液体石蜡的乳化研究

液体石蜡的乳化研究
段月英;丛玉凤;黄玮;赵红丽;唐东;白双福;郭金鹏;高瞩
【摘要】以液体石蜡为原料,采用添加助剂的方法,制备了石蜡乳液。

探讨了乳化剂种类及其质量分数、乳化水质量分数、乳化温度、乳化时间等因素对乳化效果的影响。

结果表明,复配乳化剂乳化效果较好,各因素对乳化效果的影响程度依次为乳化水质量分数、乳化剂质量分数、乳化温度、乳化时间,确定最佳实验条件为：m (单甘脂)/m (Twee-80)=3∶4,乳化剂质量分数0.9%,乳化温度85℃,乳化时间50 min,乳化水质量分数62.0%,转速1100 r/min。

石蜡乳液的稳定性和分散性较好,密度符合要求。

%Paraffin emulsion was prepared from liquid paraffin by the means of adding coemulsifier.The effects of the emulsifie species and their dosages,water dosage,emulsifying temperature,and emulsifying time on the paraffin emulsion properties were studied.The results showed that composite emulsifiers could provide better performance for the paraffin emulsion.The influencing factors can be arranged in order:water dosage > emulsifier dosage > emulsifying temperature >emulsifying time.Stable paraffin emulsion can be prepared under the optimum conditions:m (glycerol monostearate )/m (Tween-80)=3∶4,emulsifier dosage
0.9%,emulsifying temperature 85 ℃,emulsifying time 50 min,water dosage 62.0%and stirring speed 1 100 r/min.The experimental result indicated that the liquid paraffin-emulsion had better stability density and dispersibility.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》
【年(卷),期】2016(036)005
【总页数】4页(P6-9)
【关键词】液体石蜡;助剂;复配乳化剂
【作者】段月英;丛玉凤;黄玮;赵红丽;唐东;白双福;郭金鹏;高瞩
【作者单位】辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001;辽河油田特种油开发公司，辽宁盘锦 124000;辽宁石油化工大学，辽宁
抚顺 113001
【正文语种】中文
【中图分类】TE626
液体石蜡又称白油或石蜡油，是一种无色、无味的有一定黏度的液体，主要来源于石油馏分中的低碳C10～C18正构烷烃系列，工业上主要用分子筛脱蜡生产液体
石蜡[1]。

液体石蜡具有良好的稳定性、黏度较低、易于乳化以及密度适中等优点[2]。

液体石蜡作为一种常用的化工原料中间体，可以制得很多特殊性能的产品，
如上光剂、农药乳化剂、润滑剂等[3]。

随着人们的不断研究，发现蜡乳液比液体
石蜡更具有优势，如蜡乳液能均匀成膜、覆盖性较好。

所谓蜡乳液是指石蜡和水在表面活性剂的作用下通过不断搅拌降低界面张力形成的O/W型分散体系[4]，因此，近年来人们对石蜡乳化工艺的研究不断推新，朱升干等[5]采用Tween-80和Span-80为主的复配乳化剂制备出性能好的石蜡乳液，欧阳瑞华[6]采用Tween
系列和Span系列复配乳化剂，制备出了粒径较小的石蜡乳液；付雪等[7]采用非
离子表面活性剂Tween-60和Span-60制备出粒径细小、稳定性好的石蜡乳液等，但乳化剂用量大，给进一步研究分离杂质带来麻烦。

随着科技的发展，人们不断探
索更好的原料及方法，史同瑞等[8]利用液体石蜡在多元醇助剂的条件下，加入质量分数1.5%的乳化剂制备出稳定的蜡乳液，可用作一些缓释药剂，方杰等[9]以液体石蜡为原料制备的蜡乳液对甲苯废气的吸收率可达96.53%。

由此可以推断，选择合适的乳化剂可以制备出各种不同性能的蜡乳液。

实验采用复配乳化剂单甘脂和Tween-80，通过添加助剂的方法，制备液体石蜡乳液，其蜡乳液油腻感小、无异味、外观无色，密度符合医用照影液体石蜡的要求，同时乳化剂用量小，后续处理简单。

1.1 试剂及仪器
液体石蜡，工业纯，武邑县炎威医用化工厂；十六醇(助剂)，分析纯，沈阳市试剂有限公司；单甘脂，优级纯，杭州金鹤来食品添加剂有限公司。

HX-6023 SYZ精密数显恒温水浴锅，山东荷泽华兴仪器有限公司；JJ-1型精密增力电动搅拌器，江苏大地自动化环保仪器厂。

1.2 实验方法
以石蜡乳液为体系，其中石蜡质量分数为32.0%，乳化水质量分数68.0%，乳化剂质量分数(乳化剂质量占石蜡和乳化水总质量的百分数)为0.9%，相对溶液称取一定质量的液体石蜡、助剂和乳化剂，并置于恒温水浴中加热至反应所需的乳化温度，将熔融的石蜡缓慢滴加到水中，恒温下反应，将转速调至1 100 r/min，搅拌45 min，冷却至25 ℃，得到石蜡乳液。

1.3 石蜡乳液性能测定方法
依据国家标准(GB/T 11543—2008)，在25 ℃下测定其稳定性和分散性，根据标准规定一级形成的乳液均匀性最好，五级有明显的两相分离，六级两相完全分离，均匀性最差；按照国家标准(GB/T 2540—81)进行液体石蜡乳液的密度测定，在25 ℃下测定实验数据。

2.1 乳化剂的筛选
液体石蜡属于高碳烷烃系化合物，不溶于水中且表面张力较固体大，需要选择合适的乳化剂才能乳化成所需乳液，制备出性能稳定的乳液[10]。

一般以HLB值(亲水-亲油平衡)为乳液选择依据，当HLB值在3～8时，可用作制备W/O型的乳液，当HLB值在8～18时，可用作制备O/W型乳液[11]。

为了达到实验要求，一般
需要多种乳化剂混合使用，根据混合乳化剂的加和特性，通过计算公式
HLB=∑(HLBi×wi)计算可得HLB值，其中HLBi是混合体系中某一表面活性剂的HLB值；wi为此种表面活性剂在混合体系的质量分数[12]。

通过对各类乳化剂进
行对比性研究，可获得性能稳定的O/W型石蜡乳液[13]，在复配乳化剂质量比为1∶1、石蜡质量分数为38.0%，乳化水质量分数为62.0%、乳化剂质量分数0.9%、乳化温度85 ℃、乳化时间45 min、转速1 100 r/min条件下进行实验，结果见
表1。

由表1可知，相比复配型乳化剂而言，单一乳化剂表面膜韧度低，导致石蜡乳液
密度较大，离心稳定性与分散性相对较差，然而复配乳化剂中的油溶基和水溶基间具有较强的协调作用力[14]，从而克服了以上问题。

为此，实验选择单甘脂与Tween-80为复配型乳化剂。

2.2 复配乳化剂的乳化效果考察
将单甘脂与Tween-80复配，在石蜡质量分数38.0%、乳化水质量分数62.0%、
乳化剂质量分数0.9%、乳化温度85 ℃、乳化时间45 min、转速1 100 r/min的条件下进行实验，考察复配乳化后蜡乳液的效果，结果见表2。

由表2可知，当HLB值为8～18时，可制出O/W型乳液，单甘脂与Tween-80
的配比不同，HLB值不同，制备出的蜡乳液稳定性、分散性、密度相差很大；HLB值为11.42时，乳液未分层且分散性为一级，密度0.926 0为最小。

考虑到
自身实验所需的条件和预期的目的，应选择m(单甘脂)/m(Tween-80)为3∶4。

2.3 正交实验设计
在大量实验的基础上，采用质量比为3∶4的单甘脂与Tween-80复配乳化剂对液体石蜡进行乳化，以乳液密度作为石蜡乳液的乳化效果评价指标，根据乳化剂质量分数、乳化温度、乳化时间、乳化水质量分数等因素，设计了L16(44)四因素四水平的正交试验，因素与水平见表3，正交实验的结果见表4。

由表4极差分析可知，乳化水质量分数对乳化反应起主要影响，乳化剂质量分数
次之，乳化温度影响较小，乳化时间影响最小。

乳化水质量分数过大时，乳液不能达到油水平衡，导致产物稳定和分散性不好，且水的密度较蜡的密度大，两者混合乳液密度大，但乳化水质量分数过小时，也不能很好地乳化，易形成糊状液且有很多气泡不断冒出，因此选择乳化水质量分数为62.0%最佳。

当乳化温度为80～
90 ℃时，形成的石蜡乳液稳定性和分散性较好；随乳化温度升高，密度变小，但
当乳化温度大于90 ℃时继续升高乳化温度，达到水的沸点后，水在反应器中不断回流，影响了反应液中水蜡的正常比例，石蜡乳液的乳化效果变差甚至出现糊状液体，当温度为80 ℃时，乳液稳定性和分散性可以达到二级，但乳液的密度大。

综合以上因素，最佳乳化温度选择85 ℃。

一般情况下乳化剂对石蜡乳液的影响较大，但本实验选用的复配乳化剂混合密度较小，且用量少，相对本实验的评价指标影响较小。

乳化剂的质量分数太小时不能降低油水相界面张力，乳化效果较差，质量分数太大会使乳液产生气泡影响乳液的稳定性，因此选择乳化剂质量分数为0.9%最佳。

乳化时间对乳液影响最小，乳化时间短，反应物不能充分接触，乳化效果不充分，乳化时间太长，乳液不均匀，粒径会变粗，而且浪费有效的资源，选择50 min为最佳。

因此，最佳因素组合A3B3C4D2，得出最佳实验条件为m(单甘
脂)/m(Tween-80)为3∶4、转速1 100 r/min，乳化剂质量分数为0.9%、乳化水质量分数62.0%、乳化温度为85 ℃、乳化时间为50 min。

2.4 蜡乳液的性能
在乳化剂单甘脂与Tween-80的质量比为3∶4、乳化剂质量分数0.9%、乳化水
质量分数62.0%、乳化温度85 ℃、乳化时间50 min、搅拌转速1 100 r/min的
条件下制备液体石蜡乳液，其主要性能指标见表5。

从表5可以看出，实验制备的乳液无异味，白色，分散性和稳定性好且密度小，符合医用液体石蜡乳液的要求。

(1)采用普通搅拌的方法制备石蜡乳液，由实验结果得到复配的乳化剂比单一的乳
化剂更能满足实验预期目的，在有少量助剂的协同下，可得到分散性为二级、离心稳定性好、密度符合要求的石蜡乳液。

(2)影响石蜡乳液制备的主要因素及其影响程度大小依次为：乳化水质量分数、乳
化剂质量分数、乳化温度、乳化时间，制备乳液最佳的条件为：条件组合为
A3B3C4D2，m(单甘脂)/m(Tween-80)为3∶4，转速1 100 r/min，乳化剂质量分数为0.9%，乳化水质量分数为62.0%，乳化温度为85 ℃，乳化时间为50 min。

【相关文献】
[1] 梁文平.乳化液科学与技术基础[M].北京：科学出版社，2001:56-68.
[2] 郑立辉，盛奎龙，潘金亮.石油蜡的生产及深加工[M].北京:化学工业出版社，2008:126-180.
[3] Hikmet C I, Joerg F F, Etibar H I, et al. Thermal and magnetic peculiarities of metal-containing carbon nano-phase formed in the reaction of fine-dispersed aluminium with dichloretha in the paraffin medium[J].Journal of Materials Science and
Engineering,2012,2(2):196-202.
[4] 赵国玺.表面活性剂物理化学[M].北京：北京大学出版社，1991:24-26.
[5] 朱升干，朱春燕，郑典模．非离子型蜡乳液的制备工艺[J].化工中间体，2010,14(4):55-59.
[6] 欧阳瑞华.石蜡乳化工艺的研究[J]．当代化工，2010,39(3):229-232．
[7] 付雪，诸林，朱蠡庆.改性石蜡的乳化研究[J].西南石油大学学报，2013,35(2):158-163.
[8] 史同瑞，王爽，朱丹丹，等.液体石蜡乳的制备及稳定性试验[J].中国兽药杂志，2014,48(1):31-34.
[9] 方杰，王力.液体石蜡乳化液的制备及对甲苯废气的吸收性能研究[J].安全与环境学报，
2012,12(1):85-88.
[10] 焦学瞬，贺明波.乳化剂与破乳剂性质、制备与应用[M].北京:化学工业出版社，2007:149-151.
[11] 黄玮，李长征.氧化蜡制备皮革用蜡[J].辽宁石油化工大学学报，2007,27(3):4-6.
[12] 王世英,李祥高,刘东志.表面活性剂化学[M].北京：化学工业出版社,2010:32-33.
[13] 付雪，诸林，刘娟，等.无助乳化剂的非离子型石蜡乳液的制备[J].石油化工，2013,42(9):967-
972.
[14] 孙志仁,任德呈.石蜡微乳液的研制[J].华东理工大学学报，1999，25(3):309-311.。