非離子型乳化蠟的研究與應(yīng)用進展

宋 剛

(寧夏兄弟包裝材料有限公司，寧夏 吳忠 751100)

乳化蠟是借助非離子乳化劑的乳化作用，在機械外力作用下將石蠟、氧化聚乙烯蠟、微晶蠟、石蠟等分散在水中而形成的乳狀液，具有成膜均勻、使用方便、安全高效的特點，廣泛應(yīng)用于制冷、皮革、汽車防護等行業(yè)[1-3]。按照所用乳化劑的不同，乳化蠟分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性離子型四種，其中非離子型乳化劑在水溶液中不發(fā)生電離，不易受到酸、堿和無機鹽等的影響，所以由其制備的非離子型乳化蠟的穩(wěn)定性高[4]。因此，本文主要介紹非離子型乳化蠟的研究和應(yīng)用進展及發(fā)展趨勢。

1 非離子型乳化蠟的研究與應(yīng)用進展

1.1 組成成分

非離子型乳化蠟是利用非離子乳化劑的乳化作用將石蠟、氧化聚乙烯蠟、微晶蠟等分散在水中而得到，主要組分為蠟、非離子乳化劑和水。

(1)蠟

蠟可以提高紙張、木材等的防水性、耐刮擦性以及光澤度，是制備乳化蠟的基本原料。常見的蠟有石蠟、蜂蠟、巴西棕櫚蠟、微晶蠟、氧化聚乙烯蠟等。石蠟來源廣泛、價格便宜，廣泛應(yīng)用于造紙、皮革以及木材加工行業(yè)[4]；蜂蠟是質(zhì)硬而略帶韌性的蠟狀固體，熔點為62～67 ℃[5]；巴西棕櫚蠟是一種無定形、有光澤、質(zhì)硬而韌的蠟狀固體，是除少量粗制的小冠椰子蠟外熔點最高的商品蠟[6]；微晶蠟主要由正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴和帶長側(cè)鏈的環(huán)烷烴組成，具有硬度小、韌性好、受力情況下傾向于塑性流動、延伸度大、撓性好的特點[7]；氧化聚乙烯蠟是一種含有羧基、羥基等極性基團的改性蠟產(chǎn)品，不僅具有石蠟、聚乙烯蠟的可拋光性、自修復(fù)性和耐用性的特點，還具有無毒、無腐蝕性等優(yōu)點[8]。

(2)非離子乳化劑

非離子型乳化蠟是多相分散體系，具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性。為了獲得穩(wěn)定性高的非離子型乳化蠟，需要借助非離子乳化劑的乳化作用。非離子乳化劑能夠顯著降低油、水兩相的表面張力，并在油、水兩相界面上定向吸附形成具有一定強度的界面膜，是制備非離子型乳化蠟的關(guān)鍵組分。非離子乳化劑在水溶液中不電離，所以由它制得的非離子型乳化蠟不易受到酸、堿、鹽的影響，穩(wěn)定性高。

(3)水

在非離子型乳化蠟的制備中，水作為分散介質(zhì)將蠟進行分散，并賦予乳液較好的流動性。同時，乳液的粒徑大小及分布、穩(wěn)定性等易受到鈣、鎂等離子的影響，所以選擇去離子水作為分散介質(zhì)。

1.2 研究進展

國外從20世紀50年代開始研發(fā)和使用乳化蠟，現(xiàn)已形成多品種的系列化產(chǎn)品。我國雖然發(fā)展較晚，與國外還有較大差距，但非離子型乳化蠟的研究進展迅速。

(1)非離子乳化劑直接關(guān)系到乳液的穩(wěn)定性、粒徑和乳化劑用量，是非離子型乳化蠟制備的關(guān)鍵。劉清泉等[9]以氧化聚乙烯蠟為原料，采用單一乳化劑制備非離子型氧化聚乙烯蠟乳液，確定了制備條件：乳化劑用量為氧化聚乙烯蠟的25%，助劑用量為乳化劑用量的5%，然而單一乳化劑的HLB值較難接近蠟的HLB值，乳化劑分子的親油基與蠟結(jié)構(gòu)間的親和性弱，所以乳化劑通常選擇兩種或兩種以上的乳化劑進行復(fù)配。付雪等[10]以58#石蠟為原料，采用復(fù)合乳化劑Span-80、Tween-80制得分散性為一級、平均粒徑為1.36 μm的非離子型乳化蠟。李亞振等[11]以58#石蠟為原料，將Span-60、平平加O-20和PEG-100復(fù)配成復(fù)合乳化劑，制得穩(wěn)定性、流動性和分散性較好的乳化蠟。郭澤軍等[12]采用Span-80、Tween-80和硬脂酸對52#石蠟進行乳化制備穩(wěn)定性高的乳化蠟。程振鋒等[13]以氧化聚乙烯蠟為原料，采用復(fù)合乳化劑Span-80、Tween-60制得穩(wěn)定性高、分散性好的非離子型乳化蠟。江金龍等[14]以58#石蠟為原料，采用復(fù)合乳化劑Span-80、Tween-80、硬脂酸和有機堿類助乳劑制備了穩(wěn)定性高、分散性好的乳化蠟。

(2)非離子型乳化蠟的組分雖然較少，但組分的環(huán)保性對產(chǎn)品品質(zhì)、生態(tài)環(huán)境均有重要影響。孫麗花等[15]采用OP-10對氧化聚乙烯蠟和石蠟混合物進行乳化以制備非離子型乳化蠟，然而OP-10在自然界中難以生物降解，對環(huán)境破壞較大，不符合化學(xué)工業(yè)的綠色發(fā)展方向。李鳳艷等[16]采用復(fù)合乳化劑平平加-20、司盤-20、脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、司盤-85制備了非離子型乳化蠟，且配方組成中不含烷基酚聚氧乙烯醚等對環(huán)境不利的組分，對環(huán)境友好。

1.3 應(yīng)用進展

非離子型乳化蠟是在非離子乳化劑的作用下將蠟分散在水中制得的特種蠟產(chǎn)品，可有效提高物品的耐水性、耐刮擦性和光澤度，具有使用方便、安全高效的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于汽車上光、造紙、皮革和木材加工等領(lǐng)域。

(1)汽車行業(yè)

將石蠟、氧化聚乙烯蠟、巴西棕櫚蠟等分散在水中可形成均勻的分散體系，具有可拋光性、自修復(fù)性和耐刮擦性，可作為上光劑。王冬美等[17]以巴西棕櫚蠟、蜂蠟、石蠟和表面活性劑為原料，采用非離子復(fù)配Ⅰ型乳化劑，在乳化時間為10 min，乳化溫度為110 ℃，攪拌速度為1000 r/min的條件下制備了穩(wěn)定性高的非離子型汽車上光蠟。呂路平[18]以58#石蠟為原料，采用非離子型復(fù)合乳化劑Tween-80、Span-80制備非離子型乳化蠟，并將其用作汽車上光劑。

(2)造紙行業(yè)

在造紙工業(yè)中，非離子型乳化蠟不僅可以提高紙張的防水性、耐刮擦性和光穩(wěn)定性，還能增加紙面的光滑度，減少起毛。楊藏軍等[19]以58#石蠟為原料，采用非離子型乳化劑吐溫-20、司潘-40和硬脂酸在乳化溫度為90 ℃，乳化時間為 40 min，攪拌速度為900 r/min的條件下制得穩(wěn)定性高、分散性好的造紙用非離子型乳化蠟。

(3)木材加工行業(yè)

在木材加工行業(yè)，非離子型乳化蠟可以用于提高木材的防水性和防潮性。趙大偉[20]以58#石蠟為制備原料，采用非離子乳化劑Span-80、Tween-80和聚乙二醇制備木材浸漬用乳化蠟，結(jié)果表明非離子型乳化蠟的穩(wěn)定性高、阻燃性好。謝桂軍等[21]以馬尾松、厚莢相思木材為研究對象，將配方優(yōu)化的非離子型乳化蠟處理木材以增強尺寸的穩(wěn)定性。遠方等[22]采用Span-80、Tween-80制備了穩(wěn)定好的木材處理用的非離子型乳化蠟。

(4)油氣田開發(fā)

在油氣田開發(fā)中，非離子型乳化蠟可以作為封堵材料以保護井壁。錢曉琳等[23]以石蠟和潤滑油為原料，采用非離子乳化劑制備粒徑小、流動性好的乳化蠟，并將其用于鉆井中的封堵材料。

(5)其它

非離子型乳化蠟不僅可以應(yīng)用于汽車行業(yè)、造紙行業(yè)、木材加工行業(yè)和油氣田開發(fā)，還能用于紡織等行業(yè)[8]。

2 結(jié) 語

非離子型乳化蠟具有使用方便、安全高效的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于造紙、汽車工業(yè)和木材加工等眾多領(lǐng)域。隨著這些行業(yè)的快速發(fā)展，普通非離子型乳化蠟產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足相關(guān)行業(yè)的發(fā)展需要，所以面向不同領(lǐng)域的專用非離子型乳化蠟的研究與開發(fā)是重要的發(fā)展方向。同時，隨著我國對環(huán)境保護的日益重視，含有易生物降解乳化劑的非離子型乳化蠟的研制也是發(fā)展重點。此外，非離子型乳化蠟的用途和應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)不斷開發(fā)和拓展，促進其快速發(fā)展。