CN101250436A - 一种纳米微乳化蜡的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米微乳化蜡的制备方法，原料按重量百分比构成的组分：石蜡：2－40％，粘度添加剂：1－30％，乳化剂：3－12％，氧化聚乙烯蜡：1－50％，氧化聚丙烯蜡：0.001－40％，水：30－70％，碱：0.001－5％；将石蜡，添加剂，乳化剂，按上述重量百分比进行配料，然后放入特制反应釜中加热，温度为80－150℃；将水及碱按上述的重量百分比进行再一次配料，然后放入另一个反应釜中，进行加热，温度为80－150℃；将第二反应釜中水相缓慢加入第一反应釜油相中并慢慢搅拌乳化；乳化10－160分钟后，通水使纳米乳化液冷却，温度为20－60℃；取出纳米乳化液。本发明优点：产品固相组份熔点可调且硬度大、粒径细小，粘度合适，应用广泛。

Description

一种纳米微乳化蜡的制备方法

【技术领域】

本发明涉及乳化蜡制备领域，具体地说，是一种纳米微乳化蜡的制备方法。

【背景技术】

乳化蜡应用领域相当广泛，量大面广，其主要应用领域是纺织、造纸、皮革、纤维板、上光、石膏、水果保鲜、建筑、园艺、陶瓷等方面。国外蜡乳液的主要制造厂Mobil公司、巴斯夫、日本三井等等。1988年美国市场乳化蜡用量为1.9万吨。目前，估计亚太地区乳化蜡用量在3万吨左右。国内人造板乳化蜡需求量到2010年将达到10-12万吨；我国造纸乳化蜡需求量将达到1-1.5万吨；我国果蔬保鲜和植物保护乳化蜡需求量达到2-3万吨；我国纺织乳化蜡需求量约为0.6-0.7万吨，各种上光剂对乳化蜡需求量约为3万吨。

目前，我国抚顺石油化工研究院、上海焦耳蜡业有限公司、荆门炼油厂、上海炼油厂、金陵石化公司等单位已经研制成功了用于农业、造纸、木材等方面的乳化蜡。近几年上海、江苏、北京、广东等地几家企业已先后有乳化蜡产品生产，规模500-1000t。目前国内还有很多用户自行乳化初级乳化蜡产品使用。但是，与国外相比我国乳化蜡方面的研究与生产还处于起步阶段，主要表现在品种少、质量差、规模小不能满足各行各业生产的需要等，因此现在部分乳化蜡品种必须依靠进口。

蜡乳液是蜡以微粒的形式分散在另一种不相混溶的液体中构成的具有相当稳定性的多相分散体系。蜡是一种具有很强内聚力的油性有机物，不溶于水。蜡乳液则是通过加入乳化剂降低油水两相的表面张力，使蜡均匀地分散在水中，借助乳化剂的定向吸附作用，并在外力的作用下形成的乳状液。

蜡的乳化需要一定的热量使蜡熔化，降低其内聚力，便于在搅拌作用下迅速而充分的分散，所以加热温度对乳化效果影响很大。加热温度必须高于组分中最高熔点15℃，以保证蜡全部熔化，与乳化剂混合均匀。油相温度常常控制在高于其熔点10-15℃，水相温度应高于油相2-5℃。

乳化时还需要进行搅拌，搅拌速度太低，不能使蜡和表面活性剂混合均匀，同时乳化剪切力不足，乳液颗粒不均匀；而搅拌过快，则易带入大量空气形成气泡，消泡困难，影响乳液质量。

乳化剂的选择是制备高质量的乳化液的一个关键。根据热力学原理，油和水放在一起，两相互不相溶，通过强力搅拌可以使一种液体分散到另一种液体中，但比表面积由此大大增加，引起体系能量的增加，这在热力学上是不稳定的，停止搅拌后很快就会分成不互溶的两相，但是如果加入乳化剂就可以使分散体系的界面自由能和表面张力降低，从而使稳定性大大提高。

纳米蜡乳液的粒径细小，外观为透明或半透明液体。因此，纳米蜡乳液为微乳液。

半个世纪以来，微乳液的理论和应用研究都已经取得相当的进展。特别是70年代以来，随着微乳液在提高原油采收率方面的巨大应用价值为人们所认识，微乳液成了最热门的研究领域之一。

微乳液的应用实际上早在30年代已经出现。当时的一些地板抛光蜡液、燃料、机械切削油、干洗剂等即是微乳液。研究表明，在许多工业和技术领域，如三次采油、洗涤去污、催化、化学反应介质、药物传递中，微乳液都具有潜在的应用价值。

自Schulman等首次报道微乳液以来，微乳的理论和应用研究获得了迅速的发展。尤其是90年代以来，微乳液应用反面的研究发展的更快。一些专著和综述性文章概述了微乳液领域的理论和应用成果。我国的微乳液研究始于80年代初，在理论和应用研究方面也以取得相当的成果。

在结构方面，微乳液有O/W型和W/O型，类似于普通乳状液。但微乳液与普通乳状液有根本的区别，普通乳状液是热力学不稳定体系，分散相质点大，不均匀，外观不透明，靠表面活性剂或其它乳化剂维持动态稳定；而微乳液是热力学稳定体系，分散相质点很小，外观透明或近乎透明，经离心分离不发生分层现象。因此鉴定微乳液的最普通的方法就是：对水—油—表面活性剂分散体系，如果它是外观透明或近乎透明的，流动性很好的均相体系，并且在高速离心分离条件下分离30min而不发生相分离，即可初步认为是微乳液。含有增溶物的胶团溶液也是热力学稳定的均相体系因此在稳定性方面，微乳液更接近胶团溶液。从质点大小看，微乳液正是胶团和普通乳状液之间的过渡物，因此它兼具有胶团和普通乳状液的性质。表1列出了微乳液与普通乳液的区别。

表1微乳液与普通乳液的区别

微乳化技术是一种全新的技术，它是由Hoar和Schulman 1943年发现的，并于1959年将油-水-表面活性剂-助表面活性剂形成的均相体系正式定名为微乳液(microemulsion)。根据表面活性剂性质和微乳液组成的不同，微乳液可呈现为水包油和油包水两种类型。

中国专利CN1570038公开了一种石蜡乳化剂及其制备方法，它由月桂醇20-30份，环氧乙烷、单甘酯、硬脂酸、乙醇组成，并在普通反应釜中进行反应即可制成固体或膏状的石蜡乳化剂；用该专利乳化剂生产石蜡乳液用量少，仅用石蜡量的4％-5％；制得的石蜡乳液无毒无味、稳定性强、润滑性好、抗酸、抗碱、耐硬水、不分层、不破乳，并可制作石蜡固含量50％以上的乳液，且乳液水溶性好，可作为工业助剂广泛应用于纺织、造纸等领域，亦可直接用作脱模剂，在人造纤维板工业中，可完全替代石蜡作为防水、防潮助剂，且比使用石蜡简单、成本低、效果好；但是该专利存在乳液粒径较大，达不到纳米级微乳液。

中国专利CN1661159公开了一种防水型乳化石蜡在纤维板生产中的应用是以石蜡为原料，加入特定配比的乳化添加剂和水进行乳化，乳化石蜡中的石蜡固含量可达40-50％，用作防水剂时，在生产纤维板、刨花板等木材加工干燥过程中，即在100-180℃温度下，乳化添加剂中的亲水成分全部自然分解，消除了乳化添加剂中亲水成分对防水性能的影响，达到纤维防水的目的；可广泛用作纤维板、刨花板等木材制品的防水剂；但是该专利制备的产品粒径较大。

中国专利CN1611334公开了一种用于处理笔用木材的蜡乳液，该蜡乳液是由矿物蜡、稳定剂、助剂、乳化剂、防腐剂和水按比例配制而成；由该蜡乳液处理的笔用木板，切削面光滑、整洁，切削省力，大大提高了产品质量。而且与干法烤板浸蜡法相比，本发明方法减少了蜡类物质的消耗量，也减少了由干法烘烤浸蜡造成的环境污染。该专利属于普通蜡乳液制备范围，产品粒径较大。

中国专利CN101108985发明了用石油树脂进行改性的石蜡乳液，该乳液含有石蜡、石油树脂、氧化蜡、石蜡乳化剂和水，其组分为：石蜡2％～30％、石油树脂2％～30％、氧化蜡0.4％～12％、石蜡乳化剂0.6％～12％、水16％～95％；其制备方法的工艺步骤为：(1)将原料置于高压反应釜中，加热到100℃左右使其熔化；(2)将原料以400r/min速度搅拌均匀；(3)将总量水的一半加热至95℃倒入油相，以800～1200r/min速度搅拌，并乳化10～30分钟；(4)在乳化液中再加入总量水的另一半，常温，无需加热，继续搅拌，降温至40℃出料，制得用石油树脂改性的石蜡乳液；该发明的积极效果是：用石油树脂改性的石蜡乳液，能大大地改善蜡膜的附着力、耐水性和耐酸碱性，在性能和用途上有非常大的拓展；但是该乳液粒径还是达不到纳米级乳化蜡乳液。

【发明内容】

本发明的目的在于提供粒径细小且可以达到纳米级，粘度合适的纳米微乳化蜡的制备方法。

为实现以上目的，本发明采取的技术路线为：

(1)原料按重量百分比的构成的组分：

石蜡：           2-40％

粘度添加剂：     1-30％

乳化剂：         3-12％

氧化聚乙烯蜡：  1-50％

氧化聚丙烯蜡：  0.001-40％

水：            30-70％

碱：            0.001-5％

(2)将石蜡，粘度添加剂，乳化剂，氧化聚乙烯蜡，氧化聚丙烯蜡按上述的重量百分比进行配料，然后放入特制反应釜中加热，温度为80-150℃；

(3)将水及碱按上述的重量百分比进行再一次配料，然后放入另一个反应釜中，进行加热，温度为80-150℃；

(4)将第二反应釜中的水相缓慢加入第一反应釜油相中并慢慢搅拌乳化；

(5)乳化10-60分钟后，通水使纳米乳化液冷却，温度为20-60℃；

(6)取出纳米乳化液测定产品性质，如固含量、粒径大小等。

所述的粘度添加剂选自松香、石油树脂、聚异丁烯和古马隆树脂；熔点添加剂为氧化聚乙烯蜡和氧化聚丙烯蜡；

所述的乳化剂选自非离子乳化剂或阳离子乳化剂或阴离子乳化剂或其复合物；其中，非离子型乳化剂有聚氧乙烯、多元醇型和聚醚型；阳离子型乳化剂为季胺盐型和胺盐型，阴离子乳化剂为羧酸盐型、硫酸酯盐型、磺酸盐型及磷酸盐型。

本发明一种纳米微乳化蜡的制备方法的积极效果是：

(1)本发明制备的纳米微乳化蜡，其粒径细小且可以达到纳米级，粘度合适；

(2)本发明纳米级微蜡乳液固体蜡混合物的熔点可以通过调整熔点添加剂氧化聚乙烯蜡或氧化聚丙烯蜡在蜡乳液中的加入量灵活调整；

(3)通过改变粘度添加剂松香、石油树脂、聚异丁烯或古马隆树脂在乳液中的含量，可以方便地调整本产品乳液的粘度，满足用户需要；

(4)由于本产品加入量熔点添加剂、粘度添加剂，所以本产品应用领域更加广泛，使用面扩大。可以用于皮革、油墨、涂料、造纸、木材加工等领域。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种纳米微乳化蜡的制备方法的具体实施方式，但本发明不限于所提供的实施例。

实施例1

(1)原料按重量百分比的构成的组分：

56号半精练石蜡：5

C5石油树脂：10

氧化聚乙烯蜡：15

十二烷基苯硫酸钠：5.7

脂肪醇聚氧乙烯醚：4

氢氧化钾：0.3

水：60

(2)将半精练石蜡，石油树脂，氧化聚乙烯蜡，十二烷基苯硫酸钠，脂肪醇聚氧乙烯醚进行配料，然后放入特制反应釜中加热，温度为85℃；

(3)将水及碱进行再一次配料，然后放入另一个反应釜中，进行加热，温度为85℃；

(4)将第二反应釜中的水相缓慢加入第一反应釜油相中并慢慢搅拌乳化；

(5)乳化20分钟后，通水使纳米乳化液冷却，温度为25℃；

(6)取出纳米乳化液，测定产品性质，固含量：40％，乳化蜡粒径：50纳米。

实施例2

(1)原料按重量百分比的构成的组分：

58号全精练石蜡：2

蜂蜡：5

氧化聚丙烯蜡：25

烷基酚聚氧乙烯醚：6

氢氧化钠：0.3

水：61.7

(2)将全精练石蜡，蜂蜡，氧化聚丙烯蜡，烷基酚聚氧乙烯醚进行配料，然后放入特制反应釜中加热，温度为105℃；

(3)将水及氢氧化钠进行再一次配料，然后放入另一个反应釜中，进行加热，温度为110℃；

(4)将第二反应釜中的水相缓慢加入第一反应釜油相中并慢慢搅拌乳化；

(5)乳化40分钟后，通水使纳米乳化液冷却，温度为35℃；

(6)取出纳米乳化液测定产品性质，固含量：38％，乳化蜡粒径：25纳米。

实施例3

(1)原料按重量百分比的构成的组分：

松香：12

石油树脂：4

接枝聚乙烯蜡：8

脂肪醇聚氧乙烯醚：5.7

蜂蜡：4

氢氧化钾：0.3

水：66

(2)将松香，石油树脂，接枝聚乙烯蜡，脂肪醇聚氧乙烯醚，蜂蜡进行配料，然后放入特制反应釜中加热，温度为150℃；

(3)将水及氢氧化钾进行再一次配料，然后放入另一个反应釜中，进行加热，温度为145℃；

(4)将第二反应釜中的水相缓慢加入第一反应釜油相中并慢慢搅拌乳化；

(5)乳化20分钟后，通水使纳米乳化液冷却，温度为50℃；

(6)取出纳米乳化液测定产品性质，固含量：40％，乳化蜡粒径：35纳米。

Claims (3)

1.一种纳米微乳化蜡的制备方法，其特征在于，具体步骤为，

(1)原料按重量百分比的构成的组分：

石蜡：           2-40％

粘度添加剂：     1-30％

乳化剂：         3-12％

氧化聚乙烯蜡：   1-50％

氧化聚丙烯蜡：   0.001-40％

水：             30-70％

碱：             0.001-5％

(2)将石蜡，粘度添加剂，乳化剂，氧化聚乙烯蜡，氧化聚丙烯蜡按上述的重量百分比进行配料，然后放入特制反应釜中加热，温度为80-150℃；

(3)将水及碱按上述的重量百分比进行再一次配料，然后放入另一个反应釜中，进行加热，温度为80-150℃；

(4)将第二反应釜中的水相缓慢加入第一反应釜油相中并慢慢搅拌乳化；

(5)乳化10-60分钟后，通水使纳米乳化液冷却，温度为20-60℃；

(6)取出纳米乳化液测定产品性质。

2.根据权利要求1所述的一种纳米微乳化蜡的制备方法，其特征在于，

所述的粘度添加剂选自松香、石油树脂、聚异丁烯和古马隆树脂。

3.根据权利要求1所述的一种纳米微乳化蜡的制备方法，其特征在于，

所述的乳化剂选自非离子乳化剂或阳离子乳化剂或阴离子乳化剂或其复合物。