2008年10月 云南化工 Oct.2008 第35卷第5期 YunnanChemicalTechnology Vo.l35,No.5
固体切片石蜡乳液制备新工艺
涂渝娇,许立松
(昆明学院,云南昆明650031)
摘 要: 以固体切片石蜡为原料,采用种子乳液聚合法,利用HLB值理论,以复配型乳化剂制得O/D型加水转化为O/W型石蜡乳液,可降低固体石蜡用量,增加乳化水用量,减少生产成本。考察了乳化剂用量、乳化时间、乳化温度以及搅拌速度等因素对石蜡乳液稳定性和分散性的影响。正交实验结果表明:在乳化剂用量为乳液总量的8.6%,乳化时间90min,乳化温度控制在80?5e,搅拌速度1500r/min的反应条件下,可制备出稳定的固体切片石蜡乳液。
关键词: 石蜡乳液;乳化剂;乳化
中图分类号: TQ645.9+3 文献标识码: A 文章编号: 1004-275X(2008)05-0030-03
PreparationProcessofParaffinEmulsionbySolidSection
TUYu-jiao,XUL-isong(KunmingSchoo,lKunming650031)
Abstract: O/Wparaffinemulsionwaspreparedfromsolidsectionparaffinbyseedemulsionpolymerization,
and
effectofemulsifierdose,emulsifyingtimeandtemperatureandstirringspeedonthestabilityanddispersionofparaffinemu-lsionwasinvestigated.Orthogonalexperimentshowedthatstablesolidsectionparaffinemulsioncouldbepreparedatthee-mulsifierdoseof8.6%,emulsifyingtimeof90minat80?5oCandstirringat500r/min.
Keywords:
paraffinemulsion;emulsifier;emulsion
我国是世界石蜡生产和出口大国,石蜡产品产量一直居于世界领先地位。目前我国石蜡产量约为每年170万吨,石蜡出口占世界石蜡市场份额的70%左右。
石蜡使用的最好形式是乳化蜡,具有耐酸碱,水溶性强,乳液稳定,保质期长,固含量高,分散性好的特性,可用于研磨、造纸、皮革、木材、农业、炸药、医药、陶瓷、化妆品和汽车防护等行业和领域。国内乳化蜡产品的开发研究刚起步,蜡产品品种、规格都很少,开发乳化蜡产品前景广阔
[1]
学纯试剂。
JJ-1精密电动搅拌器、WM2K-01温度指示控制仪、SWC-ÒD精密数字温度差仪、水浴锅、800型电动离心沉淀器。
1.2 实验方法
在装有搅拌器、温度差仪的1000mL三口烧瓶中放入固体切片石蜡,搅拌升温至85?5e,逐滴加入亲油性乳化剂Span-80与30mL85e乳化水混合的溶液,再加入亲水性乳化剂Tween-80补足乳化水,反应90min,冷却得到稳定的固体石蜡乳液,测量稳定性及分散性。1.3 乳化性能测试
。本文
通过改进制备过程工艺,使生产成本降低,为工业
化生产提供理论依据,具有一定的现实意义。
1 实验部分
1.1 主要试剂和仪器
高效切片石蜡(上海华灵康复器械厂);Tween-80、Span-80(天津市化学试剂三厂),均为化
稳定性测定:在离心试管中放入石蜡乳液,置
于离心机上,按GB-11543-89进行离心稳定(4000r/min,10min)测定
[2]
。
分散性测定:按文献[3]中农乳的5个等级测定。
收稿日期:2008-06-16 稿件修回日期:2008-10-15
作者简介:涂渝娇(1978-),女,,:
2008年第5期 涂渝娇等:固体切片石蜡乳液制备新工艺
#31#
2 结果与讨论
2.1 乳化方法的选择
乳化方法主要有:剂在水中法、剂在油中法、初生皂法、交替添加法。
本文采用的是剂在水中法,将乳化剂直接溶于水中,在激烈的搅拌下将油加入,可直接得到O/W型乳化液。若欲得到W/O型,则继续加油直至发生变型,此种方法有D足要加水量。
2.2 选择最佳乳化剂2.2.1乳化剂类型的选择
乳化剂的选择一般以HLB液。实验结果见表1。
表1 乳化剂类型的选择Table1.Selectionofemulsifiertype
乳化剂类型Span-80Tween-80复配Ñ型
HLB值4.319.310.0
效果差差好
[5-7]
[4]
与固体石蜡乳化,加入溶解于热水(先加水量)中
[8]
的亲水性乳化剂Tween-80,使石蜡与乳化剂及乳化水转变为D相,补加剩余热水转变为O/W型石蜡乳液。实验结果见表2。
表2 乳化水加入方式的选择
Table2.Investigationonadditionmethodsofemulsifyingwater
先加水量/mL
10203050
稳定性四级三级一级一级一级
乳液状态膏状半流体半流体半流体稀流体
相的产生,再继续补
值为依据,HLB
值在8~18范围内的乳化剂才适合于O/W型乳
70
当溶解亲水性乳化剂的热水用量为30mL时,制备得到的固体石蜡乳液稳定性达到一级。2.2.5 搅拌速度的选择
石蜡乳液颗粒度大小及其分散程度与乳化剂有关外,还与搅拌速度有直接关系。实验表明,本蜡系适宜的搅拌速度为1500~2000r/min。2.2.6 乳化温度的选择
石蜡乳化时需要一定的热量,目的是使石蜡融化,降低其内聚力,便于在搅拌作用下迅速而充分地分散,乳化温度必须高于固体石蜡的熔点。实验结果表明本蜡系适宜的乳化温度为80~90e。
2.2.7 乳化时间的选择
乳化时间不足,乳液的稳定性不好;若乳化时间过长,会使乳液粘稠,甚至呈膏状。实验结果表明,本蜡系最佳乳化时间为80~90min。2.3 最佳乳化条件的确定
为了确定本蜡系最佳乳化条件,采用正交设计的方法,对以上条件进行正交实验,其实验结果及数据分析见表3、表4。
表3 正交因素水平表Table3.Orthogonalfactorlevel搅拌速度
序号
A(r/min)
123
[1**********]0
乳化时间
B/min708090
乳化温度
C/e808590
乳化剂用量
D/%78.610
注:乳化剂用量为乳液总量的8.6%,乳化温度为85?5e,乳化时间为70min,乳化水用量为100mL,转速为1500r/min。
从表1可看出,适合本蜡系的HLB值在10左
右,单一型乳化剂效果不理想,复配Ñ型乳化剂效果较好。
2.2.2 乳化剂用量的选择
乳化过程实际上是表面活性剂降低乳浊液中水与油两相间界面张力的过程
[7]
,乳化剂用量越
多产品成本越高,用量太少,乳化效果差。实验结果表明,本蜡系适宜的乳化剂用量为7%~10%。2.2.3 乳化水用量
本蜡系乳化液的性能与乳化水用量及其加入顺序和方法有关。乳化水用量过少不易形成水包油型乳化液,乳化用水过多乳化液浓度降低,乳液不稳定。乳化水用量随乳化剂的类型和使用量而定。实验结果表明,选用乳化用水量为100mL,乳液的稳定性达到一级,与文献[2]相比,降低了生产成本。
2.2.4 乳化水加入方式的选择
固体石蜡的稳定性取决于溶解亲水性乳化剂
#32#
表4 正交试验设计及结果分析
Table4.Orthogonalexperimentdesignandresultanalysis序号123456789Ki1Ki2Ki3Kd1Kd2Kd3RiRd
A[***********][***********]2.33221.832.8340.332.17
B[***********]222.332.832.52.330.330.3
C[***********]2.332.331.672.67
330.660.33
D78.6101078.68.61072.671.6724.33
1.832.512.5
云南化工 2008年第5期
由表5可知,稳定性的平均值为1.2级,分散性平均值为1级,制备固体石蜡乳液工艺条件稳定。
分散性/级稳定性/级
322222222
31.512.551345
3 结论
(1)本文通过正交实验,确定了固体切片石蜡乳化的配方和最佳的乳化条件:石蜡质量分数为
5%,表面活性剂的质量分数为8.6%,乳化时间为90min,搅拌速度为1500r/min,乳化温度为80e,乳化水总量为100mL,制备得到的固体切片石蜡乳液稳定性为1级,分散性为1级。
(2)通过本次实验在固体切片石蜡乳液的制备过程中,乳化剂Tween-80溶于水,形成D相,固体切片石蜡用量减少,制备工艺得到改进。
注:乳化水量100mL,固体切片石蜡质量分数为5%。
参考文献:
[1] 吴涛,孙德军.石蜡微小乳状液WPE的合成及其在分散体系
中的应用研究[J].山东大学学报(物理版),2000,41(4):141-144.
[2] 涂渝娇,吴正宇,周梅树.切片石蜡的制备[J].造纸科学与
技术,2006,25(4):62-63.
[3] 戴跃玲,孙永琳.60#石蜡乳状液的研制[J].辽宁化工,
1995,(2):8-9.
[4] 张文长.乳化蜡的制备与应用[J].石化技术,1999,6(4):
253-256.
[5] 曹同玉,刘庆普,胡金生.聚合物乳液合成原理、性能及应用
[M].北京:化学工业出版社,1997.
[6] 廖正福.HLB值及其在乳液聚合研究中的应用[J].广西师
范学院学报(自然版),2003,20(2):12-16.
[7] 张坤玲,李瑞珍,户玉妹,等.HLB值与乳化剂的选择[J].石
611
家庄职业技术学院学报,2003,20(2):12-16.
[8] 陈剑波,孟巨光,叶建忠.阳离子蜡乳液的制备工艺[J].化
学工业与工程,2006,23(4):8-12.
由表4可知,各因素对石蜡乳液稳定性影响大小顺序为A=D>B>C。可见搅拌速度和乳化剂的
用量对制备稳定的固体切片石蜡乳液具有重要的作用。选择的条件是A1B3C1D2做重现性实验,即搅拌速度为1500r/min,乳化时间为90min,乳化温度为80e,乳化剂用量为8.6%。2.4 重现性实验
实验结果见表5。
表5 最佳乳化条件验证实验(n=5)
Table5.Verificationofoptimalemulsificationconditions
次数/次稳定性1.5/级稳定平均值/级分散性1/级分散性平均值/级
1
1
21
31
411.211
151
#征订启事#
2009年5杭州化工6征订启事
5杭州化工6杂志是经国家科技部和国家新闻出版总署批准在国内公开发行的化工科技类学术期刊,由杭州市化工研究所和杭州市化工学会联合主办。国内统一刊号:CN33-1199/TQ;国际标准刊号ISSN1007-2217。现已加入5万方数据)))数字化期刊群6和5中国学术期刊网络出版总库6。
5杭州化工6设专题综述、科学研究、技术应用及国内外化工信息等栏目。主要报导全国化工领域最新科研成果,探讨化工行业新产品、新工艺、新技术化工及相关领域从事科研、设计、生产及技术管理等相关人员。热诚欢迎全国化工领域从事教学、科研、
开发、生产和应用的各界人士订阅。本刊为季刊,每期7.5元,全年订价30.00元,需订购者可直接汇款至本刊编辑部,订购时请说明订阅份数、单位名称和详细地址以及收件人姓名。联系地址:浙江省杭州市湖墅石灰坝7号5杭州化工6编辑部邮编:310014
电话:0571-88313782-2217传真:0571-88314437
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2008年10月 云南化工 Oct.2008 第35卷第5期 YunnanChemicalTechnology Vo.l35,No.5
固体切片石蜡乳液制备新工艺
涂渝娇,许立松
(昆明学院,云南昆明650031)
摘 要: 以固体切片石蜡为原料,采用种子乳液聚合法,利用HLB值理论,以复配型乳化剂制得O/D型加水转化为O/W型石蜡乳液,可降低固体石蜡用量,增加乳化水用量,减少生产成本。考察了乳化剂用量、乳化时间、乳化温度以及搅拌速度等因素对石蜡乳液稳定性和分散性的影响。正交实验结果表明:在乳化剂用量为乳液总量的8.6%,乳化时间90min,乳化温度控制在80?5e,搅拌速度1500r/min的反应条件下,可制备出稳定的固体切片石蜡乳液。
关键词: 石蜡乳液;乳化剂;乳化
中图分类号: TQ645.9+3 文献标识码: A 文章编号: 1004-275X(2008)05-0030-03
PreparationProcessofParaffinEmulsionbySolidSection
TUYu-jiao,XUL-isong(KunmingSchoo,lKunming650031)
Abstract: O/Wparaffinemulsionwaspreparedfromsolidsectionparaffinbyseedemulsionpolymerization,
and
effectofemulsifierdose,emulsifyingtimeandtemperatureandstirringspeedonthestabilityanddispersionofparaffinemu-lsionwasinvestigated.Orthogonalexperimentshowedthatstablesolidsectionparaffinemulsioncouldbepreparedatthee-mulsifierdoseof8.6%,emulsifyingtimeof90minat80?5oCandstirringat500r/min.
Keywords:
paraffinemulsion;emulsifier;emulsion
我国是世界石蜡生产和出口大国,石蜡产品产量一直居于世界领先地位。目前我国石蜡产量约为每年170万吨,石蜡出口占世界石蜡市场份额的70%左右。
石蜡使用的最好形式是乳化蜡,具有耐酸碱,水溶性强,乳液稳定,保质期长,固含量高,分散性好的特性,可用于研磨、造纸、皮革、木材、农业、炸药、医药、陶瓷、化妆品和汽车防护等行业和领域。国内乳化蜡产品的开发研究刚起步,蜡产品品种、规格都很少,开发乳化蜡产品前景广阔
[1]
学纯试剂。
JJ-1精密电动搅拌器、WM2K-01温度指示控制仪、SWC-ÒD精密数字温度差仪、水浴锅、800型电动离心沉淀器。
1.2 实验方法
在装有搅拌器、温度差仪的1000mL三口烧瓶中放入固体切片石蜡,搅拌升温至85?5e,逐滴加入亲油性乳化剂Span-80与30mL85e乳化水混合的溶液,再加入亲水性乳化剂Tween-80补足乳化水,反应90min,冷却得到稳定的固体石蜡乳液,测量稳定性及分散性。1.3 乳化性能测试
。本文
通过改进制备过程工艺,使生产成本降低,为工业
化生产提供理论依据,具有一定的现实意义。
1 实验部分
1.1 主要试剂和仪器
高效切片石蜡(上海华灵康复器械厂);Tween-80、Span-80(天津市化学试剂三厂),均为化
稳定性测定:在离心试管中放入石蜡乳液,置
于离心机上,按GB-11543-89进行离心稳定(4000r/min,10min)测定
[2]
。
分散性测定:按文献[3]中农乳的5个等级测定。
收稿日期:2008-06-16 稿件修回日期:2008-10-15
作者简介:涂渝娇(1978-),女,,:
2008年第5期 涂渝娇等:固体切片石蜡乳液制备新工艺
#31#
2 结果与讨论
2.1 乳化方法的选择
乳化方法主要有:剂在水中法、剂在油中法、初生皂法、交替添加法。
本文采用的是剂在水中法,将乳化剂直接溶于水中,在激烈的搅拌下将油加入,可直接得到O/W型乳化液。若欲得到W/O型,则继续加油直至发生变型,此种方法有D足要加水量。
2.2 选择最佳乳化剂2.2.1乳化剂类型的选择
乳化剂的选择一般以HLB液。实验结果见表1。
表1 乳化剂类型的选择Table1.Selectionofemulsifiertype
乳化剂类型Span-80Tween-80复配Ñ型
HLB值4.319.310.0
效果差差好
[5-7]
[4]
与固体石蜡乳化,加入溶解于热水(先加水量)中
[8]
的亲水性乳化剂Tween-80,使石蜡与乳化剂及乳化水转变为D相,补加剩余热水转变为O/W型石蜡乳液。实验结果见表2。
表2 乳化水加入方式的选择
Table2.Investigationonadditionmethodsofemulsifyingwater
先加水量/mL
10203050
稳定性四级三级一级一级一级
乳液状态膏状半流体半流体半流体稀流体
相的产生,再继续补
值为依据,HLB
值在8~18范围内的乳化剂才适合于O/W型乳
70
当溶解亲水性乳化剂的热水用量为30mL时,制备得到的固体石蜡乳液稳定性达到一级。2.2.5 搅拌速度的选择
石蜡乳液颗粒度大小及其分散程度与乳化剂有关外,还与搅拌速度有直接关系。实验表明,本蜡系适宜的搅拌速度为1500~2000r/min。2.2.6 乳化温度的选择
石蜡乳化时需要一定的热量,目的是使石蜡融化,降低其内聚力,便于在搅拌作用下迅速而充分地分散,乳化温度必须高于固体石蜡的熔点。实验结果表明本蜡系适宜的乳化温度为80~90e。
2.2.7 乳化时间的选择
乳化时间不足,乳液的稳定性不好;若乳化时间过长,会使乳液粘稠,甚至呈膏状。实验结果表明,本蜡系最佳乳化时间为80~90min。2.3 最佳乳化条件的确定
为了确定本蜡系最佳乳化条件,采用正交设计的方法,对以上条件进行正交实验,其实验结果及数据分析见表3、表4。
表3 正交因素水平表Table3.Orthogonalfactorlevel搅拌速度
序号
A(r/min)
123
[1**********]0
乳化时间
B/min708090
乳化温度
C/e808590
乳化剂用量
D/%78.610
注:乳化剂用量为乳液总量的8.6%,乳化温度为85?5e,乳化时间为70min,乳化水用量为100mL,转速为1500r/min。
从表1可看出,适合本蜡系的HLB值在10左
右,单一型乳化剂效果不理想,复配Ñ型乳化剂效果较好。
2.2.2 乳化剂用量的选择
乳化过程实际上是表面活性剂降低乳浊液中水与油两相间界面张力的过程
[7]
,乳化剂用量越
多产品成本越高,用量太少,乳化效果差。实验结果表明,本蜡系适宜的乳化剂用量为7%~10%。2.2.3 乳化水用量
本蜡系乳化液的性能与乳化水用量及其加入顺序和方法有关。乳化水用量过少不易形成水包油型乳化液,乳化用水过多乳化液浓度降低,乳液不稳定。乳化水用量随乳化剂的类型和使用量而定。实验结果表明,选用乳化用水量为100mL,乳液的稳定性达到一级,与文献[2]相比,降低了生产成本。
2.2.4 乳化水加入方式的选择
固体石蜡的稳定性取决于溶解亲水性乳化剂
#32#
表4 正交试验设计及结果分析
Table4.Orthogonalexperimentdesignandresultanalysis序号123456789Ki1Ki2Ki3Kd1Kd2Kd3RiRd
A[***********][***********]2.33221.832.8340.332.17
B[***********]222.332.832.52.330.330.3
C[***********]2.332.331.672.67
330.660.33
D78.6101078.68.61072.671.6724.33
1.832.512.5
云南化工 2008年第5期
由表5可知,稳定性的平均值为1.2级,分散性平均值为1级,制备固体石蜡乳液工艺条件稳定。
分散性/级稳定性/级
322222222
31.512.551345
3 结论
(1)本文通过正交实验,确定了固体切片石蜡乳化的配方和最佳的乳化条件:石蜡质量分数为
5%,表面活性剂的质量分数为8.6%,乳化时间为90min,搅拌速度为1500r/min,乳化温度为80e,乳化水总量为100mL,制备得到的固体切片石蜡乳液稳定性为1级,分散性为1级。
(2)通过本次实验在固体切片石蜡乳液的制备过程中,乳化剂Tween-80溶于水,形成D相,固体切片石蜡用量减少,制备工艺得到改进。
注:乳化水量100mL,固体切片石蜡质量分数为5%。
参考文献:
[1] 吴涛,孙德军.石蜡微小乳状液WPE的合成及其在分散体系
中的应用研究[J].山东大学学报(物理版),2000,41(4):141-144.
[2] 涂渝娇,吴正宇,周梅树.切片石蜡的制备[J].造纸科学与
技术,2006,25(4):62-63.
[3] 戴跃玲,孙永琳.60#石蜡乳状液的研制[J].辽宁化工,
1995,(2):8-9.
[4] 张文长.乳化蜡的制备与应用[J].石化技术,1999,6(4):
253-256.
[5] 曹同玉,刘庆普,胡金生.聚合物乳液合成原理、性能及应用
[M].北京:化学工业出版社,1997.
[6] 廖正福.HLB值及其在乳液聚合研究中的应用[J].广西师
范学院学报(自然版),2003,20(2):12-16.
[7] 张坤玲,李瑞珍,户玉妹,等.HLB值与乳化剂的选择[J].石
611
家庄职业技术学院学报,2003,20(2):12-16.
[8] 陈剑波,孟巨光,叶建忠.阳离子蜡乳液的制备工艺[J].化
学工业与工程,2006,23(4):8-12.
由表4可知,各因素对石蜡乳液稳定性影响大小顺序为A=D>B>C。可见搅拌速度和乳化剂的
用量对制备稳定的固体切片石蜡乳液具有重要的作用。选择的条件是A1B3C1D2做重现性实验,即搅拌速度为1500r/min,乳化时间为90min,乳化温度为80e,乳化剂用量为8.6%。2.4 重现性实验
实验结果见表5。
表5 最佳乳化条件验证实验(n=5)
Table5.Verificationofoptimalemulsificationconditions
次数/次稳定性1.5/级稳定平均值/级分散性1/级分散性平均值/级
1
1
21
31
411.211
151
#征订启事#
2009年5杭州化工6征订启事
5杭州化工6杂志是经国家科技部和国家新闻出版总署批准在国内公开发行的化工科技类学术期刊,由杭州市化工研究所和杭州市化工学会联合主办。国内统一刊号:CN33-1199/TQ;国际标准刊号ISSN1007-2217。现已加入5万方数据)))数字化期刊群6和5中国学术期刊网络出版总库6。
5杭州化工6设专题综述、科学研究、技术应用及国内外化工信息等栏目。主要报导全国化工领域最新科研成果,探讨化工行业新产品、新工艺、新技术化工及相关领域从事科研、设计、生产及技术管理等相关人员。热诚欢迎全国化工领域从事教学、科研、
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电话:0571-88313782-2217传真:0571-88314437
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