影響石蠟乳化效果的因素分析

(南陽(yáng)石蠟精細(xì)化工廠(chǎng)，河南南陽(yáng) 473132)

0 前言

通常我們所說(shuō)的蠟為石油蠟，即石蠟是一種在常溫下為固體，加熱后容易液化或者汽化、容易燃燒、不溶于水并具有一定潤(rùn)滑作用的物質(zhì)。在化工上是最為重要的特種蠟產(chǎn)品，一般作為上光劑應(yīng)用于皮革、地板、家具、塑制品、汽車(chē)上光等行業(yè);農(nóng)業(yè)上乳化蠟主要用于果蔬的保鮮和植物的保護(hù)，在植物的保護(hù)方面可以防止干旱、凍害;在炸藥中用作鈍感劑，保證炸藥在儲(chǔ)存、運(yùn)輸時(shí)的安全，并起防潮作用;在陶瓷工業(yè)中作為潤(rùn)滑劑，可以促進(jìn)坯體的成型，防止粘膜，易于脫模，提高成品質(zhì)量和成品率。

穩(wěn)定的乳化蠟呈半透明或白色乳狀物，pH值為6～10，簡(jiǎn)單的分為油包水(W/O)和水包油(O/W)型，也有油包水包油(O/W/O)型和水包油包水(W/O/W)型，在實(shí)際應(yīng)用中最常用的是水包油(O/W)型。但是要形成穩(wěn)定的乳液不僅需要選擇合適的乳化劑，而且需要其它合適的乳化條件，不同條件下制作的乳液效果也不相同。

1 各種因素對(duì)乳液的影響

1.1 乳化劑對(duì)乳液的影響

乳化劑是一類(lèi)能使互不相溶的液體形成穩(wěn)定乳狀液的有機(jī)化合物。它們都是具有表面活性的物質(zhì)。其分子結(jié)構(gòu)具有兩親性:一端為親水基團(tuán)，另一端為憎水基團(tuán)，乳化劑的作用一是吸附在相面上，降低界面張力，從而使分散體系的界面自由能降低;二是吸附在界面上的表面活性物質(zhì)形成具有一定強(qiáng)度的界面膜，從而對(duì)分散相的液滴起到機(jī)械保護(hù)作用;三是分散的小液滴表面帶有一定的電荷，在顆粒間產(chǎn)生相互排斥作用以保持被分散的小液滴相互碰撞而不聚結(jié)，使蠟乳液保持穩(wěn)定。乳化劑分為非離子型(如吐溫、平平加等)、陰離子型(如甲基葡萄糖苷硬脂酸脂)和陽(yáng)離子型。

乳化劑的選擇在蠟乳化過(guò)程中非常關(guān)鍵，一般可以參考通用原則:①大多有良好的表面活性，能降低表面張力，在欲形成的乳狀液外相中有良好的溶解能力;②乳化劑在油水界面上能形成穩(wěn)定和緊密排列的凝聚膜;③水溶性和油溶性的乳化劑混合使用有良好的乳化效果;④乳化劑應(yīng)能適當(dāng)增大外相的黏度，以減小聚集速度;⑤滿(mǎn)足乳化體系的特殊要求，如食品的乳化劑要求無(wú)毒;⑥要能用最小的濃度和最低的成本達(dá)到乳化效果，乳化工藝簡(jiǎn)單。

選擇乳化劑常用的方法為HLB法。表面活性劑的親油或親水程度可以用HLB值的大小判別，一般HLB值在1～40之間。親油性表面活性劑HLB較低，親水性表面活性劑HLB較高。親水親油轉(zhuǎn)折點(diǎn)HLB為10，HLB小于10為親油性，大于10為親水性。

在乳化劑的復(fù)配時(shí)，計(jì)算其HLB值有加和性 ，例如:實(shí)驗(yàn)用表面活性劑的組分含量為a，實(shí)驗(yàn)用三種表面活性劑1、2、3三種?？偟腍LB值為W，則W=a1×HLB1+a2×HLB2+a3×HLB3。

在乳化蠟實(shí)際配制中通常的固含量(指蠟和乳化劑的質(zhì)量之和占總質(zhì)量的比例)是35% ～40%，乳化劑不僅是乳化蠟效果的關(guān)鍵，而且也是乳化蠟成本的主要控制因素，所以乳化劑的加入量要達(dá)到最優(yōu)。以上海乳化劑S－Ⅰ，制作樣品100 g為例，乳化我廠(chǎng)54#石蠟，在固含量為40%，且其它條件(轉(zhuǎn)速、乳化時(shí)間、乳化溫度等)相同的條件下，考察不同乳化劑加入量的乳化效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 不同乳化劑加入量的乳化效果

從表1可以看出，在加入乳化劑6%、7%、8%時(shí)都可以形成穩(wěn)定的乳液，但考慮到使用效果和成本，7%的加入量是最優(yōu)的選擇。

1.2 乳化溫度對(duì)乳液的影響

乳化溫度也是乳化蠟生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)主要因素。蠟乳化時(shí)需要一定的熱量，目的是使蠟熔融，降低其內(nèi)聚力，便于在攪拌器作用下迅速，充分分散。同時(shí)石蠟液體分散時(shí)，比表面積急劇增加也需要一定的能量。所以溫度低時(shí)，不能將石蠟充分的乳化;反之，溫度過(guò)高，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，不利于表面活性劑的定向吸附，表面活性劑的親水性變差，乳化能力下降，制得乳液的穩(wěn)定性降低，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫。以上海乳化劑S－Ⅰ為例，制作樣品100 g，在其它相同條件(固含量、乳化時(shí)間、轉(zhuǎn)速等)下，考察溫度對(duì)乳化蠟的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，使用S－Ⅰ乳化劑要形成穩(wěn)定乳液必須達(dá)到85～90℃的乳化溫度。

表2 乳化溫度對(duì)乳液的影響

1.3 轉(zhuǎn)速對(duì)乳液的影響

轉(zhuǎn)速在乳化蠟的生產(chǎn)過(guò)程中也是一個(gè)重要因素，轉(zhuǎn)速太低不能使乳化劑和蠟均勻混合充分作用形成穩(wěn)定細(xì)小的顆粒;轉(zhuǎn)速太高則破壞了乳化劑在分散相表面形成的薄膜或雙電層，使乳液不太穩(wěn)定。下面以上海焦耳有限公司的乳化劑S－Ⅰ為例，制作樣品100 g為例，在其它條件(固含量、乳化溫度、乳化時(shí)間等)相同的情況下，考察不同轉(zhuǎn)速對(duì)乳液的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同轉(zhuǎn)速對(duì)乳液的影響

從表3可以清楚地看出，太低或太高的轉(zhuǎn)速對(duì)乳化效果都有不好的影響。

1.4 乳化時(shí)間對(duì)乳液的影響

乳化時(shí)間在乳化過(guò)程中是一個(gè)不可忽視的影響因素。乳化時(shí)間短有時(shí)不能形成穩(wěn)定的乳液，有時(shí)乳液粒度偏大;乳化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)不僅使生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，而且造成能源的浪費(fèi)，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)不合算，所以確定一個(gè)合適的乳化時(shí)間是十分必要的。

1.5 水質(zhì)對(duì)乳液的影響

一般情況下水質(zhì)對(duì)乳化效果的影響不大，但不排除有些地區(qū)水質(zhì)較硬，水中重金屬離子含量高，這樣的水質(zhì)對(duì)乳液的影響就不能忽視了，這些重金屬離子會(huì)破壞乳液的平衡，使制成的乳液穩(wěn)定性變差。

2 結(jié)論

乳化劑、乳化時(shí)間、轉(zhuǎn)速、乳化溫度、水質(zhì)等都在乳化過(guò)程中或多或少的影響著乳化效果。但是不管什么情況下，只要我們認(rèn)真研究，都能夠找出合適的工藝條件。希望上述討論能夠提供一點(diǎn)幫助。