乳状分散聚乙烯蜡的研制

乳状分散聚乙烯蜡的研制

杨  飘 1 ,陈 　 霞 1 ,凌安定 2
(1.远东伊婷化妆品有限公司 ,江苏 南通　 226011;2.亚中精细化工有限公司 ,浙江 宁波　 315103)
摘 要:对乳状分散聚乙烯蜡制备的乳化温度 、搅拌速度、初期转相水量和助剂等进行了研究 。 实验结果表明, 乳化温度为 105℃±5℃、搅拌速度为 600～ 3000 r/min 、初期转相水质量分数为 25%时,能得到具有良好性能的乳状分散聚乙烯蜡产品。
关键词:聚乙烯蜡;润滑剂 ;涂布;造纸

中图分类号 :TS727.3 　 文献标识码 :A  　 文章编号:1007-2225(2002)02-0026 -03

纸张涂布润滑剂的应用可以追溯到 20 世纪 初。至今为止, 用于涂布润滑剂的化学物品归纳 为不溶性金属皂分散液、水溶性皂类、硫酸化或磺 化油类、脂肪酸酯类 、蜡 、聚乙烯或其它碳氢化合 物乳液类 、脂肪胺或酰胺(合成脂类)、聚二乙醇和 聚乙二醇醚类与大豆卵磷酯/油酸混合体等八大 类 [ 1] 。其中聚乙烯蜡具有粘度低、软化点高、硬度 好和化学性质稳定等突出优点, 对涂料的分散性 能极佳,既有极优的外部润滑性,又有较强的内部 润滑作用 。制成乳液后, 有极好的脱模性,对减少 或防止粘辊有很好的效果 [ 2] 。但很难乳化, 一般 和动植物蜡混合后乳化 [ 3] 。我们在实验室对乳状 分散聚乙烯蜡的工艺条件进行了研究 , 得到了具 有良好性能的乳状分散聚乙烯蜡产品。

1　 实验部分

1.1 　 主要原料与仪器
聚乙烯蜡、乳化剂和其它原料均为市售工业品;
高剪切混合乳化机、电动搅拌机、电热恒温培养箱 、离心机和冰箱等。

1.2 　 乳状分散聚乙烯蜡的配制
将聚乙烯蜡和表面活性剂加热至 120℃, 使物料全部熔融 ,搅拌下使体系完全透明 ,使蜡质完全在油相中呈分子水平分散, 待用 。
将部分水加热至沸后 ,慢慢加入油相中 ,搅拌形成 W/O型膏状物 ,缓慢冷却至 60 ℃, 再加入剩余的水,搅拌使之转变为 O/W 型分散液 。

2　 结果与讨论

2.1 　 乳化温度的确定
试验表明, 乳化温度对产品的外观性能和稳定性等有较大的影响 。

非离子表面活性剂作为乳化剂时 ,随着乳液 体系温度的增加 ,将使其亲水端的水化程度减小, 降低亲水性 , 因此 ,在较低的温度时得到 O/W 型 乳液 ,当温度升高时转变为W/O 型乳液 。对某一 特定的体系,存在着一较窄的温度范围 ,此即该体 系的相转变温度(PIT) [ 5] 。在 PIT 进行乳化 ,界面 张力接近零 , 可得到液滴直径很小的乳液, 冷却 后,乳液依然保持较细的液滴 。

在实验室配制了五个分散液 , 乳化温度分别 为95℃、100℃、105℃、110℃、115℃。结果见表 1。

从表 1 看出 ,随着乳化温度的升高,流体乳化 体系稳定性增强 ,当乳化温度在100℃～ 115℃时 , 分散液呈明显触变性 。但过高的温度会使非离子 表面活性剂破坏 ,降低其活性和乳化性能 。在实 际配制中 ,乳化温度在 105℃±5℃为宜 。

2.2 乳化方法的确定 

首先将聚乙烯蜡和表面活性剂加热, 使物料 全部熔融 ,搅拌下使体系达到完全透明 ,使蜡质完 全在油相中呈分子水平分散, 另将部分水加热至 沸,按转相乳化方法徐徐加水至形成粘性膏体 ,利 用较大的内摩擦力, 使W/O 型膏状物颗粒尽可能 细小, 缓慢冷却至 60℃, 再加入剩余水 ,使之转变 为O/W 型分散液。

2.3 　 搅拌速度的确定

搅拌是对聚乙烯蜡溶液连续相产生剪切作 用,同时对滴加的水产生剪切 ,使之分散成细小的 液滴 ,并给它以较强的剪切力 ,均匀分布在连续相 聚乙烯蜡溶液中 ,形成 W/O 型体系 ,水量增加至 一定程度发生转相, 形成乳状聚乙烯蜡分散液。 搅拌产生的剪切力越大, 水分散更细,聚乙烯蜡溶 水量增加 ,W/O 的颗粒数目就多 , 转相后乳液颗 粒细 ,形成乳液稳定 。对此作了系列实验,结果见 表 2。

由表 2 可知, 搅拌速度为 600 ～ 3 000 r/min 时,制得的乳状聚乙烯蜡分散液性能稳定,颗粒大 小均匀,流动性好

2.4 　 初期转相水量的确定
在实验中发现 ,初期转相水量对分散液的粒径影响较大。实验结果见表 3。

由表 3 可知, 初期转相水的加入量可用来控 制分散液的颗粒大小 。初期转相水质量分数为 25%时, 分散液的颗粒极细、大小均匀 。在实验中 还发现 ,配方中加入的总水量少于 35%(质量分 数)时 ,配制乳状分散聚乙烯蜡的过程中 ,由 W/O 向O/W 转相较困难 。

3　 产品理化指标测试

3.1 　 离心分离

将分散液装入离心试管, 放入预先调节温度 至38℃的电热恒温培养箱内 ,保持 1 h 后即移入 离心机, 并调速至 4 000 r/min, 离心分离 30 min, 观察有无油水分离现象。结果见表 4。

3.2 　 耐热试验
将分散液装入烧杯中, 放入预先调节温度至48℃的电热恒温培养箱内, 保持 7 天, 取出, 慢慢恢复至室温, 观察有无油水分离现象 。结果见表5。

3.3 　 耐寒试验
将分散液装入烧杯中, 放入 -15℃(恒温)冰箱冷冻室内,保持 48～ 72 h, 取出 ,慢慢恢复至室温,观察有无油水分离现象。结果见表 6。

3.4 　 贮存时间的影响
将分散液在室温下长期存放 , 以考察其稳定性。结果见表 7。

从表 7 看出, 室温贮存 3～ 6 个月的分散液, 表观无任何变化,没有任何异常现象。

4 结论 

(1)配制性能良好的乳状分散聚乙烯蜡的工 艺条件为:乳化温度 105℃±5℃、搅拌速度 600～ 3 000 r/min 、初期转相水质量分数为 25%。

 (2)配方中加入的总水量少于 35%(质量分 数)时 ,配制乳状分散聚乙烯蜡的过程中 ,由 W/O 向O/W 转相较困难 。

 (3)产品粒径可通过初期转相水量来控制 ,加 水量在初期转相水量之上时, 粒径增加

参考文献

[ 1] 黄菊洪.纸张涂布润滑剂[ J] .造纸化学品 1999, 11(3):15- 21.

 [ 2] 沈一丁.造纸化学品的制备和作用机理[ M] .北京:中国轻工 业出版社, 1999, 451. 

[ 3] 沈一丁.造纸化学品的制备和作用机理[ M] .北京:中国轻工 业出版社, 1999, 446.

 [ 4] 裘炳毅.化妆品化学与工艺技术大全[ M] .北京:中国轻工业 出版社, 1997, 783.

 [ 5] 裘炳毅.化妆品化学与工艺技术大全[ M] .北京:中国轻工业 出版社, 1997, 791.