改性聚乙烯蜡乳液的制备_张建雨

改性聚乙烯蜡乳液的制备

张建雨1,颜涌捷1,杨孔盛1,Wan Chen2

(1.华东理工大学能源化工系,上海200237;2.N ew J e rsey Institute of Technolog y,U SA)

1　前　言

改性聚乙烯蜡乳液形成的蜡膜光泽高、硬度大、手感好且耐久性优良,可以替代昂贵的动植物蜡乳液而广泛用于皮革、地板、汽车、家具等上光领域,还广泛用于保鲜、造纸、纺织等领域[1～4],因此受到人们的广泛关注。

聚乙烯蜡分子疏水性较强,直接乳化非常困难。将一种或多种含氧官能团如—COO H、—O H、—CO—等引入聚乙烯蜡分子中,可使其亲水性及乳化性增强。因此首先对聚乙烯蜡进行改性再对其进行乳化而制备改性聚乙烯蜡乳液是一种重要的有效途径。

国外对改性聚乙烯蜡乳液研究较多的公司主要有美国的Alliedsig nal Inc.Stepan Co mpany、Eastm an Chemical Company、Petrolite Co rpo ra tion,德国的BASF和ST AHL公司,日本的精蜡公司、三井石化(株)等。

国内对改性聚乙烯蜡的乳化技术研究、报道得较少,应用领域也较少,目前主要用于生产各种上光剂如自亮型皮鞋油、皮夹克油、地板蜡、皮革涂饰剂和纺织柔软剂等[5,6],在其它方面的应用还有待于开发。本文重点考察了工业级改性聚乙烯蜡乳化液的制备条件。

2　实　验

2.1　主要试剂及仪器设备

改性聚乙烯蜡,工业级,福斯特石油化工厂生产;三乙醇胺,分析纯;硬脂酸,工业品(一级);失水山梨醇单硬脂酸酯(Spa n60),工业级;聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯(Tw een60),工业级;长链脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加),工业级;复合乳化剂YS-50,几种非离子型表面活性剂复合制品;复合乳化剂FL-101,几种非离子型表面活性剂复合制品;助乳化剂PJ-88,工业级;高剪切乳化机,上海威宇机电有限公司生产;人工智能温度控制仪,厦门宇光电子技术研究所生产。

2.2　试验方法

2.2.1　改性聚乙烯蜡的制备　改性聚乙烯蜡用氧化剂氧化法制备。聚乙烯蜡氧化改性可以将—COOH、—O H、—CO—等多种含氧官能团引入聚乙烯蜡分子中,使聚乙烯蜡乳化性能显著提高。聚乙烯蜡氧化改性的最终产物是一种复杂的混合物,主要成分包括有机羧酸、醇、醛、酮、酯等有机化合物。

试验用改性聚乙烯蜡的主要生产条件为:原料是高压聚乙烯蜡,氧化剂为空气,反应温度165℃,反应压力0.8M Pa,反应时间8h。产品主要性能:酸值30mg KO H/g,皂化值68mg KO H/g,滴点105℃。

2.2.2　改性聚乙烯蜡乳化液的制备　准确称取一定量的改性聚乙烯蜡、复合乳化剂和助乳化剂加入烧杯中,称取一定量的水放入另一只烧杯中。将二者同时加热,当两者温度达到要求以后,将水相慢慢加入油相烧杯中,同时启动高剪切乳化机进行乳化。乳化至规定的时间后测定乳化液的性能。

3　结果与讨论

3.1　乳化剂的影响

乳化剂是制备改性聚乙烯蜡乳液的主要影响因素,为此首先对所选的各种表面活性剂进行了考察,考察结果见表1。

经过试验发现,使用复合乳化剂FL-101制备的改性聚乙烯蜡乳液稳定时间可以超过1个月,而其它表面活性剂,乳化效果不佳,放置不足一个星期甚至不足一天就出现沉淀。因此对FL-101复合乳化剂进行了乳化条件的考察试验。

收稿日期:1999-03-19。

作者简介:张建雨,在职博士生,长期从事石油蜡生产工艺和特种蜡、合成蜡、石油沥青及炼油添加剂的研究工作。曾承担并完成省部级多项研究课题。

石　油　炼　制　与　化　工

2000年1月P ET RO L EUM P RO CESSIN G AN D P ET RO CHEM ICA LS第31卷第1期　

表1　不同乳化剂对乳化液性能的影响

乳化剂名称乳液粒子粗细稳定性Span60粗差

Span80较粗差

Tw een60较粗差

Tw een80较粗差

平平加较细较好

YS-50较细较好

FL-101细好

3.2　复合乳化剂FL-101用量的影响

在乳化时间30min,乳化温度95℃的条件下,考察了复合乳化剂加入量对乳液性能的影响,结果列于表2。

表2　FL-101加入量对乳化液性能的影响FL-101加入量/%乳液粒子稳定性

4粗大差

6粗大差

8较小较好

10小好

由表2可以看出,随着复合乳化剂FL-101加入量的增加,所制备的乳液粒子直径变小、乳液更加稳定。当复合乳化剂加入量为10%时乳化体系有好的稳定性,且粒子细小。因此乳化剂的适宜用量为10%左右。

3.3　乳化温度的影响

在复合乳化剂加入量为10%的条件下,考察了乳化温度对乳液性能的影响,结果见表3。

表3　乳化温度对乳化液性能的影响

温度/℃乳液粒子粗细稳定性

70粗差

80较粗差

90细较好

95细好

由表3可以看出,低温下不可能制备出满意的乳化液。当将乳化温度提高到95℃时,可制备出稳定的高质量的改性聚乙烯蜡乳液。

3.4　乳化时间的影响

在复合乳化剂加入量为10%,乳化温度为95℃的条件下,考察了乳化时间对乳液性能的影响。结果列于表4。

表4　乳化时间对乳化液性能的影响

乳化时间/min乳液粒子稳定性

5粗差

10较细较好

15细较好

30细好

40细好

由表4可知,较短的乳化时间,对乳液产品性能不利,不可能制备出稳定的乳液。当乳化时间大于15min时,可以得到满意的改性聚乙烯蜡乳液。

4　改性聚乙烯蜡乳液产品的性能

在试验的基础上,制备了稳定的乳白色改性聚乙烯蜡乳化液,其固体含量(质量分数)为40%;p H 值为7±1;乳液粒子直径范围为0.1～2μm;放置18个月以上未见分层;耐热性试验结果稳定。

5　结　论

采用复合乳化剂FL-101对改性聚乙烯蜡进行乳化,在乳化温度95℃,乳化时间为30min的条件下可以制备出乳液固含量40%、乳液粒子直径微小、p H为7、稳定性大于18个月的改性聚乙烯蜡乳液。改性聚乙烯蜡乳液在皮革、造纸、日化、农业、纺织等领域具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]　张建雨,朱丽实,徐建航.乳化型OP合成蜡的制备及其应用.

中国皮革,1998,27(10):20～21

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[3]　Blanch Coemulsification of oxidized polyethylene

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Pat Appl,U S5516822.1996

[4]　Cook Em ulsifiable linear polyeth ylene com positions and

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