[发明专利]木材加工用乳化石蜡及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种木材加工用乳化石蜡及其制备方法。

背景技术

石蜡的全称是石油蜡，是从原油蒸馏所得的润滑油馏分经溶剂精制、溶剂脱蜡，再经溶剂脱油、精制而得的片状或针状结晶。石蜡用途广泛，并且具有生物降解性，比其它替代品（聚乙烯等塑料制品）具备更优越的环保性能。但是由于石蜡常温下是固体，不能满足用途多样性或应用起来不方便，所以人们研究乳化石蜡来弥补它的不足。

乳化石蜡是将疏水性的固体石蜡借助乳化剂的定向吸附作用，在机械外力的作用下均匀地分散在水中而制成的一种含蜡含水的均匀流体。乳化石蜡在使用过程中无需加热熔融或用溶剂溶解，其成膜均匀，覆盖性、光泽度、耐水性好，易于和其他物质的水溶液或乳状液复合使用，具有无毒、使用安全、经济、方便等优点，在建材、建筑、轻工、橡胶、纺织、医药、农业、林业、造纸及炸药等行业得到广泛应用。近年来，随着环保意识的提高和绿色化学新概念的提出与实施，乳化石蜡的开发和利用愈来愈受到人们的关注，人们认识到以水代替有机溶剂作为蜡制品的载体，可大大减少对生态环境的危害，所以乳化石蜡的开发和利用前景十分广阔。在木材加工业中，纤维板和刨花板等人造板的制造都用乳化蜡做防水剂。由于乳化蜡的颗粒小，在人造板的制造过程中，通过破乳可使蜡颗粒均匀地吸附在纤维上而起到防水作用。石蜡乳液的生产已相当成熟,最早是美孚石油公司在20世纪50年代研究开发，60年代在美国普遍使用。20世纪70年代，英国、德国、日本也开始研究和使用石蜡乳液。

石蜡乳液是蜡以微粒的形式分散在另一种不相混溶的液体中构成的具有相当稳定性的多相分散体系。石蜡是一种具有很强内聚力的油性有机物，由于其分子是由直链的饱和碳氢组成，难溶于水。石蜡乳液则是通过加入乳化剂降低油水两相的表面张力，使石蜡均匀地分散在水中，借助乳化剂的定向吸附作用，并在外力的作用下形成的乳状液。

石蜡与水的接触角远大于90°，只有采用合适的工艺，才能将其制成既具有亲水性又具有疏水性的乳化石蜡。石蜡的乳化需要一定的热量使石蜡熔化，降低其内聚力，便于在搅拌作用下迅速而充分地分散，所以加热温度对乳化效果影响较大。加热温度必须高于组分中的最高熔点，以保证石蜡全部熔化，与乳化剂混合均匀。油相温度常常控制在高于其熔点10-15℃，水相温度应高于油相2-5℃。

乳化时还需要进行搅拌，搅拌速度太低，不能使石蜡和表面活性剂混合均匀，同时乳化剪切力不足，乳液颗粒不均匀；而搅拌过快，则易带入大量空气形成气泡，消泡困难，影响乳液质量，同时搅拌速度过高，容易将已经结合好的胶团打散，使乳液破乳，影响其稳定性。

乳化剂的选择是制备高质量乳化石蜡的关键。根据热力学原理，油和水放在一起，两相互不相溶，通过强力搅拌可以使一种液体分散到另一种液体中，但比表面积由此大大增加，引起体系能量的增加，这在热力学上是不稳定的，停止搅拌后很快就会分成不互溶的两相，但是如果加入乳化剂就可以使分散体系的界面自由能和表面张力降低，从而使稳定性大大提高。

乳化剂的选择通常是以亲水、亲油平衡值(HLB)为依据，石蜡乳化的HLB范围在9～13，很难找到一种HLB值与石蜡乳化所需HLB值相符合的乳化剂。但是乳化剂通过复配可以发挥其表面活性剂的协同作用，达到良好的乳化效果。只有与石蜡的HLB值相近的乳化剂，才能将石蜡很好的乳化，所以复配出合适的石蜡乳化剂是乳化石蜡的关键。

目前生产的乳化石蜡多采用酸性条件下使用阳离子表面活性剂，碱性条件下使用阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或用脂肪酸皂做乳化剂的生产工艺方法。这种方法的缺点是：乳化剂用量大，成本高，制得的乳化石蜡遇到酸性、碱性介质容易破乳析出，而且乳液稳定性差。

中国专利CN1570038公开了一种石蜡乳化剂及其制备方法，由月桂醇20-30份，环氧乙烷、单甘脂、硬脂酸、乙醇组成，并在普通反应釜中进行反应即可制成固体或膏状的石蜡乳化剂。用该专利乳化剂生产石蜡乳液用量少，制得的石蜡乳液无毒无味、稳定性强、润滑性好、抗酸、抗碱、耐硬水、不分层、不破乳，且乳液水溶性好，可作为工业助剂广泛应用于纺织、造纸等领域，在人造纤维板工业中，可完全代替石蜡作为防水、防潮助剂，且比使用石蜡简单、成本低、效果好。但是该专利的乳化剂制备工艺复杂，需要月桂醇和环氧乙烷先进行聚合反应形成共聚物，然后进行下一步乳化剂制备，且制得的乳化剂为固体。在进行乳化石蜡过程中，需要使用90℃以上的热水熔融后进行乳化生产，能耗大。