第八章 石蜡的深加工

1、第八章第八章 石蜡的深加工石蜡的深加工 由于石蜡性质的限制，仅使用石蜡无法满足使用要求，由于石蜡性质的限制，仅使用石蜡无法满足使用要求，因此需要对石蜡进行深加工，主要是生产特种蜡，是石蜡因此需要对石蜡进行深加工，主要是生产特种蜡，是石蜡增值的主要途径。增值的主要途径。 一、乳化蜡一、乳化蜡 由于使用目的多样性，要求石蜡在使用时最好呈液态，由于使用目的多样性，要求石蜡在使用时最好呈液态，使其具有良好的渗透性，容易渗透进各种具有微孔的材料使其具有良好的渗透性，容易渗透进各种具有微孔的材料中，或在材料表面形成一层薄膜，赋予新材料的防水或防中，或在材料表面形成一层薄膜，赋予新材料的防水或防潮性能，阻止

2、水分透过；或使石蜡具有水溶性，易于水混潮性能，阻止水分透过；或使石蜡具有水溶性，易于水混合，使材料更易于加工，改善其使用性能。乳化蜡具有以合，使材料更易于加工，改善其使用性能。乳化蜡具有以上性能。上性能。 乳化蜡是包括石油蜡在内的各种蜡均匀地分散在水中乳化蜡是包括石油蜡在内的各种蜡均匀地分散在水中 ,借助乳化剂的定向吸附作用借助乳化剂的定向吸附作用 ,在机械外力的作用下制成的一在机械外力的作用下制成的一种含蜡含水的均匀流体。种含蜡含水的均匀流体。 乳化蜡由于在使用时无需加热熔融或用溶剂溶解乳化蜡由于在使用时无需加热熔融或用溶剂溶解 ,其成其成膜均匀、覆盖性好膜均匀、覆盖性好 ,易于和其他物质的

3、水溶液或乳状液复合易于和其他物质的水溶液或乳状液复合使用使用 ,具有安全、高效和经济方便等优点具有安全、高效和经济方便等优点 ,因此乳化蜡的用因此乳化蜡的用途十分广泛途十分广泛 。 如石油工业作为钻井液添加剂如石油工业作为钻井液添加剂 ;木材加工行业作为木木材加工行业作为木材或纤维板的增强剂材或纤维板的增强剂 ;建筑行业用作钢筋混凝土的固化建筑行业用作钢筋混凝土的固化剂剂 ;轻工业和橡胶行业用作助剂轻工业和橡胶行业用作助剂 ;纺织品行业用作柔软剂纺织品行业用作柔软剂和上浆剂和上浆剂 ;医药上用作乳胶制品的助剂医药上用作乳胶制品的助剂 ;农业上用作果品农业上用作果品保鲜、花卉延长开放周期和林木果

4、树保水防冻剂等保鲜、花卉延长开放周期和林木果树保水防冻剂等 ;在造纸工业上在造纸工业上 ,乳化蜡可用作纸浆施胶剂乳化蜡可用作纸浆施胶剂。 1.乳化蜡的组成乳化蜡的组成 主要由三类物质组成：连续相的水、分散相的蜡、乳主要由三类物质组成：连续相的水、分散相的蜡、乳化剂和其他助剂。化剂和其他助剂。 水根据需要选择，可用自来水、蒸馏水、去离子水等；水根据需要选择，可用自来水、蒸馏水、去离子水等； 石蜡根据原料及产品的性能来选择，主要考虑石蜡的石蜡根据原料及产品的性能来选择，主要考虑石蜡的种类和熔点；种类和熔点； 乳化剂（即表面活性剂）的选择是生产的核心问题，乳化剂（即表面活性剂）的选择是生产的核心问题

5、，既要考虑经济性，又要复合产品的质量要求。既要考虑经济性，又要复合产品的质量要求。 1.乳化蜡的组成乳化蜡的组成 当表面活性剂作为乳化剂时当表面活性剂作为乳化剂时 ,其作用有其作用有 : (1)降低界面张力降低界面张力 , (2) 形成牢固的保护膜形成牢固的保护膜 , (3) 分散双电层。分散双电层。 这三个作用都是在界面发生的这三个作用都是在界面发生的 ,即乳化剂由于能明显即乳化剂由于能明显降低界面张力降低界面张力 ,其分子必然吸附在两相界面上其分子必然吸附在两相界面上 ,随着吸附分随着吸附分子的增加子的增加 ,界面张力逐渐下降。界面张力逐渐下降。 当界面完全被乳化剂分子当界面完全被乳化剂分

6、子覆盖时覆盖时 ,界面张力下降到最低值并形成完整的保护膜和建界面张力下降到最低值并形成完整的保护膜和建立了稳定的双电层立了稳定的双电层 ,即制得了稳定的乳化蜡。即制得了稳定的乳化蜡。 1.乳化蜡的组成乳化蜡的组成 若继续增加乳化剂的浓度若继续增加乳化剂的浓度 ,只能使其分子在水溶液中只能使其分子在水溶液中形成球状和棒状的胶团形成球状和棒状的胶团 ,此开始形成胶团的乳化剂浓度即此开始形成胶团的乳化剂浓度即为临界胶团浓度。实验表明为临界胶团浓度。实验表明 ,在临界胶团浓度附近在临界胶团浓度附近 ,除界除界面张力降至最低值外面张力降至最低值外 ,其它许多性质如导电性、溶解度、其它许多性质如导电性、溶

7、解度、渗透压等都会发生突变。渗透压等都会发生突变。 根据这些性质的突变可以确定根据这些性质的突变可以确定乳化剂的临界胶团浓度乳化剂的临界胶团浓度 ,即乳化剂的最低用量。即乳化剂的最低用量。 1.乳化蜡的组成乳化蜡的组成 乳化剂（即表面活性剂）的功能与其结构有关，乳化剂（即表面活性剂）的功能与其结构有关， 亲水基的亲水性按以下顺序递减：亲水基的亲水性按以下顺序递减： 硫酸根、羧酸根阴离子、磺酸根、季铵盐阳离子、硫酸根、羧酸根阴离子、磺酸根、季铵盐阳离子、酯基、羧基、羟基、醚基、乙二醇基；酯基、羧基、羟基、醚基、乙二醇基； 亲油基的亲油性按以下顺序递减：亲油基的亲油性按以下顺序递减： 烷烃基、烯烃

8、基、带烷烃的芳香烃基。烷烃基、烯烃基、带烷烃的芳香烃基。 1.乳化蜡的组成乳化蜡的组成 亲水基和亲水基和亲油基在分子中的位置也影响表面活性剂亲油基在分子中的位置也影响表面活性剂的亲水亲油性，一般认为：亲水基在分子末端具有较的亲水亲油性，一般认为：亲水基在分子末端具有较强的亲水能力和去污能力，而亲水基在分子中间具有强的亲水能力和去污能力，而亲水基在分子中间具有较好的润湿渗透性。亲水亲油是表面活性剂的重要性较好的润湿渗透性。亲水亲油是表面活性剂的重要性质，其亲水亲油性用质，其亲水亲油性用HLB(亲水亲油平衡亲水亲油平衡)值表示，不同值表示，不同的表面活性剂具有不同的功能。的表面活性剂具有不同的功能

9、。 HLB值值表面活性剂分子中亲水基和亲油基之间表面活性剂分子中亲水基和亲油基之间的大小和力量平衡程度的量。的大小和力量平衡程度的量。 1.乳化蜡的组成乳化蜡的组成 根据所需的性质和具体的应用场合不同，要求表面根据所需的性质和具体的应用场合不同，要求表面活性剂具有不同的亲水亲油结构活性剂具有不同的亲水亲油结构 。 1.乳化蜡的组成乳化蜡的组成 乳化剂在使用时有几种加入方式，需要根据实验确乳化剂在使用时有几种加入方式，需要根据实验确定，不同的加入方式影响乳化蜡的稳定性，主要有定，不同的加入方式影响乳化蜡的稳定性，主要有5种种加入方式：加入方式： (1) 剂在水中法剂在水中法 即将乳化剂直接溶于水

10、中即将乳化剂直接溶于水中 ,激烈搅拌条件下将蜡加入激烈搅拌条件下将蜡加入水中水中 ; (2) 剂在油中法剂在油中法 即将乳化剂溶于蜡中即将乳化剂溶于蜡中 ,然后将水加入混合物中得到然后将水加入混合物中得到 W/ O 型乳液型乳液 ,继续加水乳液转相由继续加水乳液转相由 W/ O 型转化为型转化为 O/ W 型。型。 所以此法也叫作转相法。所以此法也叫作转相法。 乳化剂溶解到油相得到的可溶化乳化剂溶解到油相得到的可溶化油在加水过程中先转变成层状液晶结构油在加水过程中先转变成层状液晶结构 ,再转变成表面活性再转变成表面活性剂连续相所包裹的油滴剂连续相所包裹的油滴 O/ D 凝胶状乳液结构凝胶状乳液

11、结构 ,最后才转变最后才转变成成 O/ W 型乳状液。型乳状液。 由于在乳化过程中表面活性剂连续相由于在乳化过程中表面活性剂连续相形成形成 D 相结构把油滴分散溶解使它不能聚集变大相结构把油滴分散溶解使它不能聚集变大 ,所以得所以得到比较细微的乳状液。到比较细微的乳状液。 (3) 初生皂法初生皂法 即将脂肪溶于蜡中即将脂肪溶于蜡中 ,将碱溶于水中将碱溶于水中 ,两相接触在界面上两相接触在界面上即有高级脂肪酸盐生成。即有高级脂肪酸盐生成。 (4) 轮流加液法（交替加液法）轮流加液法（交替加液法） 即将水和蜡轮流加入乳化剂即将水和蜡轮流加入乳化剂 ,每次只加少量。每次只加少量。 （5）转相温度乳化

12、法）转相温度乳化法 在一定的温度下，先将石蜡配制成油包水型乳液，然在一定的温度下，先将石蜡配制成油包水型乳液，然后再升高温度或降低温度，此时乳液的类型发生转变，即后再升高温度或降低温度，此时乳液的类型发生转变，即从油包水型乳液转变成水包油型乳液，此方法得到的乳化从油包水型乳液转变成水包油型乳液，此方法得到的乳化蜡产品一般稳定性较好。蜡产品一般稳定性较好。 2.乳化蜡的基本性能要求乳化蜡的基本性能要求 不同的乳化蜡，其性能要求不同。不同的乳化蜡，其性能要求不同。评价乳化蜡的性质评价乳化蜡的性质主要有稳定性、分散性、流变性等主要有稳定性、分散性、流变性等 ,其中最重要的是稳定性。其中最重要的是稳定

13、性。 乳化蜡作为一种乳状液是热力学不稳定体系乳化蜡作为一种乳状液是热力学不稳定体系 ,放置时容易产放置时容易产生相分离。影响乳化蜡稳定性的因素很多生相分离。影响乳化蜡稳定性的因素很多 ,如乳化剂的选择、如乳化剂的选择、用量用量 ,乳化水的加量乳化水的加量 ,乳化温度、时间、搅拌速率等乳化温度、时间、搅拌速率等 ,其其中乳化剂的影响最大。中乳化剂的影响最大。 2.乳化蜡的基本性能要求乳化蜡的基本性能要求 其共同的性能要求指标包括其共同的性能要求指标包括:固含量、稳定性、溶液的固含量、稳定性、溶液的PH值、粒径分布、外观。值、粒径分布、外观。 （1）固含量）固含量 指石蜡在乳化蜡中的质量分数，不同

14、品种的乳化蜡固指石蜡在乳化蜡中的质量分数，不同品种的乳化蜡固含量要求差别大，但总体来说，固含量越高越好，使用时含量要求差别大，但总体来说，固含量越高越好，使用时稀释的倍数越高，可降低运输费用，但对制造的要求也越稀释的倍数越高，可降低运输费用，但对制造的要求也越高。一般通过高。一般通过“热重法热重法”来测定挥发物含量，从而计算出非来测定挥发物含量，从而计算出非挥发物含量，主要有常规的烘箱法和现代的卤素干燥法。挥发物含量，主要有常规的烘箱法和现代的卤素干燥法。 2.乳化蜡的基本性能要求乳化蜡的基本性能要求 （2）稳定性）稳定性 包括冻融稳定性和（或）离心稳定性，要求在不同的季包括冻融稳定性和（或）

15、离心稳定性，要求在不同的季节使用时不破乳、不分层；节使用时不破乳、不分层；（3）溶液的）溶液的PH值值 一般要求是中性或弱碱性或弱酸性，根据用户的使用要求一般要求是中性或弱碱性或弱酸性，根据用户的使用要求而定。而定。（4）外观和粒径分布外观和粒径分布石蜡乳化后必须以很小的粒子存于溶液中，才能形成稳定的石蜡乳化后必须以很小的粒子存于溶液中，才能形成稳定的水包油型乳状液，其粒子大小与乳状液颜色有一定的关系。水包油型乳状液，其粒子大小与乳状液颜色有一定的关系。 2.乳化蜡的基本性能要求乳化蜡的基本性能要求 粒子大小与乳液外观的关系粒子大小与乳液外观的关系 一般乳化蜡的粒子直径在0.410m之间。 有

16、时需要测定乳化蜡的黏度，表征其流动性大小，对于特定的配方，黏度也表征其在水中的分散性或稀释性，其测定方法有毛细管黏度计、杯式黏度计和旋转式黏度计。 3.乳化蜡的生产过程乳化蜡的生产过程 5.各种乳化蜡的用途及生产各种乳化蜡的用途及生产 主要有农业用乳化蜡、纤维板用乳化蜡、轻工用乳化蜡、车用防护蜡、纺织用乳化蜡、火工用乳化蜡等产品。 为获得稳定的乳化蜡，选择乳化剂和乳化设备很关键，除此之外，还必须考虑乳化温度、乳化时间、乳化颗粒大小等因素，同时还要考虑乳化剂用量、乳化剂加入方式、冷却速度、搅拌速度等。 还要注意泡沫问题，必要时必须进行消泡，以免影响乳化蜡的稳定性。 5.各种乳化蜡的用途及生产各种

17、乳化蜡的用途及生产 影响乳状液稳定性的因素 （1）乳化剂用量 制备乳化石蜡最适宜的HLB值在11-13之间，根据HLB的计算：HLB12=HLB1X1+HLB2X2（X为质量分数），选择适合的乳化剂比例。乳化剂的用量一般遵循采用必不可少的最低用量的原则 ,通常为总固含量的10 %30 %。 （2）乳化温度 液体石蜡乳化温度在60-70，温度过高乳化效果就不理想。 5.各种乳化蜡的用途及生产各种乳化蜡的用途及生产 影响乳状液稳定性的因素 （3）乳化水温度及用量 尽量使用温蒸馏水，冷水将影响乳化效果，使得颗粒较大。 乳化水用量过少不易形成水包油型乳化液 ;乳化水用量过多 ,乳化液浓度降低 ,乳液不

18、稳定。一般认为乳化水的用量在 65 %70 %时才能得到稳定的 O/ W 型乳化蜡。 5.各种乳化蜡的用途及生产各种乳化蜡的用途及生产 影响乳状液稳定性的因素 （4）搅拌速度 搅拌速度过高可能导致如组4的结果出现，样品过于粘稠。从产品的稳定性、分散性等各方面综合考虑，搅拌速度控制在200 rmin-300 rmin较好。 （5）乳化时间 乳化时间太短石蜡不能充分乳化 ,时间太长则造成浪费。 乳化时间一般为20-30min。 5.各种乳化蜡的用途及生产各种乳化蜡的用途及生产 （1）农业用乳化蜡 树苗的种植。 在野外栽植松树、桉树类幼苗之前 ,先将其在蜡乳化液内浸渍 ,经处理后 ,树苗在忍受移植影

19、响或在耐逆境气候条件方面均得到显著改善。 由于其叶子表面水分蒸发减少 ,其成活率得到显著提高。 园林苗圃的种植。 在剪枝或移植过程中 ,经过乳化蜡处理 ,其成活率可得到显著改善。 如在干旱季节需移植大批灌木 ,预先喷上乳化蜡可确保安全移植。 抵御干旱和保鲜。 树苗和灌木经乳化蜡喷淋后 ,能良好地抵御严峻的干旱环境。 花卉被采摘后 ,可预先将其在水中浸泡 ,然后再用乳化蜡处理 ,花卉的寿命可明显延长。 5.各种乳化蜡的用途及生产各种乳化蜡的用途及生产 （2）人造板 人造板包括纤维板和刨花板两种 ,这两种板材都是木材行业木料综合利用的产品 ,其成分除木纤维或木屑外 ,还需有一定配比的胶料 ,使木纤

20、维或木屑经过热压处理胶合成型。 一定数量的蜡与胶料一起掺入 ,使木板具有抗水性和提高表面光洁度。 由于乳化蜡颗粒度小 ,在人造板制造过程中 ,通过有效地破乳 ,可使微小的蜡颗粒从水相中析出 ,均匀地吸附在木纤维上 ,在发达国家 ,已找不到一块不用乳化蜡生产的刨花板和纤维板。 5.各种乳化蜡的用途及生产各种乳化蜡的用途及生产 （3）轻工、橡胶行业 在轻工、橡胶行业 ,乳化蜡可用作上光剂、涂料和助剂。 在制造乳胶手套的预硫化过程 ,或在胶合调合罐内 ,可将乳化蜡按 1. 52. 5 (干固/ 干固剂)量加入 ,即能改进铸模的抗粘性 ,易于手套脱模。 一些用途乳液的配方内 ,加入乳化蜡可改进胶乳的使用性能。 5.各种乳化