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新型刨花板用石蜡乳液的制备

2010-09-15郑文博廖克俭丛玉凤杜正军宋鹏俊

石油化工高等学校学报 2010年3期
关键词:石油树脂刨花板石蜡

郑文博, 廖克俭, 丛玉凤, 杜正军, 宋鹏俊

(1.中国昆仑工程公司辽宁分公司,辽宁辽阳 111003; 2.辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺 113001)

新型刨花板用石蜡乳液的制备

郑文博1, 廖克俭2*, 丛玉凤2, 杜正军2, 宋鹏俊2

(1.中国昆仑工程公司辽宁分公司,辽宁辽阳 111003; 2.辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺 113001)

采用石蜡、C5石油树脂等为原料,制备刨花板蜡乳液,并对其性能进行了研究。实验确定了刨花板用乳化蜡微乳液的配方,考察了乳化条件对制备微乳液的影响。结果表明,当石蜡、C5石油树脂的质量比为2∶1,乳化时间为40 min,乳化温度为90℃左右,搅拌速率为1 000 r/min时可制得性能稳定的刨花板专用防护蜡乳液。

刨花板; 石蜡; 乳化; 微乳液

我国是世界上石蜡基原油储量和产量最多的国家,石蜡资源极其丰富[1],这奠定了我国石蜡大国的地位,但我国石蜡的应用还没有得到全面开发,消费量也相对较少。石蜡作为一种重要的工业原料,在轻工、化工、造纸和建筑等行业都有广泛的用途[2]。在大多数情况下,石蜡最好的使用形式是蜡的乳状液,即乳化蜡。我国对蜡乳液的研究可以说是刚刚起步,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。乳化蜡产品是一种投入少、产出多、附加值高的产品,因此开发乳化蜡产品的前景相当广阔[3]。

在刨花板生产中,石蜡防水剂的加入方法通常有两种,一种是直接加入熔化的石蜡,另一种是先将石蜡制成一定浓度的乳液,再加入到刨花板中去[4]。石蜡本身是饱和正构烷烃,几乎没有任何反应活性,是优良的疏水物质[5]。因此,长期以来一直被视为最好的人造板防水剂。但是,由于石蜡与木材的亲合力或附着力较弱,影响其防水效果,本实验通过加入石油树脂来增加石蜡乳液对刨花板的黏附性和防水性能。

1 实验部分

1.1 原料及试剂

石蜡(抚顺石油一厂,工业级);C5石油树脂(抚顺乙烯厂,工业级);十八醇(沈阳化学试剂厂,分析纯);硬脂酸、三乙醇胺(沈阳市新西试剂厂,分析纯);OP-10、Tween-60、Span-60、Tween-80、Span-80等(沈阳市永洁洗化原料有限公司,分析纯)。

1.2 实验仪器

电热恒温水浴锅(上海医疗器械五厂);电动搅拌器JJ-1(江西金坛市城西晓阳电子仪器厂);电子天平FA 2104(上海分析仪器厂);NDJ-l型旋转粘度计(上海天平仪器厂);GSL-101B型激光粒度测试仪(辽宁仪表研究所);高速剪切乳化机BM E100L(上海康宇仪器设备有限公司)等。

1.3 刨花板乳化蜡性能的测定

1.3.1 离心稳定性的测定 将10 m L蜡乳液注入离心试管中,放入离心机中以4 000 r/min的转速离心分离15 min,看是否分层并记录分层后的水相体积。

1.3.2 静置稳定性的测定 将蜡乳液放入磨口瓶中,塞好,在室温下放置一定时间,记录分层量以及从不分层到分层的时间[6]。

1.3.3 分散性测定 分散性参照农乳,分为5个等级,一级最好,五级最差[7]。

一级:将蜡乳液滴入水中,能迅速地分散成带蓝色荧光云雾状分散液,稍加搅动后成蓝色或苍白色透明溶液。

二级:将蜡乳液滴入水中,能迅速自动分散成蓝白色云雾状带荧光的分散液,稍加搅动成蓝色半透明溶液。

三级:将蜡乳液滴入水中,呈白色云雾状或条状分散液,搅动后得乳白色稍带荧光的不透明乳液。

四级:将蜡乳液滴入水中,呈白色微粒浮在水面,搅动后仍能成为乳白色不透明的乳液。

五级:将蜡乳液滴入水中,呈大颗粒浮在水面,搅动后虽能乳化,但立即发生分层,蜡上浮。

1.3.4 乳液的粒度测定 采用激光粒度测试仪测定,可以获得不同粒径的分布频率。

2 结果与讨论

2.1 树脂加入量的考察

实验中以石蜡、乳化剂用量一定的条件下,乳化温度为90℃、乳化时间为30 min、搅拌速率为1 100 r/min的条件下,测定石油树脂用量对乳液稳定性的影响,结果见表1。

由表1看出,随着石油树脂加入量的增加,乳液的吸水性逐渐变好,乳液平均粒径增大,乳液的离心稳定性变差。当m(树脂)/m(蜡+树脂)=0.5∶1时,乳液的粒径和吸水性均较好。

2.2 乳化剂的筛选

石蜡、C5石油树脂均难溶于水,要将它们与水混合在一起制成稳定的蜡乳液,必需选择合适的表面活性剂。合适的乳化剂不仅可制备性能优异的乳液,同时可减少乳化剂的用量。选用乳化剂时,首先要考虑的一个重要因素是表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB)。对于水包油型乳液,HLB值一般应选在8~18;由于实验所需的蜡乳液是O/W型的乳液,所以应选择HLB值在8~18的乳化剂[8],表2列出了不同乳化剂实验数据。

表1 石油树脂加入量的考察Table 1 The expedition of amount of petroleum resin

表2 乳化剂的筛选Table 2 Selection of emulsifiers

由表2看出,单一的乳化剂均不能形成稳定的蜡乳液,用复合乳化剂则可形成乳白色稳定的蜡乳液。这是因为只有复配乳化剂的HLB值与石蜡的HLB值相近,能很好的将原料乳化,因此实验选用复合乳化剂进行实验。

2.3 乳化剂质量对蜡乳液性能的影响

为了使乳液均一稳定,又使原料成本较低,采用复合乳化剂对蜡样进行乳化,乳化剂质量对蜡乳液的影响结果如图1所示。

由图1可看出,随着乳化剂质量的增加,乳液的粒径逐渐变小,同时当m(乳化剂)/m(石蜡)≥0.4时,蜡乳液的稳定性和分散性达到要求。因此,实验选择乳化剂和石蜡的质量比为0.4。

2.4 乳化条件对乳液的影响

2.4.1 乳化时间的影响 选择最佳的乳化时间,不仅能保证产品质量,同时还能提高生产效率,降低能源消耗。乳化时间太短蜡样不能充分乳化,时间太长则造成浪费。复配乳化剂的用量在m(乳化剂)/ m(石蜡)为0.40、乳化温度为90℃、搅拌速率为1 100 r/min的条件下,考察乳化时间对蜡乳液的影响,其实验结果如图2所示。

Fig.1 The im pact of amoun t of added emulsifier on the wax emulsion图1 乳化剂的质量对蜡乳液的影响

Fig.2 The impact of emulsification time on the wax emulsion图2乳化时间对蜡乳液的影响

从图2可以看出,随着乳化时间的增加粒径先变小后增大,当乳化时间为40 min时可制得粒径较小的、稳定的蜡乳液,乳化时间太长会使乳液的粘度增大、流动性变差、乳液的颗粒粒径变大,因此实验选择最佳的乳化时间为40 min。

2.4.2 乳化温度的影响 在m(乳化剂)/m(石蜡)为0.40、乳化时间为40 min、搅拌速率为1 100 r/ min的条件下,考察乳化温度对蜡乳液粒径的影响,实验结果如图3所示。

从图3可看出,随着乳化温度的增加乳液的粒径逐渐变小,温度越低,乳液性质不稳定,容易出现分层现象,乳液的粒径越大。乳化温度为85~95℃时,可制得稳定性和分散性较好的微乳液。但是随着温度升高,水份的蒸发速度加快,综合考虑实验选择乳化温度为90℃。

2.4.3 搅拌速率的影响 在m(乳化剂)/m(石蜡)为0.40、乳化温度90℃、乳化时间40min的条件下考察搅拌速率对乳状液粒径的影响,其实验结果如图4所示。

Fig.3 The impact of emulsifying temperature on the wax emulsion图3 乳化温度对蜡乳液的影响

Fig.4 The im pact of stirring speed on the wax emulsion图4 搅拌速率对乳液的影响

从图4看出,在相同的乳化温度、乳化时间和乳化剂用量的条件下,随着搅拌速率的增大,乳液的分散性变好,这是由于搅拌速率越大,乳化剂与石蜡分子之间相互接触的机会增多,分子间作用力增大,形成的乳液均一。但搅拌速率过大时,分子间色散力增大,静电作用使乳液易发生团聚,导致乳液粘稠,甚至呈膏状。因此,实验选择乳液的搅拌速率为1 000 r/min。

3 结束语

(1)乳化剂的组成、含量对制备刨花板蜡乳液至关重要,当采用合适的复合型乳化剂乳化蜡样时,乳化剂、蜡样的质量比为0.40,实验能够得到稳定的微乳液。

(2)乳化条件对蜡微乳液也有一定的影响,当乳化时间为40 min,乳化温度为90℃左右,搅拌速率为1 000 r/min,实验能够得到稳定的微乳液。

(3)该法工艺简单、绿色环保、无污染、成本低,尤其是加入石油树脂后增强了石蜡乳液对刨花板的黏附性和防水性能,特别适用于刨花板的生产要求。

参考文献

[1] 褚佩玉.石蜡市场和石蜡产品的转化[J].辽宁化工,1998,27(3):139-142.

[2] 王晓云.合成蜡的应用[J].施工与应用,2002,40(2):31-35.

[3] 刘艳新,赵传山,韩玲.影响石蜡乳化的因素[J].造纸科学与技术,2004,23(4):35-43.

[4] 韩健.对影响高浓石蜡乳液质量因素的分析[J].林产工业,1990,4(2):27-30.

[5] 郝丙业,曹洲青.改性石蜡提高纤维板防水效果的研究[J].木材工业,2008,22(2):44-45.

[6] 冯玉梅,沈本贤,陈新,等.HD阳离子乳化蜡的研制[J].日用化学工业,2002,32(4):82-84.

[7] 戴跃玲,孙永琳.石蜡乳状液的研制[J].辽宁化工,1995,24(2):8-12.

[8] 黄玮,李长征.氧化蜡制备皮革用蜡[J].辽宁石油化工大学学报,2007,27(3):4-13.

(Ed.:YYL,Z)

Preparation of New Type of Particle Board Paraffin Emulsion

ZHENGWen-bo1,L IAO Ke-jian2*,CONG Yu-feng2,DU Zheng-jun2,SONG Peng-jun2
(1.China Kunlun Engineering Corporation L iaoning Com pany,L iaoyang L iaoning 111003,P.R.China;
2.Petrochem ica l Engineering Department,L iaoning Shihua University,Fushun L iaoning 113001,P.R.China)

30 M arch 2010;revised 4 M ay 2010;accepted 17 June 2010

The particle board wax emulsion was p reparatived by the raw materials of paraffin and C5petroleum resin and its perfo rmance was studied.The particle board wax emulsion formulation of microemulsion was determined,and emulsification conditionson the p reparation of micro-emulsion was investigated.The results show that w hen the paraffin,C5petroleum resin mass ratio of 2∶1,emulsification time is 40 min,emulsifying temperature is about 90℃,stirring speed is 1 000 r/min, steady particleboard wax emulsion was gained.

Particleboard;Paraffin;Emulsion;M icro-emulsion

TE626.88;TQ427.24

A

10.3696/j.issn.1006-396X.2010.03.009

1006-396X(2010)03-0041-03

2010-03-30

郑文博(1982-),女,河南汝南县,硕士。

中国石化股份有限公司资助项目(105037)。*通讯联系人。

*Co rresponding author.Tel.:+86-13904138395;fax:+86-413-6864309;e-mail:lkejian@126.com

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