褐煤蜡单独乳化研究

褐煤蜡单独乳化研究

石洪波 1 邓运成 2
（ 1． 肥城矿业集团 菏泽聚隆能源有限公司，山东 菏泽 274000 ；
2． 枣庄矿业集团 盛源宏达化工有限公司，山东 滕州 277519 ）
【摘要】本文从乳液发展、乳液分类、乳液稳定等几方面进行了考察，阐述了蜡乳液的应用前景，对蜡乳液的研发工作提出了指导和建议。

【关键词】褐煤蜡；蜡乳液；乳化

0 概述 

为考察乳化温度、乳化剂用量与乳化时间等因素对乳液 稳定性的影响，根据正交实验结果，通过计算确定影响乳液 稳定性的因素（乳化时间、乳化温度和乳化剂用量）的主次顺 序，选出较优的水平组合，从而确定最优的实验方案。 极差 R 最大的是温度，说明温度对实验结果影响最大，而时间和乳 化剂用量对实验的影响较小，即温度是最主要因素。 实验时， 温度的变化会导致乳液性能发生更大的变化。 因此，温度选 择适合是实验成功的关键。 由实验影响因素的主次所确定的 最优方案为：乳化温度 90℃ ，乳化时间 60min ，乳化剂与褐煤 蜡用量之比为 1 ： 1

1 影响乳液稳定性的因素 

1.1 乳化温度对乳液稳定性的影响 乳化温度对乳化蜡的稳定性影响较大。 温度低时，不能 将石蜡有效的乳化，蜡乳液的亲水性差，乳液不稳定；反之， 温度过高，分子的热运动加剧，不利于表面活性剂的定向吸 附，表面活性剂的亲水性变差，乳化能力下降，制得的乳液的 稳定性降低，同时会产生大量泡沫。 另一方面，温度越高，分 子运动越剧烈，碰撞几率增大，又不易形成小粒径的乳液。 因 此，温度并非越高越好。 经实验可知，褐煤蜡单独乳化较佳乳 化温度为 90℃

1.2 乳化时间对乳液稳定性的影响 

乳化时间也是制备石蜡乳状液的一个重要因素，如果乳 化时间太短不能形成好的石蜡乳状液；而乳化时间太长不但 增加成本，造成资源浪费，还会使石蜡乳状液聚积结块，影响 乳液整体效果。 褐煤蜡用量 1g ；乳化剂十二烷基苯磺酸钠用 量 1.5g ，是褐煤蜡量的 1.5 倍；环己烷 15mL ；水 100mL ；乳化 剂加入方式为乳化剂在水中，水相加入油相；乳化温度 80℃ ， 考察乳化时间对石蜡乳化效果的影响。 乳化时间为 30min 、 60min 时， 乳液稳定性较差， 而 40min 时的乳液效果不是很 好，仅 50min 时形成均一乳液。 因此， 50min 为较佳乳化时间。 1.3 乳化剂用量对乳液稳定性的影响。

为了考察乳化剂用量对乳液性能的影响，选择十二烷基 苯磺酸钠作为乳化剂，改变乳化剂与褐煤蜡用量之比，检测 所制备的乳液的性能。 实验中使用环己烷 15mL ，水 100mL ， 乳化剂添加方式为乳化剂在水中，水相加入油相，乳化温度 80℃ ，乳化时间 40min 。 当乳化剂含量过高时，不仅会增加成 本，而且会使乳化效果变差，易在乳化过程中产生发泡现象； 但若乳化剂总含量过低，乳化效果达不到要求，导致液滴很 快破乳，使乳状液分层，影响乳化效果。

1.4 乳化剂加入方式对乳液稳定性的影响 

以十二烷基苯磺酸钠为乳化剂乳化褐煤蜡，选择乳化温 度为 80℃ ，乳化时间 50min ，乳化剂用量与蜡用量相等，考察 乳化剂添加方式不同对乳液稳定性的影响，以十二烷基苯磺 酸钠为乳化剂乳化褐煤蜡时，采取乳化剂在油中，水相加入 油相的乳化剂添加方法制得的乳液均一、稳定，整体效果比 较好。

1.5 选用不同乳化剂对乳液稳定性的影响 

乳化剂为司班 80 、吐温 80 、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸 钠连用时，乳液成粘稠状，静置一段时间后呈冻状；当使用司 班 80 、吐温 80 、十二烷基苯磺酸钠时，出现凝胶现象，流动性 差； 直接使用司班 80 与吐温 80 或者使用吐温 80 与硬脂酸 两种乳化剂时效果较好，制备出的乳液均一，呈乳白色；而仅 使用十二烷基苯磺酸钠，当乳化剂占总量 1.50% 时，出现分层 现象，当乳化剂占总量 2.00% 时凝胶，效果均不好。

以上现象说明，当乳化剂种类多时乳化过程复杂，各乳 化剂之间量的配比关系难以掌握， 从而加大了实验难度，所 以大多数实验中乳化效果并不是很好；而单个乳化剂使用时 乳化效果难以达到让人满意的程度，因此，乳化剂应复合使 用，过多过少均影响效果，一般以两种为宜。 对于本实验来 说，使用司班 -80 与吐温 -80 的效果较佳。

2 其他因素对乳液稳定性的影响 

2.1 搅拌速度对乳液稳定性的影响 

搅拌速度的大小同样影响着蜡乳液的性能，搅拌速率的 大小直接影响到混合强度，混合不充分，那么油、水、乳化剂 得不到充分混合，乳状液的液滴也必然不均匀。 在一定的混 合强度范围内，混合强度越大，液滴就越小、越均匀，从而使形成的乳状液越稳定。 制备乳 状液时，搅拌速度的增加使乳状液的稳定性大大增强。

当搅拌速度比较小时，所得乳液粒径为过大，这是由于 乳化的剪切力不足， 不能使蜡与乳化剂充分的分散开来，导 致乳液稳定性差； 当搅拌速度大于 1000r/min 时， 乳液粒径 小，乳液的稳定性很好。 但搅拌速度也不能过快，否则会带入 大量气泡，使得消泡困难，影响生产操作，同时耗能过高。 因 此乳化过程中要恰当的控制搅拌速度， 一般控制在 700-1 400r/min 比较适宜。

2.2 溶剂量对乳液稳定性的影响 

本实验采用环己烷来溶解褐煤蜡和石蜡。

 因为在使用乳化剂时有时会起泡，在泡沫相当多的情况 下，当溶剂为 10 毫升， 15 毫升， 20 毫升很容易被气泡阻隔而 使真正参与溶解褐煤蜡的环己烷量相对减少，从而不能够完 全溶解褐煤蜡，所以环己烷的量应该适当过量，一般为 30ml ； 而对于某些乳化剂来说，当其加入时不会起泡或起泡量较少 时，环己烷的量应在 15ml 较适宜。

3 实验结论 

本文通过对乳化剂种类及用量及乳化较佳工艺条件的 确定，制备出了性能稳定、揩光性好的蜡乳液。

 褐煤蜡乳液的制备采用十二烷基苯磺酸钠作为乳化 剂， 褐煤蜡用量为油相质量的 3.7% ， 乳化剂用量与褐煤蜡 用量相等，乳化水用量为乳液总质量的 88% ，乳化温度控制 在 90℃ 左右，乳化时间为 60min ，制备出的褐煤蜡乳液稳定 性好。

【参考文献】
［ 1 ］李宝才，张惠芬 . 云南褐煤蜡的研究 [J]. 燃料化学学报， 1999(03)．