粒子为较好的球形。比较图2a、图2b、图2c 可知,35% 用量的乳化剂制备的乳液粒子分布较30% 和40% 更加均匀,并且40% 的乳化剂制备的乳液大颗粒明显增加。该 结果与图1中乳液粒径分布是相对应的。

乳化剂用量对乳液粒径分布的影响

乳化剂用量对乳液粒子形貌的影响


3 结论

利用相转变的方法,通过表面活性剂S p- 60和T w - 60等复配制备了 # 54石蜡亚微粒子乳液。实验表明:在乳化剂用量为石蜡质量的30% ~35% ,温度85℃,搅拌速度为200~300r/m in,乳化时间为20~30m in的工艺条件下,得到的石蜡乳液微粒呈现均匀的球形分布,乳液粒径主要分布范围在0.1~0.5μm 。

参考文献

[1]沈一丁,王赛.阳离子石蜡乳液的制备及其在中性施胶和表面涂饰中的应用[J].中华纸业,2003,24(2):39-41.
[2]张建雨,朱丽实,杨孔盛.石油蜡—石油蜡应用的新进展[J].炼油设计,1999,29(6):56-61.
[3]任天日,李小瑞,费贵强,等.新型松香石蜡阳离子中性施胶剂的制备及应用[J].中华纸业,2009,30(24):68-71.
[4]丛玉凤,孙凤娇,廖克俭,等.石蜡的改性和乳化型地板上光用蜡的制备[J].化学工业与工程,2009,26(3),252-255.
[5]应向东,张声东.石蜡乳液的制备及影响因素探讨[J].建筑人造板,1996,12(4):11-12.
[6]Brunson M O, Queen L D. Soap Chem. Specialties[J]. 1960,36(10):82-85.
[7]赵尔玺.表面活性剂物理化学[M].北京:北京大学出版社,1992.
[8]石良,张素风.表面活性剂物化性能与浮选脱墨效率相关性研究[J].中华纸业,2011,32(4):40-43.
[9]张宗才,穆畅道,林炜,等.皮革涂饰用乳化蜡的制备(I)-提高蜡的分散细度和乳液稳定性[J].中国皮革,1999,28(13):4-5.

本文亚微粒子石蜡乳液的制备及影响因素内容经过编辑,如无授权,请勿拷贝。 如果您对亚微粒子石蜡乳液的制备及影响因素感兴趣可以联系我们 18566398802

最新公布:水性蜡乳液在紧固件中的应用

水蜡乳液作为一种在工业紧固件中广泛使用的润滑剂,具有多种优势和应用。减少摩擦和磨损水蜡乳液的黏度和润滑性使其能够有效减少紧固件之间的摩擦和磨损。在紧固件的运动过程中,润滑剂能够形成一个润滑膜,使紧固件表面之间的接触更加平滑,从而减少能量损耗,延长紧固件的使用寿命。抗腐蚀保护水蜡乳液具有良好的抗腐蚀性能,可以有效防止紧固件受到氧化和腐蚀的影响。紧固件常常暴露在潮湿、酸性或盐腐蚀的环境中,这些因素会导

上一篇:阴离子石蜡乳液的制备及其 在热敏涂料中的应用

阴离子石蜡乳液的制备及其在热敏涂料中的应用张春兰* 1苏秀霞1 李仲谨1  孙英惠 2(1.陕西科技大学化学与化工学院, 陕西 西安 710021;2.河南江河纸业责任有限公司, 河南 焦作 454950)摘 要:石蜡乳液是一种重要的压力发色防止剂, 但一直存在难乳化、乳液稳定性差、涂料在中性或弱碱性条件下才最稳定、涂料中各组分都是阴电性等问题。 为此, 我们制备出一种稳定且和热敏涂料具有良好相容

下一篇:石蜡乳液用于石膏砌块防水剂的研究

石蜡乳液用于石膏砌块防水剂的研究陈 莹 1 张志国 1 刘洪杰 1 宋志学 1 魏卫东 2(1. 河北科技大学, 石家庄 050018 ; 2. 鹿泉东方鼎鑫水泥有限公司, 石家庄 050000)[ 摘 要 ] 石蜡在 1200r/min~1400r/min 的搅拌速度、 40min 的乳化时间、 85℃~90℃ 乳化温度时,制备出的乳液性能稳定。 石膏砌块中掺入 5% 石蜡乳液(固含量)、 1%

getaplus

佛山市翁开尔贸易有限公司 WebSite 粤ICP备05045526号公安机关备案号44060402000074号 网站地图