CN107513410B - 一种纸包装材料用蜡的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纸包装材料用蜡的制备方法。该方法以石蜡为原料，经发汗制备目的产品。在普通发汗工艺的基础上，在发汗过程中利用气流通过蜡层携带出液态组分以强制分离固态组分和液态组分，同时优选将原料蜡与可分解生成气体的物质的水溶液乳化，也有利于液态组分的快速排出。本发明方法具有设备投资低、制备过程简单且操作费用低、安全、节能且无溶剂污染等优点，所得产物可用作纸包装材料用蜡。

Description

一种纸包装材料用蜡的制备方法
技术领域
本发明属于专用蜡生产技术领域，特别是涉及一种纸包装材料用蜡的制备方法。
背景技术
使用蜡来加工纸包装材料有悠久的历史，这是利用了蜡的润滑、防水、强度、光泽等使用性能，现已广泛用于轻重物品的包装和食品包装，而用于食品包装纸的蜡类物质还具有防气味、保香性、满足FDA要求等特点。
经蜡加工过的纸制品叠放在一起或卷放在一起存放时，因温度、时间、压力的作用，纸与纸之间会出现自然粘贴现象，称为“板结”（俗称粘连）。引起包装纸制品板结的主要因素是所选用蜡的熔点、化学组成和含油量，这是在用蜡加工纸制品时应格外注意的一个重要问题。
石油蜡是原油经过炼制加工后从含蜡馏分油中制得的各类蜡产品的总称，包括液体石蜡、皂用蜡、石蜡和微晶蜡。石蜡是原油中润滑油馏分经脱蜡、脱油、精制和成型等步骤生产的，一般含有C20～C50的正构烷烃、异构烷烃和少量环烷烃等组分，通常熔点为50℃～74℃。普通的石蜡产品具有较宽的碳数分布。
脱蜡是以润滑油馏分为原料制备含油量为10～30%左右的蜡膏的过程。脱油是以蜡膏为原料制备含油量2%以下的粗石蜡的过程，脱油工艺主要有溶剂脱油和发汗脱油。粗石蜡再经白土精制或加氢精制及成型、包装等步骤，即可得到商品石油蜡。
在石蜡生产工艺方面，常用的分离加工手段主要有蒸馏、溶剂分离、发汗分离等。
蒸馏是利用不同烃类的沸点不同达到分离提纯的目的，减小蒸馏的沸程可以有效降低产物碳分布的宽度，但是蒸馏过程需要将原料加热到沸点以上，消耗大量的能量。
溶剂分离方法是根据蜡与油在选择性溶剂（丙酮、苯和甲苯混合物；或丙酮、甲苯；或甲乙酮、甲苯）中溶解度不同的性质进行分离的。溶剂脱油工艺具有生产过程连续、蜡收率高、成品蜡含油量可以很低、生产成本较低等优点，是目前大规模生产石油蜡产品的主流脱油工艺。但溶剂脱油工艺生产设备投资大；生产过程中需要大量使用溶剂，回收溶剂需要消耗大量的能量；溶剂中含有苯系物，会对环境造成影响；溶剂易燃，容易造成生产事故。
发汗分离方法是利用蜡和油熔点不同的性质进行分离的。石油蜡中各种烃类的分子量和结构的不同都会使其熔点不同。同为正构烷烃结构时，分子量较大的正构烷烃的熔点较高，而分子量较小的正构烷烃的熔点较低；分子量相同时，异构烷烃和环烷烃的熔点要低于正构烷烃，且异构程度越高熔点就越低，甚至在常温下就呈液体状态，即通常所说的油。所以发汗分离方法能同时降低产物的含油量、异构烷烃含量和碳分布的宽度。
与蒸馏方法相比，由于各种烃类的熔点温度远低于沸点温度，所以发汗分离过程的能耗远低于蒸馏分离；与溶剂分离方法相比，发汗分离过程不使用溶剂，所以发汗分离过程安全、节能且对环境无影响。
普通的发汗工艺主要包括以下步骤：（1）准备工作：垫水（用水充满发汗装置皿板下部空间）后装料（原料加热至熔点以上呈液态时装入发汗装置）；（2）结晶：将原料以不大于4℃/h的降温速率缓慢冷却到其熔点以下10℃～20℃。在冷却过程中，各种组分按熔点由高到低的顺序依次结晶形成固体；（3）发汗：当蜡层温度达到预设的降温终止温度之后，放掉垫水；再将原料缓慢地加热到预设的发汗终止温度。在发汗过程中，各种组分按熔点由低到高的顺序先后熔化成液态并流出（蜡下），最后得到的蜡层剩余物（蜡上）就是高熔点、低含油的蜡；（4）精制：收集粗产品（发汗过程结束后继续升高温度，以熔化取出蜡上，即为粗产品），经白土精制（将粗产品熔化后升温至预定温度，加入白土并恒温搅拌至预定时间后过滤）后，再成型、包装即为目的产品。
普通发汗分离工艺可以生产熔点在40℃～60℃的固态下具有粗大片状结晶结构的皂用蜡和低熔点石蜡，但是对于普通发汗分离方法，在升温发汗过程中固态组分（较高熔点的蜡）和液态组分（油和较低熔点的蜡）虽然分别处于固体和液体两种相态，但是也很难完全分离。为使最终产品的含油量符合要求，通常采用延长发汗时间和提高发汗终止温度的方法，但这样会导致生产周期长且产品收率下降。
与溶剂分离相比，发汗工艺是间歇操作，且产品收率较低、生产周期较长，但是发汗工艺具有投资少、生产过程简单、操作费用低、生产过程安全、节能且对环境无污染等优点，目前仍有部分厂家在使用该方法生产皂用蜡产品。
多年来，发汗方法在生产设备和工艺方面得到了一些发展，如CN89214332（立式方形多段隔板发汗罐）、CN94223980.6（皿式发汗装置）、CN98233254.8（石蜡发汗罐）、CN200920033500.X（新型石蜡发汗罐）、CN201210508905.0（一种高效石蜡发汗装置）、CN201320127680.4（管式石蜡脱油装置）等，在发汗生产设备上作了改进；CN91206202（一种高效石蜡发汗罐）在发汗工艺上作了改进，但仍存在着生产周期长、产品收率低等缺点。
发汗工艺是目前已知用于工业规模生产蜡产品的唯一无溶剂分离方法，在提倡绿色低碳、环保节能的今天，采用发汗工艺制备纸包装材料用蜡的需求更加迫切。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种纸包装材料用蜡的制备方法。具体地说是以普通石蜡为原料，在普通发汗工艺的基础上，优选在压力条件下将原料蜡与可分解生成气体的物质的水溶液制成油包水型乳化液后进行发汗，利用可分解物质分解产生的气体和水溶液在蜡层中形成微小的空间，有利于发汗阶段液态组分的排出；同时在发汗过程中利用气流通过蜡层以强制分离固态组分和液态组分，增强了分离效果并加快了分离速度；并增加发汗过程的恒温阶段，使发汗这种无溶剂分离方法可以更有效地制备优质的纸包装材料用蜡。本发明方法具有生产设备投资低、生产过程简单且操作费用低、安全、节能且无溶剂污染等优点。
本发明的一种纸包装材料用蜡的制备方法，包括以下内容：
（A）乳化：包括以下步骤：
（A1）油相材料制备：以熔点为50℃～74℃，含油量不大于2.0质量%的石蜡为原料，加热熔化；加入油溶性乳化剂，搅拌均匀，形成油相材料；
（A2）水相材料制备：在压力条件下将可分解生成气体的物质的水溶液加热，形成水相材料；
（A3）乳化液制备：在压力条件下搅拌（A1）得到的油相材料，并将（A2）得到的水相材料加入到油相材料中，全部加完后继续搅拌5～60分钟；
（B）发汗：包括以下步骤：
（B1）准备工作：在压力条件下将（A3）过程制备的乳化液装入发汗装置；
（B2）结晶：先以2.0℃/h～50.0℃/h的速率将乳化液冷却至原料蜡熔点～熔点+10℃，再以2.0℃/h～4.0℃/h的速率将蜡层降温至原料熔点以下5℃～30℃的降温终止温度；
（B3）恒温：在结晶终止温度恒温一段时间，同时降低压力至常压；
（B4）升温-恒温发汗：以1.5℃/h～3.5℃/h的速率升温，蜡层达到预定温度并恒温一段时间后停止发汗，在发汗过程中强制气流通过蜡层；
（B5）精制：蜡上经精制后即为纸包装材料用蜡产品。
本发明的方法中，所述的石蜡为熔点为46℃～74℃，含油量不大于2.0质量%，优选为熔点在54～64℃的石蜡。
本发明的方法中，过程（A）将原料蜡在压力和油溶性乳化剂存在下与可分解生成气体的物质的水溶液乳化后进行发汗，所述的油溶性乳化剂选自非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性型表面活性剂中的一种或几种。所述油溶性乳化剂的HLB值在1～10，优选为3～8；所述表面活性剂的凝固点或熔点低于发汗最高温度（即步骤（B4）中发汗的预定温度）。
其中，所述的非离子型表面活性剂选自失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、二乙二醇脂肪酸酯、二乙二醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯构成的一组物质；阴离子型表面活性剂选自脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、油酰胺基羧酸钠、烷基苯磺酸钠、N-甲基油酰基牛磺酸钠、丁基萘磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、顺丁二酸单酯磺酸钠构成的一组物质。所述的阳离子型表面活性剂选自苄基季铵盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、三乙酰胺油酸酯构成的一组物质；两性型表面活性剂选自十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化铵、脂肪烃基咪唑啉衍生物、烷基咪唑啉衍生物、脂肪酸衍生物、两性型改性环氧乙烷加成物构成的一组物质。
本发明中，所述的油溶性乳化剂优选为两种以上表面活性剂构成的复合乳化剂。
本发明的方法中，步骤（A2）所述的可分解生成气体的物质选自碳酸、双氧水、氨水、氯酸、次氯酸构成的一组物质，优选为可溶于水且自身及分解产物无毒、无刺激气味的碳酸、双氧水等。可分解生成气体的物质的水溶液的浓度为0.1%～5.0%（质量，下同），优选为0.2%～2.0%。采用双氧水的水溶液时，在双氧水中加入氢氧化钠和/或氢氧化钾等无机强碱作为催化剂以加快双氧水的分解速度，并采用氮气保护。所述无机强碱在双氧水溶液中的加入量为0.1～20.0 mg/Kg，优选为0.2～8.0 mg/Kg。
本发明的方法中，步骤（A3）所得到乳化液的配比一般为：原料蜡60.0%～95.0%，可分解生成气体的物质的水溶液4.9%～30.0%，乳化剂0.1%～10.0%。优选为：原料蜡75.0%～89.0%，可分解生成气体的物质的水溶液10.0%～20.0%，乳化剂1.0%～5.0%。
所述乳化的条件为在70℃～98℃下，50～1500转/分钟的搅拌速度混合5～60 分钟，优选为在75℃～95℃下，以100～1000转/分钟的搅拌速度混合10～30分钟。
本发明的方法中，所述的发汗装置优选为发汗皿，并在蜡层以上增加可拆卸的密封系统及加压装置。在步骤（A2）、（A3）、（B1）和（B2）过程中增大气压以抑制在水相材料制备、乳化液制备、准备工作和结晶等过程中可分解物质的分解及分解产生的气体逸出蜡层。所述的压力（表压）为0.5～50.0个大气压，优选为15.0～30.0个大气压。
本发明的方法中本发明的方法中，所述的发汗皿在蜡层以上增加加压装置和/或在蜡层以下增加真空装置，使蜡层上下形成压力差。步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加压力（气压）和/或在蜡层下方降低压力（气压），使蜡层上、下方（侧）形成压力差实现。所述的压力差一般为0.1～5.0个大气压，优选为0.2～2.0个大气压，以强制气流通过蜡层。
本发明的方法中，步骤（B2）先以2.0℃/h～50.0℃/h的速率将乳化液冷却至原料蜡熔点～熔点+10℃范围内，优选以5.0℃/h～35.0℃/h的速率冷却至原料蜡熔点～熔点+5℃；其后的降温速率为2.0℃/h～4.0℃/h，优选2.0℃/h～3.5℃/h；所述的降温终止温度为原料蜡熔点以下5℃～30℃，优选原料蜡熔点以下8℃～15℃。
本发明的方法中，步骤（B3）所述恒温的时间为0.1～3.0h，优选1.0～3.0h；同时逐渐降低压力至常压。所述压力降低的速率一般为0.1～150.0个大气压/小时，优选为5.0～50.0个大气压/小时。
本发明的方法中，步骤（B4）中所述升温的速率优选为1.5℃/h～3.0℃/h。所述的预定温度为目的产物熔点-10℃～目的产物熔点-1℃。所述的升温至预定温度后，增加恒温阶段可以使固态组分和液态组分分离更充分，恒温阶段的时间为0.1～5.0小时，优选为1.0～5.0小时。
本发明的方法中，所述蜡层的升温速度和降温速度，可以通过空气浴、水浴、油浴或者其他可行的方式进行控制，优选采用水浴或油浴。采用水浴或油浴方式控制蜡层升温速率和降温速率时，可在发汗皿外增加夹套，夹套与可移动盘管及循环系统相连，循环系统具有程序降温/加热功能，循环系统加入水或导热油等物质作为循环介质；装料后将盘管浸没并固定在蜡层中，可使蜡层升/降温过程更快、蜡层温度更均匀。
本发明的方法中，步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层可以在发汗过程任意阶段实施，优选在发汗初期实施。
本发明的方法中，步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层是采用在蜡层上方增加气压实现的，如可在蜡层上方施加0.2～2.0个大气压的表压压力，而蜡层下方保持为常压。
本发明的方法中，步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层是采用在蜡层下方降低气压实现的，如可在蜡层上方保持常压，而在蜡层下方维持-0.2～-0.8个大气压的表压压力。
蜡用于纸包装材料的主要作用是防水、防潮、提高强度和湿强度（如炸药纸卷、防潮纸箱等），同时还能起到润滑、提高光泽等作用。但涂蜡的纸包装材料容易出现板结现象，板结后再分离时会影响包装的外观，甚至损坏包装材料。
板结与环境温度、存放时间、存放压力等外部条件有关，环境温度越高、存放时间越长、存放压力越大，板结现象越严重。纸包装材料用蜡的性质是决定板结与否的内在因素，通常采用选择熔点高的蜡的方法以减少板结的倾向。抗板结性能通常以粘点和/或结点温度表示，粘点和/或结点温度越高表示抗板结性能越好。
即使熔点相同的蜡，粘点和结点温度也会有明显的差异，因此不能简单地依靠熔点选择纸包装材料用蜡。实验结果表明，纸包装材料用蜡的化学组成直接影响粘点和结点温度，同时也决定着其防水、防潮、提高强度和湿强度等性能。一般来说，纸包装材料用蜡的碳分布越宽、含油量越大，粘点和结点温度越低。含油量和异构烃含量的增大会导致防水、防潮和强度等性能下降，但异构烃含量过低会造成蜡的韧性下降，用作纸包装材料用蜡时会使包装材料的折痕透湿性明显变大。综上所述，纸包装材料用蜡在化学组成上应该有窄的碳分布、低的含油量、适当的异构烃含量才能使其有较高的粘点和结点温度，并具有较好的防水、防潮、提高强度和湿强度的综合性能。普通石蜡含油量较高、碳数分布较宽，直接用作纸包装材料用蜡时容易产生板结现象，且防水、防潮等性能较差。
发汗分离方法是利用各种组分熔点不同的性质进行分离的，但是在发汗过程中固态组分与液态组分很难完全分离，这是由于蜡和油两种组分都是非极性的烃类分子，分子间作用力较大；同时固态的蜡结晶形成毛细管结构，对油有较强的吸附作用，这就造成仅靠重力自然分离的普通发汗过程中蜡和油难以完全分离。通常采用延长发汗时间、提高发汗终止温度等方法使最终产品的含油量符合要求，但是这又会导致生产周期延长、蜡产品收率降低。这些影响了发汗分离方法的广泛应用。
本发明为了制备纸包装材料用蜡，通过对普通石蜡化学组成的深入研究，针对其含油量较高、碳数分布较宽是造成其用作纸包装材料用蜡时性能存在缺陷的原因，通过采用发汗方法降低含油量并降低碳数分布宽度。通过对普通发汗过程的深入研究，针对固态组分与液态组分难以分离原因，在发汗过程中采用强制气流通过蜡层，并在发汗过程中增加恒温阶段；同时还优选将原料蜡与可分解生成气体的物质的水溶液在压力条件下形成W/O型乳化液后进行发汗，这些措施有效地降低了石蜡的含油量和碳数分布宽度，从而提高了粘点温度和防水、防潮性能。
本发明针对普通发汗过程中固态组分与液态组分难以分离的原因，通过在发汗过程中采用气流通过蜡层携带出液态组分的方法强制固态组分与液态组分的分离，增强了分离效果并加快了分离速度；同时还优选将原料蜡与可分解生成气体的物质的水溶液在压力条件下乳化，形成W/O型乳化液后进行发汗。乳化液中可分解生成气体的物质的水溶液以微小粒子形态均匀分布在蜡层中；保持压力条件下将乳化液冷却至原料蜡熔点以下5℃～20℃。在步骤（A2）、（A3）、（B1）和（B2）过程中施加0.5～50.0个大气压（表压）的压力，可以抑制在水相材料制备、乳化液制备、准备工作和结晶等过程中可分解物质的分解及分解产生的气体逸出蜡层。蜡层降温至预定温度后恒温0.1h～3.0h以使蜡层结晶更充分；同时在恒温过程中逐渐降低压力至常压。原料蜡降温至熔点以下后到发汗过程终止的时间里蜡层处于较软的固体状态，此过程中可分解物质逐渐分解释放出气体，在原料蜡层中形成均匀分布的微小气泡；在发汗过程中利用气流通过蜡层，可携带出可分解物质的水溶液以在蜡层内形成微小空间，这些微小空间和气泡产生的微小空间在发汗过程中易于在蜡层中形成若干细小的通道，有利于发汗过程中液态组分的排出；所选表面活性剂熔点或凝固点低于发汗过程的最高温度，并含有官能团，与原料蜡的相溶性较差，能在发汗过程中随液态组分一起排出。再辅以发汗过程的恒温阶段使固态组分和液态组分分离更充分等方法，使得发汗工艺更高效地制备出性能优良的纸包装材料用蜡。
本发明方法的优点是：通过在发汗过程中采用气流通过蜡层携带出液态组分的方法增强了固态组分与液态组分的分离效果并加快了分离速度；同时利用可分解物质分解产生微小气泡形成的微小空间和可分解物质的水溶液排除后产生的微小空间，也有利于液态组分的快速排出；并增加发汗过程的恒温阶段等过程，从而更高效地制备出优质的纸包装材料用蜡。本发明的方法具有装置投资低、生产过程简单且操作费用低、安全、节能且无溶剂污染环境等优点。
具体实施方式
本发明通过选用适宜的普通石蜡为原料，在普通发汗工艺的基础上，发汗皿上部连接可拆卸的密封装置并与加压缓冲罐和压缩机连接，和/或在发汗皿下部连接减压缓冲罐和真空泵；原料加热熔化并优选在压力和乳化剂条件下与可分解生成气体的物质的水溶液乳化后装入发汗皿；以水浴控制蜡层升、降温速度；升温到预设温度并恒温一段时间后停止发汗过程；在发汗过程中，启动压缩机以在蜡层以上形成正压，和/或启动真空泵以在蜡层以下形成负压，用以强制气流通过蜡层；蜡上经精制即为纸包装材料用蜡产品。
以下通过实施例1-4具体说明本发明的纸包装材料用蜡的制备方法。如无特别注明，以下所涉及的%均为质量百分数，压力均为表压。
实施例1
本实施例包括：（A）乳化、（B）发汗两个部分。
（A）乳化
本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。
（A1）油相材料制备
取58#半炼蜡（中国石化高桥分公司，熔点59.1℃，含油量1.52%，粘点温度35.7℃）78.0Kg，加热至75℃熔化后加入失水山梨醇单硬脂酸酯2.0Kg、二乙二醇单月桂酸酯0.9Kg和十二烷基甜菜碱0.7Kg，搅拌均匀。
（A2）水相材料制备
在20.1～20.3个大气压下将0.15Kg的CO2溶于18.25Kg的水中，加热至80℃。
（A3）乳化液制备
将油相材料加压至20.1～20.3个大气压，并以600r/ min的速度搅拌；将（A2）制备的水相材料加入到（A1）制备的油相材料中，继续搅拌25min，形成油包水型乳化液。
（B）发汗
本部分包括（B1）准备工作、（B2）结晶、（B3）恒温、（B4）升温—恒温发汗、（B5）精制五个步骤。
（B1）准备工作
将发汗皿的密封系统与加压缓冲罐和压缩机连接好；安装发汗皿上部的密封系统；在发汗皿下部安装减压缓冲罐并连接真空泵；将发汗皿夹套和可移动盘管与循环系统连接，将盘管固定在发汗皿上；以水为加热介质；启动循环系统的加热功能，使循环水升温至64℃。发汗皿皿板下方垫水。在20.1～20.3个大气压下将（A3）中制备的乳化液加入发汗皿。
（B2）结晶
乳化液静置1.0h后启动循环系统的制冷功能，以3.0℃/h的降温速率使蜡层温度下降至48.0℃以使蜡层结晶形成固体。
（B3）恒温
在48.0℃恒温1.0h以使蜡层结晶更充分，同时通过排空系统控制加压缓冲罐内压力以30个大气压/h的速率逐渐降低至常压。关闭循环系统的制冷功能。
（B4）升温—恒温发汗
排出发汗皿垫水。发汗皿出口连接中间储罐（Ⅰ）以接收蜡下；启动压缩机并保持加压缓冲罐内压力稳定在1.5～1.7个大气压，发汗皿皿板下方保持常压；启动循环系统加热功能，以2.0℃/h的升温速率使蜡层温度升高到54.0℃。停压缩机。
启动真空泵并保持减压缓冲罐内压力稳定在-0.5～-0.7个大气压，蜡层上方气压保持常压；以1.5℃/h的升温速率使蜡层温度升高到58.0℃并恒温3.0小时以使蜡层中的固态组分与液态组分充分分离；停真空泵，终止发汗过程。
发汗皿出口换接粗产品储罐（Ⅰ）以接收蜡上；继续升高循环水的温度到80℃，以熔化取出蜡上，即为粗产品（Ⅰ）。
（B5）精制
粗产品（Ⅰ）经白土精制后即为纸包装材料用蜡产品（Ⅰ）。
纸包装材料用蜡产品（Ⅰ）性质：熔点60.8℃；含油量0.38%，粘点温度46.7℃；纸包装材料用蜡产品（Ⅰ）收率为41.7％（相对于原料58#半炼蜡）。
实施例2
本实施例包括：（A）乳化、（B）发汗两个部分。
（A）乳化
本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。
（A1）油相材料制备
取58#半炼蜡（同实施例1）81.0Kg，加热至80℃熔化后加入失水山梨醇单油酸酯2.6Kg、失水山梨醇单月桂酸酯1.0Kg和三乙酰胺油酸酯0.6 Kg，搅拌均匀。
（A2）水相材料制备
以27.5%的H2O2溶液、固体KOH和H2O配制含H2O2 0.6%、KOH 2.5 mg/Kg的水溶液，取14.8Kg，在氮气条件下加压至22.8～23.0个大气压，并加热至85℃。
（A3）乳化液制备
将油相材料在氮气条件下加压至22.8～23.0个大气压，并以300r/ min的速度搅拌；将（A2）制备的水相材料加入到（A1）制备的油相材料中，继续搅拌30min，形成油包水型乳化液。
（B）发汗
本部分包括（B1）准备工作、（B2）结晶、（B3）恒温、（B4）升温—恒温发汗、（B5）精制五个步骤。
准备工作阶段以氮气控制压力，压力同（A3），其余同实施例1。
本实施例制备的纸包装材料用蜡产品（Ⅱ）性质：熔点60.6℃；含油量0.40%，粘点温度46.2℃；纸包装材料用蜡产品（Ⅱ）收率为42.2％（相对于原料58#半炼蜡）。
实施例3
本实施例包括：（A）乳化、（B）发汗两个部分。
（A）乳化
本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。
（A1）油相材料制备
取58#半炼蜡（同实施例1）82.5Kg，加热至71℃熔化后加入失水山梨醇单硬脂酸酯2.0Kg、失水山梨醇单棕榈酸酯0.5Kg和油酰胺基羧酸钠0.3 Kg，搅拌均匀。
（A2）水相材料制备
以27.5%的H2O2溶液、固体NaOH和H2O配制含H2O2 1.6%、NaOH 6.6 mg/Kg的水溶液，取14.7Kg，在氮气条件下加压至28.5～28.7个大气压，并加热至78℃。
（A3）乳化液制备
将油相材料在氮气条件下加压至28.5～28.7个大气压，并以400r/ min的速度搅拌；将（A2）制备的水相材料加入到（A1）制备的油相材料中，继续搅拌25min，形成油包水型乳化液。
（B）发汗
本部分包括（B1）准备工作、（B2）结晶、（B3）恒温、（B4）升温—恒温发汗、（B5）精制五个步骤。
准备工作阶段以氮气控制压力，压力同（A3），其余同实施例1。
本实施例制备的纸包装材料用蜡产品（Ⅲ）性质：熔点60.2℃；含油量0.36%，粘点温度47.3℃；纸包装材料用蜡产品（Ⅲ）收率为40.5％（相对于原料58#半炼蜡）。
实施例4
本实施例包括：（A）乳化、（B）发汗两个部分。
（A）乳化
本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。
（A1）油相材料制备
取60#半炼蜡（同实施例1）87.0Kg，加热至74℃熔化后加入失水山梨醇单油酸酯1.2Kg、二乙二醇单月桂酸酯0.6Kg和失水山梨醇单月桂酸酯0.4 Kg，搅拌均匀。
（A2）水相材料制备
在25.1～25.3个大气压下将0.1Kg的CO2溶于10.7Kg的水中，加热至80℃。
（A3）乳化液制备
将油相材料加压至25.1～25.3个大气压，并以1000r/ min的速度搅拌；将（A2）制备的水相材料加入到（A1）制备的油相材料中，继续搅拌10min，形成油包水型乳化液。
（B）发汗
本部分包括（B1）准备工作、（B2）结晶、（B3）恒温、（B4）升温—恒温发汗、（B5）精制五个步骤。
准备工作阶段压力同（A3），其余同实施例1。
本实施例制备的纸包装材料用蜡产品（Ⅳ）性质：熔点60.4℃；含油量0.39%，粘点温度46.5℃；纸包装材料用蜡产品（Ⅳ）收率为41.3％（相对于原料58#半炼蜡）。
比较例1
以58#半炼蜡（同实施例1）为原料，加热熔化后加入发汗皿；以2.5℃/h的降温速率使蜡层温度下降至48.0℃；再以1.0℃/h的升温速率使蜡层温度升高到58.0℃；熔化取出蜡上，即为粗产品（Ⅴ），经白土精制后即为纸包装材料用蜡产品（Ⅴ）。
纸包装材料用蜡产品（Ⅴ）性质：熔点61.2℃，含油量0.83%，粘点温度41.4℃；收率为34.5％（相对于原料58#半炼蜡）。
通过实施例1-4可以看出，本发明纸包装材料用蜡的制备方法，通过增加加压和/或真空设施等对发汗装置的改进；利用可分解生成气体的物质分解在蜡层中形成微小气泡和水溶液排出后形成的微小空间、在发汗过程中强制气流通过蜡层、增加发汗过程的恒温阶段等对发汗工艺的改进；增强了固态组分与液态组分的分离效果并加快了分离速度，（与比较例1（常规发汗）相比，实施例1-4在降温、升温速率较快的情况下，产物的含油量分别下降了0.45个百分点、0.43个百分点、0.47个百分点和0.44个百分点；粘点温度分别提高了5.3℃、4.8℃、5.9℃和5.1℃；收率分别提高了7.2个百分点、7.7个百分点、6.0个百分点和6.8个百分点），从而有效去除了原料中非适宜组分，提高了粘点温度，使发汗工艺能更有效地制备纸包装材料用蜡产品。

Claims (23)

1.一种纸包装材料用蜡的制备方法，包括以下内容：
（A）乳化：包括以下步骤：
（A1）油相材料制备：以熔点为50℃～74℃，含油量不大于2.0质量%的石蜡为原料，加热熔化；加入油溶性乳化剂，搅拌均匀，形成油相材料；
（A2）水相材料制备：在压力条件下将可分解生成气体的物质的水溶液加热，形成水相材料；所述可分解生成气体的物质选自碳酸、双氧水、氨水、氯酸、次氯酸中的至少一种；
（A3）乳化液制备：在压力条件下搅拌（A1）得到的油相材料，并将（A2）得到的水相材料加入到油相材料中，全部加完后继续搅拌5～60分钟；
（B）发汗：包括以下步骤：
（B1）准备工作：在压力条件下将（A3）过程制备的乳化液装入发汗装置；
（B2）结晶：先以2.0℃/h～50.0℃/h的速率将乳化液冷却至原料蜡熔点～熔点+10℃，再以2.0℃/h～4.0℃/h的速率将蜡层降温至原料熔点以下5℃～30℃的降温终止温度；
（B3）恒温：在降温终止温度恒温0.1～3.0 h，同时降低压力至常压；
（B4）升温-恒温发汗：以1.5℃/h～3.5℃/h的速率升温，蜡层达到预定温度并恒温0.1～5.0小时后停止发汗，在发汗过程中强制气流通过蜡层；所述预定温度为目的产物熔点-10℃～目的产物熔点-1℃；
（B5）精制：蜡上经精制后即为纸包装材料用蜡产品。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的可分解生成气体的物质选自碳酸和/或双氧水。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（A2）所述的可分解生成气体的物质的水溶液的质量浓度为0.1～5.0%。
4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的可分解生成气体的物质为双氧水。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，在双氧水水溶液中加入催化剂，所述的催化剂是无机强碱，催化剂在双氧水溶液中的加入量为0.1～20.0 mg/Kg。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的无机强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，过程（A1）所述的油溶性乳化剂选自非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性型表面活性剂构成的一组物质；油溶性乳化剂的HLB值为1～10；所述油溶性乳化剂的熔点低于发汗的最高温度。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的非离子型表面活性剂选自失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯构成的一组物质；所述的阴离子型表面活性剂选自脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、油酰胺基羧酸钠、烷基苯磺酸钠、N-甲基油酰基牛磺酸钠、丁基萘磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、顺丁二酸单酯磺酸钠构成的一组物质；所述的阳离子型表面活性剂选自苄基季铵盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、三乙酰胺油酸酯构成的一组物质；所述的两性型表面活性剂选自十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化铵、脂肪烃基咪唑啉衍生物、脂肪酸衍生物、两性型改性环氧乙烷加成物构成的一组物质。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的油溶性乳化剂为两种以上表面活性剂构成的复合乳化剂。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（A3）中所述的搅拌速度为50～1500转/分钟，制备乳化液的温度为70℃～98℃。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（A3）得到乳化液的组成为：原料蜡质量百分数为60.0%～95.0%，可分解生成气体的物质的水溶液的质量百分数为4.9%～30.0%，乳化剂的质量百分数为0.1%～10.0%。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，所述乳化液的组成为：原料蜡质量百分数为75.0%～89.0%，可分解生成气体的物质的水溶液的质量百分数为10.0%～20.0%，乳化剂的质量百分数为1.0%～5.0%。
13.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（A2）、（A3）、（B1）和（B2）过程中施加表压压力为0.5～50.0个大气压的气压，以抑制在水相材料制备、乳化液制备、准备工作和结晶过程中可分解物质的分解及分解产生的气体逸出蜡层。
14.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，使用双氧水溶液时采用氮气保护。
15.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B2）中所述降温的预定温度为原料熔点以下8℃～15℃。
16.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中在恒温的同时逐渐降低压力至常压，降压速率为0.1～150.0个大气压/小时。
17.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B4）中所述的强制气流通过蜡层在发汗初期实施。
18.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B4）中所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加气压和/或在蜡层下方降低气压，使蜡层上下方形成压力差实现，所述的压力差为0.1～5.0个大气压。
19.按照权利要求18所述的方法，其特征在于，所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加气压实现，在蜡层上方施加0.2～2.0个大气压的表压压力，而蜡层下方保持为常压。
20.按照权利要求18所述的方法，其特征在于，所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层下方降低气压实现，在蜡层上方气压保持常压，而在蜡层下方维持-0.2～-0.8个大气压的表压压力。
21.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发汗装置为发汗皿。
22.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，催化剂在双氧水溶液中的加入量为0.2～8.0 mg/Kg。
23.按照权利要求18所述的方法，其特征在于，所述的压力差为0.2～2.0个大气压。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB687235A (en) * 1950-03-24 1953-02-11 Bataafsche Petroleum Improvements in and relating to the treatment of paraffin wax
CN1175620A (zh) * 1996-09-04 1998-03-11 中国石油化工总公司抚顺石油化工研究院 一种润滑油基础油和食品用石蜡的生产方法
CN1335372A (zh) * 2000-07-24 2002-02-13 中国石油化工股份有限公司 一种生产高熔点石油蜡的方法
CN1566243A (zh) * 2003-06-11 2005-01-19 上海泰尔精蜡有限公司 微混晶防护蜡及其制备方法和用途
CN1609162A (zh) * 2003-10-24 2005-04-27 中国石油化工股份有限公司 一种蜡质控温阀用温敏介质及其制备方法
CN103102971A (zh) * 2011-11-10 2013-05-15 中国石油化工股份有限公司 一种控温阀用蜡质感温介质的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB687235A (en) * 1950-03-24 1953-02-11 Bataafsche Petroleum Improvements in and relating to the treatment of paraffin wax
CN1175620A (zh) * 1996-09-04 1998-03-11 中国石油化工总公司抚顺石油化工研究院 一种润滑油基础油和食品用石蜡的生产方法
CN1335372A (zh) * 2000-07-24 2002-02-13 中国石油化工股份有限公司 一种生产高熔点石油蜡的方法
CN1566243A (zh) * 2003-06-11 2005-01-19 上海泰尔精蜡有限公司 微混晶防护蜡及其制备方法和用途
CN1609162A (zh) * 2003-10-24 2005-04-27 中国石油化工股份有限公司 一种蜡质控温阀用温敏介质及其制备方法
CN103102971A (zh) * 2011-11-10 2013-05-15 中国石油化工股份有限公司 一种控温阀用蜡质感温介质的制备方法

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