褐煤蠟單獨乳化研究

【摘 要】本文從乳液發展、乳液分類、乳液穩定等幾方面進行了考察，闡述了蠟乳液的應用前景，對蠟乳液的研發工作提出了指導和建議。

【關鍵詞】褐煤蠟；蠟乳液；乳化

0 概述

為考察乳化溫度、乳化劑用量與乳化時間等因素對乳液穩定性的影響，根據正交實驗結果，通過計算確定影響乳液穩定性的因素（乳化時間、乳化溫度和乳化劑用量）的主次順序，選出較優的水平組合，從而確定最優的實驗方案。極差R最大的是溫度，說明溫度對實驗結果影響最大，而時間和乳化劑用量對實驗的影響較小，即溫度是最主要因素。實驗時，溫度的變化會導致乳液性能發生更大的變化。因此，溫度選擇適合是實驗成功的關鍵。由實驗影響因素的主次所確定的最優方案為：乳化溫度90℃，乳化時間60min，乳化劑與褐煤蠟用量之比為1：1。

1 影響乳液穩定性的因素

1.1 乳化溫度對乳液穩定性的影響

乳化溫度對乳化蠟的穩定性影響較大。溫度低時，不能將石蠟有效的乳化，蠟乳液的親水性差，乳液不穩定；反之，溫度過高，分子的熱運動加劇，不利于表面活性劑的定向吸附，表面活性劑的親水性變差，乳化能力下降，制得的乳液的穩定性降低，同時會產生大量泡沫。另一方面，溫度越高，分子運動越劇烈，碰撞幾率增大，又不易形成小粒徑的乳液。因此，溫度并非越高越好。經實驗可知，褐煤蠟單獨乳化最佳乳化溫度為90℃。

1.2 乳化時間對乳液穩定性的影響

乳化時間也是制備石蠟乳狀液的一個重要因素，如果乳化時間太短不能形成好的石蠟乳狀液；而乳化時間太長不但增加成本，造成資源浪費，還會使石蠟乳狀液聚積結塊，影響乳液整體效果。褐煤蠟用量1g；乳化劑十二烷基苯磺酸鈉用量1.5g，是褐煤蠟量的1.5倍；環己烷15mL；水100mL；乳化劑加入方式為乳化劑在水中，水相加入油相；乳化溫度80℃，考察乳化時間對石蠟乳化效果的影響。乳化時間為30min、60min時，乳液穩定性較差，而40min時的乳液效果不是很好，僅50min時形成均一乳液。因此，50min為最佳乳化時間。

1.3 乳化劑用量對乳液穩定性的影響

為了考察乳化劑用量對乳液性能的影響，選擇十二烷基苯磺酸鈉作為乳化劑，改變乳化劑與褐煤蠟用量之比，檢測所制備的乳液的性能。實驗中使用環己烷15mL，水100mL，乳化劑添加方式為乳化劑在水中，水相加入油相，乳化溫度80℃，乳化時間40min。當乳化劑含量過高時，不僅會增加成本，而且會使乳化效果變差，易在乳化過程中產生發泡現象；但若乳化劑總含量過低，乳化效果達不到要求，導致液滴很快破乳，使乳狀液分層，影響乳化效果。

1.4 乳化劑加入方式對乳液穩定性的影響

以十二烷基苯磺酸鈉為乳化劑乳化褐煤蠟，選擇乳化溫度為80℃，乳化時間50min，乳化劑用量與蠟用量相等，考察乳化劑添加方式不同對乳液穩定性的影響，以十二烷基苯磺酸鈉為乳化劑乳化褐煤蠟時，采取乳化劑在油中，水相加入油相的乳化劑添加方法制得的乳液均一、穩定，整體效果比較好。

1.5 選用不同乳化劑對乳液穩定性的影響

乳化劑為司班80、吐溫80、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸鈉連用時，乳液成粘稠狀，靜置一段時間后呈凍狀；當使用司班80、吐溫80、十二烷基苯磺酸鈉時，出現凝膠現象，流動性差；直接使用司班80與吐溫80或者使用吐溫80與硬脂酸兩種乳化劑時效果較好，制備出的乳液均一，呈乳白色；而僅使用十二烷基苯磺酸鈉，當乳化劑占總量1.50%時，出現分層現象，當乳化劑占總量2.00%時凝膠，效果均不好。

以上現象說明，當乳化劑種類多時乳化過程復雜，各乳化劑之間量的配比關系難以掌握，從而加大了實驗難度，所以大多數實驗中乳化效果并不是很好；而單個乳化劑使用時乳化效果難以達到讓人滿意的程度，因此，乳化劑應復合使用，過多過少均影響效果，一般以兩種為宜。對于本實驗來說，使用司班-80與吐溫-80的效果最佳。

2 其他因素對乳液穩定性的影響

2.1 攪拌速度對乳液穩定性的影響

攪拌速度的大小同樣影響著蠟乳液的性能，攪拌速率的大小直接影響到混合強度，混合不充分，那么油、水、乳化劑得不到充分混合，乳狀液的液滴也必然不均勻。在一定的混合強度范圍內，混合強度越大，液滴就越小、越均勻，從而使形成的乳狀液越穩定。制備乳狀液時，攪拌速度的增加使乳狀液的穩定性大大增強。

當攪拌速度比較小時，所得乳液粒徑為過大，這是由于乳化的剪切力不足，不能使蠟與乳化劑充分的分散開來，導致乳液穩定性差；當攪拌速度大于1000r/min時，乳液粒徑小，乳液的穩定性很好。但攪拌速度也不能過快，否則會帶入大量氣泡，使得消泡困難，影響生產操作，同時耗能過高。因此乳化過程中要恰當的控制攪拌速度，一般控制在700-1 400r/min比較適宜。

2.2 溶劑量對乳液穩定性的影響

本實驗采用環己烷來溶解褐煤蠟和石蠟。

因為在使用乳化劑時有時會起泡，在泡沫相當多的情況下，當溶劑為10毫升，15毫升，20毫升很容易被氣泡阻隔而使真正參與溶解褐煤蠟的環己烷量相對減少，從而不能夠完全溶解褐煤蠟，所以環己烷的量應該適當過量，一般為30ml；而對于某些乳化劑來說，當其加入時不會起泡或起泡量較少時，環己烷的量應在15ml較適宜。

3 實驗結論

本文通過對乳化劑種類及用量及乳化最佳工藝條件的確定，制備出了性能穩定、揩光性好的蠟乳液。

褐煤蠟乳液的制備采用十二烷基苯磺酸鈉作為乳化劑，褐煤蠟用量為油相質量的3.7%，乳化劑用量與褐煤蠟用量相等，乳化水用量為乳液總質量的88%，乳化溫度控制在90℃左右，乳化時間為60min，制備出的褐煤蠟乳液穩定性好。

【參考文獻】

[1]李寶才，張惠芬.云南褐煤蠟的研究[J].燃料化學學報，1999（03）.

[責任編輯：王迎迎]