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影响乳化蜡稳定性的因素

发布时间:2022/3/11 16:14:29 | 信息来源:腾博游戏诚信为本9887

蜡通常在狭义上是指脂肪酸、一阶或二阶的脂醇和熔点较高的油状物质,广义上通常是指具有某些类似性状的油脂等物质。在不同的场合下对于蜡的定义也有所区别,但在广义上,蜡通常是指植物、动物或矿物等所产生的常温下为固体、加热后容易液化或汽化、容易燃烧、不溶于水、具有一定的润滑作用的物质。蜡乳化就是要使其分散于水中,借助乳化剂的定向吸附作用,改变其表面张力、并在机械外力作用下成为高分散度、均匀、稳定的乳液。

蜡最普遍的形式就是石蜡,石蜡是石油生产的副产物,是我国各个部门需要的重要原料,在轻工、化工、造纸、建筑、汽车上光等行业具有广泛的用途。从20世纪50年代开始一些石油公司就开始研究开发乳化蜡,到现在乳化蜡产品已经一百多个品种,在各个领域都有系列配套产品,主要用于涂料的消泡剂、织物的软化剂、纺织品的防水剂、纸张的胶料、木材行业的防水添加剂和工业地板抛光剂等。

稳定的乳化蜡外观为半透明或白色粘稠状、PH值为6-10,放置不分层无沉淀。



乳化蜡主要有两种类型,即WOOW型。乳液的类型与乳液组成有关,档油相体积分数大于74%时,只能形成WO型乳液;如果油相体积分数小于26%,则只能形成OW型乳液;档油相体积分数在26%-74%时,则OW型和WO型乳液均可能生成。在实际应用中,所使用的乳化蜡大多数为OW型。

乳液类型的鉴别:1,稀释法:将数滴乳状液滴入蒸馏水中,若在水中立即散开,则为OW型乳液,否则为WO型乳状液。2,染色法:在乳状液中加数滴水溶性染料,若被染成均匀的蓝色,则为OW型乳状液,如内相被染成蓝色,则为WO型乳状液。3,导电法:OW型乳状液的导电性好,WO型乳状液差。但使用离子型乳化剂时,即使是WO型乳状液或水相体积分数很大的WO型乳液,其导电性也好。



乳化蜡的制备能否成功关键是乳化剂的选择。乳化剂是两性表面活性物质,它们的分子一端亲水,一端亲油,能较大的降低油水界面张力。乳化剂的作用一是吸附在相界面上,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剂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,以保证乳状液的稳定。石蜡乳化的关键就是将石蜡分散成微小的液滴,并使其表面定向吸附乳化剂分子,在蜡水界面形成具有一定机械强度,带有电荷的乳化剂单分子界面膜,亲油基团朝蜡,极性基团朝水,使蜡滴稳定分散于水中而不易聚结。目前使用的乳化剂大多为各种类型的表面活性剂,乳化剂的选择应符合一定的要求,因油相、水相成分的可变性,以及要求形成乳状液的类型的不同,实际上不可能有一种万能的优良的乳化剂。因而,选择乳化剂都是指对一定体系、乳化方法和要求的乳状液的类型而言。尽管如此,选择乳化剂的一些可参考通用原则:1,大多有良好的表面活性剂,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粘度,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和有一定的药理性能;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。

乳化剂选择常用的方法为HLB法。1949年,《美国化妆品化学协会期刊》上发表了题为“表面活性剂按HLB值分类”的论文,最先提出了HLB并做了如下定义:“HLB值称为亲水亲油平衡值,它是分子中亲油的和亲水的这两个相反基的大小和力量的平衡值。”指出要求乳化剂的值与原料蜡乳化所需要的HLB值相近,乳化剂的亲油基与蜡分子结构越相似,彼此间的亲和性就越好。在实际应用中,一般来说单一的乳化剂的乳化效果不好,但可根据HLB值得加和性,选用HLB值不同的表面活性剂复配使用,以充分发挥各种表面活化剂的配伍协同作用。HLB值只考虑了乳化蜡的稳定性和乳化蜡的分子结构、液相性质间的关系,乳化剂的用量在一定程度上也影响着乳化效果。在使用乳化剂乳化石蜡时,当乳化剂用量过少时,则不能使石蜡乳化或得不到稳定的乳液;而当乳液达到临界胶团浓度后,乳液的表面张力不再随乳化剂的增加而降低,若此时继续加入乳化剂,表面张力几乎不再下降,而溶液中的胶团数目和聚集数增加。所以乳化剂用量也是有所讲究的,一般的乳化剂用量为蜡用量的20%-30%



在制备乳化蜡时乳化剂的添加顺序不同也能影响乳化蜡的稳定。具体乳化剂的添加方法有如下几个:1,剂在水相法:将乳化剂直接溶于水中,在激烈搅拌下将油加入。2,剂在油相法:将乳化剂加入油相,在加入水中,直接制的WO型乳化液,如欲得到OW型,则继续加水,直到发生变型,由内相转至外相,使亲水性-亲油性达到适当平衡转相后再乳化,往往比直接乳化效果更好。3,自然乳化分散法:把所需的OW乳化剂加到油中,制成溶液,在使用时,把溶液直接投入一定比例的水中,稍加搅拌就形成了OW乳状液。4,轮流加剂法:将水和油轮流加入乳化剂中,每次只加少量。5,初生皂法:用皂作乳化剂的OW型或WO型乳状液皆可用此法制备。通过比较可知剂在油相法此种方法得到的乳化蜡比较稳定。一般的乳化蜡为OW型,OW型乳化蜡稳定性好,而且容易制备。

乳化温度对乳化蜡的稳定性影响较大。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,制的乳液的稳定性降低,同时会产生大量泡沫。乳化温度升高,则分子的运动动能增加,亲水性基团水化程度减小,乳化液易转化成WO型;当乳化温度降低时,乳化液易转化成OW型。在某一特定的体系中,此转化温度即该体系中表面活性剂的亲水、亲油性达到平衡时的温度,称为相转变温度。

当搅拌速率低时,蜡和表面活性剂不能均匀混合,且剪切力太小,形成的乳液颗粒大小不均匀,油相分散不好;当搅拌速率太快时,形成的乳液虽稳定,但泡沫量增多,消泡困难,给使用和保存带来不便,一般将搅拌速率控制在200-800r/min.

另外,搅拌器的搅拌方式也会影响乳化蜡的性质。有实验表明,开始采用较慢的搅拌速率可避免油相物料溅到釜壁上而造成部分油相得不到有效的乳化,待混合均匀时再加快搅拌速率,以便使油相能够以细小微粒均匀地分散于水中。

乳化时间的长短同样也能够影响乳化效果。最佳的乳化时间不仅能保证产品质量,同时也可提高生产效率,降低能耗。乳化时间太短,搅拌的机械力不能够足以把蜡液、水和乳化剂分子分散成的小颗粒充分结合成微小粒子,石蜡不能充分乳化,造成乳液的稳定性差。若乳化时间太长虽然能够把蜡乳化,但会造成生产周期的延长和能源的浪费。通过实验证明,乳化时间一般在20-30min就可以充分乳化。

蜡的乳化在溶剂作为助剂的前提下能够比较容易被乳化剂乳化,而溶剂的选择对于蜡的乳化也有很大的影响。如果选择沸点比较高的溶剂虽然也能够得到比较稳定的乳化蜡,然而在高温下不挥发物含量过高,影响蜡的质量,而如果选用沸点过低的溶剂,得到的乳化蜡不够稳定,放置一段时间后会有出油的现象。所以在选择溶剂的时候也是相当重要的。

影响乳化蜡稳定性的因素,首先是组分间的配比问题:1,复合乳化剂的HLB值,应尽量与蜡所需的HLB值相接近。2,乳化剂的添加量,由乳液的临界胶束浓度来定。3,助溶剂的选择,通过沸点高低对乳化蜡的影响来确定助溶剂。其次是乳化操作条件或生产工艺的问题:使蜡熔融,从而进行乳化的温度点,是其基本。再结合所选体系中表面活性剂的亲水、亲油性达到平衡时的温度,即相转变温度确定操作温度。乳化时间视其乳化效果而定,不能过长也不能过短,一般在40min左右。

随着乳化蜡的开发利用,乳化蜡的应用日益丰富,而用于汽车抛光蜡,可以达到保护汽车漆膜免受外界不利环境的污染,还可使汽车长期保持光泽亮丽。

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