影响石蜡乳化效果的因素分析

2011-02-09

河南化工 2011年23期

(南阳石蜡精细化工厂，河南南阳 473132)

0 前言

通常我们所说的蜡为石油蜡，即石蜡是一种在常温下为固体，加热后容易液化或者汽化、容易燃烧、不溶于水并具有一定润滑作用的物质。在化工上是最为重要的特种蜡产品，一般作为上光剂应用于皮革、地板、家具、塑制品、汽车上光等行业;农业上乳化蜡主要用于果蔬的保鲜和植物的保护，在植物的保护方面可以防止干旱、冻害;在炸药中用作钝感剂，保证炸药在储存、运输时的安全，并起防潮作用;在陶瓷工业中作为润滑剂，可以促进坯体的成型，防止粘膜，易于脱模，提高成品质量和成品率。

稳定的乳化蜡呈半透明或白色乳状物，pH值为6～10，简单的分为油包水(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，在实际应用中最常用的是水包油(O/W)型。但是要形成稳定的乳液不仅需要选择合适的乳化剂，而且需要其它合适的乳化条件，不同条件下制作的乳液效果也不相同。

1 各种因素对乳液的影响

1.1 乳化剂对乳液的影响

乳化剂是一类能使互不相溶的液体形成稳定乳状液的有机化合物。它们都是具有表面活性的物质。其分子结构具有两亲性:一端为亲水基团，另一端为憎水基团，乳化剂的作用一是吸附在相面上，降低界面张力，从而使分散体系的界面自由能降低;二是吸附在界面上的表面活性物质形成具有一定强度的界面膜，从而对分散相的液滴起到机械保护作用;三是分散的小液滴表面带有一定的电荷，在颗粒间产生相互排斥作用以保持被分散的小液滴相互碰撞而不聚结，使蜡乳液保持稳定。乳化剂分为非离子型(如吐温、平平加等)、阴离子型(如甲基葡萄糖苷硬脂酸脂)和阳离子型。

乳化剂的选择在蜡乳化过程中非常关键，一般可以参考通用原则:①大多有良好的表面活性，能降低表面张力，在欲形成的乳状液外相中有良好的溶解能力;②乳化剂在油水界面上能形成稳定和紧密排列的凝聚膜;③水溶性和油溶性的乳化剂混合使用有良好的乳化效果;④乳化剂应能适当增大外相的黏度，以减小聚集速度;⑤满足乳化体系的特殊要求，如食品的乳化剂要求无毒;⑥要能用最小的浓度和最低的成本达到乳化效果，乳化工艺简单。

选择乳化剂常用的方法为HLB法。表面活性剂的亲油或亲水程度可以用HLB值的大小判别，一般HLB值在1～40之间。亲油性表面活性剂HLB较低，亲水性表面活性剂HLB较高。亲水亲油转折点HLB为10，HLB小于10为亲油性，大于10为亲水性。

在乳化剂的复配时，计算其HLB值有加和性，例如:实验用表面活性剂的组分含量为a，实验用三种表面活性剂1、2、3三种。总的HLB值为W，则W=a1×HLB1+a2×HLB2+a3×HLB3。

在乳化蜡实际配制中通常的固含量(指蜡和乳化剂的质量之和占总质量的比例)是35% ～40%，乳化剂不仅是乳化蜡效果的关键，而且也是乳化蜡成本的主要控制因素，所以乳化剂的加入量要达到最优。以上海乳化剂S－Ⅰ，制作样品100 g为例，乳化我厂54#石蜡，在固含量为40%，且其它条件(转速、乳化时间、乳化温度等)相同的条件下，考察不同乳化剂加入量的乳化效果，实验结果如表1所示。

表1 不同乳化剂加入量的乳化效果

从表1可以看出，在加入乳化剂6%、7%、8%时都可以形成稳定的乳液，但考虑到使用效果和成本，7%的加入量是最优的选择。

1.2 乳化温度对乳液的影响

乳化温度也是乳化蜡生产过程中的一个主要因素。蜡乳化时需要一定的热量，目的是使蜡熔融，降低其内聚力，便于在搅拌器作用下迅速，充分分散。同时石蜡液体分散时，比表面积急剧增加也需要一定的能量。所以温度低时，不能将石蜡充分的乳化;反之，温度过高，分子的热运动加剧，不利于表面活性剂的定向吸附，表面活性剂的亲水性变差，乳化能力下降，制得乳液的稳定性降低，同时会产生大量泡沫。以上海乳化剂S－Ⅰ为例，制作样品100 g，在其它相同条件(固含量、乳化时间、转速等)下，考察温度对乳化蜡的影响，结果见表2。

从表2可以看出，使用S－Ⅰ乳化剂要形成稳定乳液必须达到85～90℃的乳化温度。

表2 乳化温度对乳液的影响

1.3 转速对乳液的影响

转速在乳化蜡的生产过程中也是一个重要因素，转速太低不能使乳化剂和蜡均匀混合充分作用形成稳定细小的颗粒;转速太高则破坏了乳化剂在分散相表面形成的薄膜或双电层，使乳液不太稳定。下面以上海焦耳有限公司的乳化剂S－Ⅰ为例，制作样品100 g为例，在其它条件(固含量、乳化温度、乳化时间等)相同的情况下，考察不同转速对乳液的影响，结果见表3。