本发明属于硬脂酸锌技术领域，特别涉及一种水性硬脂酸锌乳液及其制备方法与应用。
背景技术：
硬脂酸锌乳液由于有多样化的理化特性，已在塑料、水性涂料、建筑、造纸、颜料、日用化学品等诸多重要领域获得广泛而重要的应用，并且不断地有新的应用途径被开发出来。
水性硬脂酸锌在国内的市场潜力很大，现在国内的水性硬脂酸锌，90％是进口日本或德国的，价位高，质量较好。国内生产厂家的水性硬脂酸锌质量太差，很难销售。
中国专利CN102102312B公开了一种水性硬脂酸锌分散液及其制备方法。其制备方法是：生产时先按一定配比将硬脂酸锌、乳化剂A、乳化剂B、助剂、分散剂、消泡剂、杀菌剂和水加入到高压反应釜中，密封后加热升温至140～180℃，恒温搅拌1小时，然后快速冷却至室温，即可得到目标产品。该制备硬脂酸锌的方法需要高温高压，操作复杂，费时费力。
中国公开文本CN103388284A公开了一种水性硬脂酸锌乳液及其制备方法。其制备方法是：按最佳重量份数选取去离子水加进分散机内，升温至60～80℃，然后在搅拌状态下加入润湿分散、乳化剂、交联剂、杀菌剂、悬浮剂，搅拌使其分散乳化，恒温30～40分钟，然后加入水性消泡剂，使液体中的泡沫迅速消掉，再在搅拌状态下加入硬脂酸锌，恒温40～60分钟，使硬脂酸锌完全乳化分散于体系中，然后进行研磨，研磨到粒径为0.5～1微米，停止研磨，出料包装。该制备方法需要加热保持恒温，对于工业生产来说，操作复杂，成本高，不利于工业化应用。
中国公开文本CN103266534A公开了一种水性硬脂酸锌分散液及其制备方法。其制备方法是：首先在反应釜中加入水，在机械搅拌下依次加入分散剂、乳化剂和硬脂酸锌，再利用管线式剪切机进行高速搅拌20～60分钟，使反应釜中的物料完全乳化、分散；然后再加入消泡剂和防腐剂，机械搅拌10～25分钟；卧式砂磨机内研磨10～20分钟，再经超声波振动筛过滤，即得到硬脂酸锌水性分散液。该制备方法采用的阴离子型表面活性剂，产品有较多气泡，并且超声振动不适合工业生产。
中国公开文本CN103711034A公开了一种超细硬脂酸锌水性分散液及其制备方法。其制备方法是：将硬脂酸、部分乳化剂和水的混合物加热至硬脂酸熔点以上进行预分散；加入水、余下乳化剂和分散剂进行硬脂酸的转相，然后分散20～30分钟直至硬脂酸形成均匀分散液；将氧化锌、水和分散剂进行混合得氧化锌分散液；将上述硬脂酸分散液加入到氧化锌分散液中在低于硬脂酸熔点的温度下反应2小时，之后加入杀菌剂，消泡剂后即可得到目标产品。该制备方法较为复杂，需要持续加热，并且制备的硬脂酸锌乳液会含有较多氧化锌或者硬脂酸，乳化不均匀，稳定性较差，乳液易于沉降，不易于存储。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种水性硬脂酸锌乳液。该水性硬脂酸锌乳液的粒径较小、固含量高、气泡少、性能稳定。
本发明另一目的在于提供上述的水性硬脂酸锌乳液的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述水性硬脂酸锌乳液在橡胶、塑料、涂料、热敏纸、化妆品等行业的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种水性硬脂酸锌乳液，其由以下质量分数的组分组成：
上述的各个组分的质量分数之和为100％。
所述的乳化剂为非离子型乳化剂。
优选的，所述的乳化剂为聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、丙二醇嵌段聚醚、壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。
非离子型乳化剂在乳化过程中不易产生气泡，并且当选择适合的HLB值的，特别是HLB值大于等于13的非离子型乳化剂，如，聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、丙二醇嵌段聚醚和脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种，能使得乳化均匀，更容易形成水包油型乳液。
所述的分散剂可为丙烯酸铵盐、多元胺酰胺的羧酸盐、烷基铵盐共聚物和聚羧酸钠盐中的至少一种。
所述的消泡剂为聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸脂消泡剂、硅酮消泡剂中的至少一种。
优选的，所述的消泡剂优选为聚硅氧烷消泡剂。
所述的防腐剂为二羟甲基二甲基乙内酰脲、卡松、苯甲酸及苯甲酸钠、丙酸及其盐类的至少一种。
一种上述的水性硬脂酸锌乳液的制备方法，包括以下步骤：
在搅拌条件下将分散剂、乳化剂和硬脂酸锌加入到水中，高速搅拌，然后再加入消泡剂和防腐剂，混合，碾磨，得硬脂酸锌乳液。
所述的搅拌条件指搅拌速度为1500～2500r/min。
所述的高速搅拌指以10000～15000r/min的速度搅拌120～180分钟。
优选的，所述的高速搅拌是指用胶体乳化器高速搅拌。
所述的混合是指机械搅拌混合30～60分钟。
所述的碾磨是指碾磨30～50分钟。
优选的，所述的碾磨指用胶体磨机碾磨。
所得的水性硬脂酸锌乳液的粘度范围为100～200mPa·S，粒径范围为 0.3～0.8μm，固含量为38～53wt％。可作为脱模剂、保色剂、润滑剂、隔离剂等应用在橡胶、塑料、涂料、热敏纸、化妆品等行业。
本发明的机理为：
乳化剂可以降低被乳化的两种液体的表面张力，选用合适的乳化剂及乳化剂用量，可以使制备得到的硬脂酸锌乳液的稳定性提高。本发明优选用HLB值大于13的非离子型乳化剂，能使得乳化均匀，更容易形成水包油型乳液，相对于现有技术也能产生较少量的气泡；选用的分散剂在该体系中具有良好的润湿分散和增容作用；同时通过自然乳化、辅助的机械乳化以及合适的其他助剂可以得到气泡较少、乳液稳定、固含量高的水性硬脂酸锌乳液。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
1、本发明的硬脂酸锌乳液的制备方法，工艺简单，易于操作，不需要高温高压等复杂条件，有利于降低生产成本。
2、本发明制备的水包油型硬脂酸锌乳液，外观为白色乳液，粘度较小，在高转速离心下不分层，长时间(-5～50℃)环境下放置仍能保持性能稳定。
3、本发明制备的水性硬脂酸锌乳液，无毒无味，符合绿色化学生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂均可从市场购得。
实施例1
在反应釜中加入122克去离子水，在1800r/min的机械搅拌下加入10克聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯(江苏省海安石油化工厂)、6克丙烯酸铵盐(东莞市力胜化工有限公司，BYK-154)以及60克硬脂酸锌(石家庄市德塑助剂有限公司)，再利用胶体乳化器以10000r/min的搅拌速度，高速搅拌150分钟，使物料完全乳化；稍后再加入0.4克聚硅氧烷消泡剂(广州市腾唐化工有限公司，T2-205)以及0.4克二羟甲基二甲基乙内酰脲(广州花之王化工有 限公司)。继续机械搅拌50分钟；所得物料用胶体磨机研磨30分钟，出料即可得到固含量为38wt％，粘度为100mPa·S，平均粒径为0.4μm的硬脂酸锌乳液。制备的硬脂酸锌乳液在高转速离心下不分层，在-5℃下长时间放置仍能保持性能稳定。
实施例2
在反应釜中加入115克去离子水，在2000r/min的机械搅拌下加入12克丙二醇嵌段聚醚(江苏省海安石油化工厂)、8克多元胺酰胺的羧酸盐(东莞市力胜化工有限公司)以及63克硬脂酸锌(石家庄市德塑助剂有限公司)，再利用胶体乳化器以11000r/min的搅拌速度，高速搅拌120分钟，使物料完全乳化；稍后再加入0.6克丙烯酸脂消泡剂(广州市腾唐化工有限公司，T2-1501)以及0.6克卡松(广州穗欣化工有限公司，LH-1)，继续机械搅拌30分钟；所得物料用胶体磨机研磨40分钟，出料即可得到固含量为42wt％，粘度为120mPa·S，平均粒径为0.5μm的硬脂酸锌乳液。制备的硬脂酸锌乳液在高转速离心下不分层，在10℃下长时间放置仍能保持性能稳定。
实施例3
在反应釜中加入160克去离子水，在2200r/min的机械搅拌下加入21克壬基酚聚氧乙烯醚(江苏省海安石油化工厂)、15克聚羧酸钠盐(东莞市力胜化工有限公司)以及100克硬脂酸锌(石家庄市德塑助剂有限公司)，再利用胶体乳化器以12000r/min的搅拌速度，高速搅拌120分钟，使物料完全乳化；稍后再加入1.2克聚硅氧烷消泡剂(广州市腾唐化工有限公司，T2-205)以及1.2克苯甲酸钠(广州市昌乐贸易有限公司)，继续机械搅拌40分钟；所得物料用胶体磨机研磨40分钟，出料即可得到固含量为46wt％，粘度为130mPa·S，平均粒径为0.6μm的硬脂酸锌乳液。制备的硬脂酸锌乳液在高转速离心下不分层，在20℃下长时间放置仍能保持性能稳定。
实施例4
在反应釜中加入155克去离子水，在2400r/min的机械搅拌下加入21克脂肪酸聚氧乙烯醚(江苏省海安石油化工厂)、18克多元胺酰胺的羧酸盐(东莞市力胜化工有限公司)以及102克硬脂酸锌(石家庄市德塑助剂有限公司)，再利用胶体乳化器以13000r/min的搅拌速度，高速搅拌140分钟，使物料完全乳化；稍后再加入1.5克聚硅氧烷消泡剂(广州市腾唐化工有限公司，T2-205)以及1.5克二羟甲基二甲基乙内酰脲(广州花之王化工有限公司)，继续机械搅拌50分钟；所得物料用胶体磨机研磨40分钟，出料即可得到固含量为48wt％，粘度为150mPa·S，平均粒径为0.4μm的硬脂酸锌乳液。制备的硬脂酸锌乳液在高转速离心下不分层，在30℃下长时间放置仍能保持性能稳定。
实施例5
在反应釜中加入186克去离子水，在2500r/min的机械搅拌下加入32克脂肪酸聚氧乙烯醚(江苏省海安石油化工厂)、28克烷基铵盐共聚物(东莞市力胜化工有限公司)以及148克硬脂酸锌(石家庄市德塑助剂有限公司)，再利用胶体乳化器以15000r/min的搅拌速度，高速搅拌120分钟，使物料完全乳化；稍后再加入2.4克聚硅氧烷消泡剂(广州市腾唐化工有限公司T2-205)以及2.0克卡松(广州穗欣化工有限公司，LH-1)，继续机械搅拌30分钟；所得物料用胶体磨机研磨30分钟，出料即可得到固含量为53wt％，粘度为200mPa·S，平均粒径为0.8μm的硬脂酸锌乳液。制备的硬脂酸锌乳液在高转速离心下不分层，在40℃下长时间放置仍能保持性能稳定。
实施例6
在反应釜中加入224克去离子水，在2500r/min的机械搅拌下加入45克脂肪酸聚氧乙烯醚(江苏省海安石油化工厂)、40克烷基铵盐共聚物(东莞市力胜化工有限公司)以及190克硬脂酸锌(石家庄市德塑助剂有限公司)，再利用胶体乳化器以15000r/min的搅拌速度，高速搅拌120分钟，使物料完全乳化；稍后再加入3.5克硅酮消泡剂(广州市腾唐化工有限公司)以及2.5 克丙酸及其盐类防腐剂(广州花之王化工有限公司)，继续机械搅拌30分钟；所得物料用胶体磨机研磨30分钟，出料即可得到固含量为55.2wt％，粘度为200mPa·S，平均粒径为0.3μm的硬脂酸锌乳液。制备的硬脂酸锌乳液在高转速离心下不分层，在50℃下长时间放置仍能保持性能稳定。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。