鄭文博, 廖克儉, 叢玉鳳, 杜正軍, 宋鵬俊

(1.中國昆侖工程公司遼寧分公司,遼寧遼陽 111003; 2.遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院,遼寧撫順 113001)

新型刨花板用石蠟乳液的制備

鄭文博1, 廖克儉2＊, 叢玉鳳2, 杜正軍2, 宋鵬俊2

(1.中國昆侖工程公司遼寧分公司,遼寧遼陽 111003; 2.遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院,遼寧撫順 113001)

采用石蠟、C5石油樹脂等為原料,制備刨花板蠟乳液,并對其性能進(jìn)行了研究。實驗確定了刨花板用乳化蠟微乳液的配方,考察了乳化條件對制備微乳液的影響。結(jié)果表明,當(dāng)石蠟、C5石油樹脂的質(zhì)量比為2∶1,乳化時間為40 min,乳化溫度為90℃左右,攪拌速率為1 000 r/min時可制得性能穩(wěn)定的刨花板專用防護(hù)蠟乳液。

刨花板; 石蠟; 乳化; 微乳液

我國是世界上石蠟基原油儲量和產(chǎn)量最多的國家,石蠟資源極其豐富[1],這奠定了我國石蠟大國的地位,但我國石蠟的應(yīng)用還沒有得到全面開發(fā),消費(fèi)量也相對較少。石蠟作為一種重要的工業(yè)原料,在輕工、化工、造紙和建筑等行業(yè)都有廣泛的用途[2]。在大多數(shù)情況下,石蠟最好的使用形式是蠟的乳狀液,即乳化蠟。我國對蠟乳液的研究可以說是剛剛起步,主要表現(xiàn)在品種少、質(zhì)量差、規(guī)模小,不能滿足各行各業(yè)生產(chǎn)的需要。乳化蠟產(chǎn)品是一種投入少、產(chǎn)出多、附加值高的產(chǎn)品,因此開發(fā)乳化蠟產(chǎn)品的前景相當(dāng)廣闊[3]。

在刨花板生產(chǎn)中,石蠟防水劑的加入方法通常有兩種,一種是直接加入熔化的石蠟,另一種是先將石蠟制成一定濃度的乳液,再加入到刨花板中去[4]。石蠟本身是飽和正構(gòu)烷烴,幾乎沒有任何反應(yīng)活性,是優(yōu)良的疏水物質(zhì)[5]。因此,長期以來一直被視為最好的人造板防水劑。但是,由于石蠟與木材的親合力或附著力較弱,影響其防水效果,本實驗通過加入石油樹脂來增加石蠟乳液對刨花板的黏附性和防水性能。

1 實驗部分

1.1 原料及試劑

石蠟(撫順石油一廠,工業(yè)級);C5石油樹脂(撫順乙烯廠,工業(yè)級);十八醇(沈陽化學(xué)試劑廠,分析純);硬脂酸、三乙醇胺(沈陽市新西試劑廠,分析純);OP-10、Tween-60、Span-60、Tween-80、Span-80等(沈陽市永潔洗化原料有限公司,分析純)。

1.2 實驗儀器

電熱恒溫水浴鍋(上海醫(yī)療器械五廠);電動攪拌器JJ-1(江西金壇市城西曉陽電子儀器廠);電子天平FA 2104(上海分析儀器廠);NDJ-l型旋轉(zhuǎn)粘度計(上海天平儀器廠);GSL-101B型激光粒度測試儀(遼寧儀表研究所);高速剪切乳化機(jī)BM E100L(上?？涤顑x器設(shè)備有限公司)等。

1.3 刨花板乳化蠟性能的測定

1.3.1 離心穩(wěn)定性的測定 將10 m L蠟乳液注入離心試管中,放入離心機(jī)中以4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心分離15 min,看是否分層并記錄分層后的水相體積。

1.3.2 靜置穩(wěn)定性的測定 將蠟乳液放入磨口瓶中,塞好,在室溫下放置一定時間,記錄分層量以及從不分層到分層的時間[6]。

1.3.3 分散性測定 分散性參照農(nóng)乳,分為5個等級,一級最好,五級最差[7]。

一級:將蠟乳液滴入水中,能迅速地分散成帶藍(lán)色熒光云霧狀分散液,稍加攪動后成藍(lán)色或蒼白色透明溶液。

二級:將蠟乳液滴入水中,能迅速自動分散成藍(lán)白色云霧狀帶熒光的分散液,稍加攪動成藍(lán)色半透明溶液。

三級:將蠟乳液滴入水中,呈白色云霧狀或條狀分散液,攪動后得乳白色稍帶熒光的不透明乳液。

四級:將蠟乳液滴入水中,呈白色微粒浮在水面,攪動后仍能成為乳白色不透明的乳液。

五級:將蠟乳液滴入水中,呈大顆粒浮在水面,攪動后雖能乳化,但立即發(fā)生分層,蠟上浮。

1.3.4 乳液的粒度測定 采用激光粒度測試儀測定,可以獲得不同粒徑的分布頻率。

2 結(jié)果與討論

2.1 樹脂加入量的考察

實驗中以石蠟、乳化劑用量一定的條件下,乳化溫度為90℃、乳化時間為30 min、攪拌速率為1 100 r/min的條件下,測定石油樹脂用量對乳液穩(wěn)定性的影響,結(jié)果見表1。

由表1看出,隨著石油樹脂加入量的增加,乳液的吸水性逐漸變好,乳液平均粒徑增大,乳液的離心穩(wěn)定性變差。當(dāng)m(樹脂)/m(蠟+樹脂)=0.5∶1時,乳液的粒徑和吸水性均較好。

2.2 乳化劑的篩選

石蠟、C5石油樹脂均難溶于水,要將它們與水混合在一起制成穩(wěn)定的蠟乳液,必需選擇合適的表面活性劑。合適的乳化劑不僅可制備性能優(yōu)異的乳液,同時可減少乳化劑的用量。選用乳化劑時,首先要考慮的一個重要因素是表面活性劑的親水親油平衡值(HLB)。對于水包油型乳液,HLB值一般應(yīng)選在8～18;由于實驗所需的蠟乳液是O/W型的乳液,所以應(yīng)選擇HLB值在8～18的乳化劑[8],表2列出了不同乳化劑實驗數(shù)據(jù)。

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

表2 乳化劑的篩選Table 2 Selection of emulsifiers

由表2看出,單一的乳化劑均不能形成穩(wěn)定的蠟乳液,用復(fù)合乳化劑則可形成乳白色穩(wěn)定的蠟乳液。這是因為只有復(fù)配乳化劑的HLB值與石蠟的HLB值相近,能很好的將原料乳化,因此實驗選用復(fù)合乳化劑進(jìn)行實驗。

2.3 乳化劑質(zhì)量對蠟乳液性能的影響

為了使乳液均一穩(wěn)定,又使原料成本較低,采用復(fù)合乳化劑對蠟樣進(jìn)行乳化,乳化劑質(zhì)量對蠟乳液的影響結(jié)果如圖1所示。

由圖1可看出,隨著乳化劑質(zhì)量的增加,乳液的粒徑逐漸變小,同時當(dāng)m(乳化劑)/m(石蠟)≥0.4時,蠟乳液的穩(wěn)定性和分散性達(dá)到要求。因此,實驗選擇乳化劑和石蠟的質(zhì)量比為0.4。

2.4 乳化條件對乳液的影響

2.4.1 乳化時間的影響 選擇最佳的乳化時間,不僅能保證產(chǎn)品質(zhì)量,同時還能提高生產(chǎn)效率,降低能源消耗。乳化時間太短蠟樣不能充分乳化,時間太長則造成浪費(fèi)。復(fù)配乳化劑的用量在m(乳化劑)/ m(石蠟)為0.40、乳化溫度為90℃、攪拌速率為1 100 r/min的條件下,考察乳化時間對蠟乳液的影響,其實驗結(jié)果如圖2所示。

Fig.1 The im pact of amoun t of added emulsifier on the wax emulsion圖1 乳化劑的質(zhì)量對蠟乳液的影響

Fig.2 The impact of emulsification time on the wax emulsion圖2乳化時間對蠟乳液的影響

從圖2可以看出,隨著乳化時間的增加粒徑先變小后增大,當(dāng)乳化時間為40 min時可制得粒徑較小的、穩(wěn)定的蠟乳液,乳化時間太長會使乳液的粘度增大、流動性變差、乳液的顆粒粒徑變大,因此實驗選擇最佳的乳化時間為40 min。

2.4.2 乳化溫度的影響 在m(乳化劑)/m(石蠟)為0.40、乳化時間為40 min、攪拌速率為1 100 r/ min的條件下,考察乳化溫度對蠟乳液粒徑的影響,實驗結(jié)果如圖3所示。

從圖3可看出,隨著乳化溫度的增加乳液的粒徑逐漸變小,溫度越低,乳液性質(zhì)不穩(wěn)定,容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象,乳液的粒徑越大。乳化溫度為85～95℃時,可制得穩(wěn)定性和分散性較好的微乳液。但是隨著溫度升高,水份的蒸發(fā)速度加快,綜合考慮實驗選擇乳化溫度為90℃。

2.4.3 攪拌速率的影響 在m(乳化劑)/m(石蠟)為0.40、乳化溫度90℃、乳化時間40min的條件下考察攪拌速率對乳狀液粒徑的影響,其實驗結(jié)果如圖4所示。

Fig.3 The impact of emulsifying temperature on the wax emulsion圖3 乳化溫度對蠟乳液的影響

Fig.4 The im pact of stirring speed on the wax emulsion圖4 攪拌速率對乳液的影響

從圖4看出,在相同的乳化溫度、乳化時間和乳化劑用量的條件下,隨著攪拌速率的增大,乳液的分散性變好,這是由于攪拌速率越大,乳化劑與石蠟分子之間相互接觸的機(jī)會增多,分子間作用力增大,形成的乳液均一。但攪拌速率過大時,分子間色散力增大,靜電作用使乳液易發(fā)生團(tuán)聚,導(dǎo)致乳液粘稠,甚至呈膏狀。因此,實驗選擇乳液的攪拌速率為1 000 r/min。

3 結(jié)束語

(1)乳化劑的組成、含量對制備刨花板蠟乳液至關(guān)重要,當(dāng)采用合適的復(fù)合型乳化劑乳化蠟樣時,乳化劑、蠟樣的質(zhì)量比為0.40,實驗?zāi)軌虻玫椒€(wěn)定的微乳液。

(2)乳化條件對蠟微乳液也有一定的影響,當(dāng)乳化時間為40 min,乳化溫度為90℃左右,攪拌速率為1 000 r/min,實驗?zāi)軌虻玫椒€(wěn)定的微乳液。

(3)該法工藝簡單、綠色環(huán)保、無污染、成本低,尤其是加入石油樹脂后增強(qiáng)了石蠟乳液對刨花板的黏附性和防水性能,特別適用于刨花板的生產(chǎn)要求。

參考文獻(xiàn)

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(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

鄭文博(1982-),女,河南汝南縣,碩士。

中國石化股份有限公司資助項目(105037)。＊通訊聯(lián)系人。

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