木材加工用乳化石蜡及其制备方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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°C，水相温度应高于油相2_5°C。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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°C以上的热水熔融后进行乳化生产，能耗大。
[0011] 中国专利CN1611159公开了一种防水型乳化石蜡在纤维板生产中的应用，以石蜡 为原料，加入特定配比的乳化添加剂和水进行乳化。乳化石蜡用作防水剂时，在生产纤维 板、刨花板等木材加工干燥过程中，即在100-180°C温度下，乳化添加剂中的亲水成分全部 自然分解，消除了乳化添加剂中亲水成分对防水性能的影响，达到纤维防水的目的。该专利 使用的有机溶剂在高温下挥发时易燃易爆，一方面使生产过程存在很大安全隐患，另一方 面是环境污染严重，危害较大。
[0012] 中国专利CN101597482A公开了一种中密度纤维板用乳化石蜡的制备方法，该发 明以十二烷基硫酸钠、司盘-60、单甘脂为乳化剂，平平加0 (脂肪醇聚氧乙烯醚)、吐温-80 为催化剂，聚乙烯醇为胶体保护剂，将上述各组分混合对固体石蜡进行乳化得到乳化石蜡。 该专利所用十二烷基硫酸钠等亲水性强的表面活性剂残存在纤维板中会对纤维板的防水 性能产生严重影响。
[0013] 中国专利CN102391837A公开了一种低成本纤维板用防水剂生产方法及施加工 艺。该发明以十二烷基硫酸钠为乳化剂，在三乙醇胺、氨水存在下分5次加入热水和固体石 蜡和硬脂酸乳化，得到纤维板用防水剂。该专利所述防水剂中的十二烷基硫酸钠为强亲水 性表面活性剂，使用时可残留在纤维板中会对纤维板的防水性能产生严重影响，同时该防 水剂的施加工艺为与熔融石蜡混合使用，只能部分替代固体石蜡，不能全部替代固体石蜡。
[0014] 中国专利CN103146000A公开了一种乳化石蜡的制备方法，该发明以固体石蜡，吐 温-80,司盘-60, 30%浓度的氢氧化钠和水为原料，在特定条件下分两次加水制备乳化石 蜡。该发明使用氢氧化钠调节PH值，制得的乳化石蜡遇到酸性介质容易破乳析出，而且乳 液稳定性差。
[0015] 中国专利CN103146204A公开了一种防水纤维板生产使用的乳化石蜡及其制备方 法，该方法以亲水性较弱的聚醚和/或酚醚为乳化剂，以聚乙烯醇缩甲醛为胶体稳定剂，采 用一步法自乳化制得乳化石蜡。该发明制得的乳化石蜡颗粒较大，在300um左右，稳定性和 分散性较差。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的是提供一种制造工艺简单、乳化效果好，制得的乳化石蜡无毒无味、 稳定性好、抗酸、抗碱、防水性能好且能完全替代固体石蜡的木材加工用乳化石蜡，本发明 同时提供了其制备方法。
[0017] 本发明所述的木材加工用乳化石蜡由石蜡、复合乳化剂和水制备而成；所述复合 乳化剂为司盘类表面活性剂、吐温类表面活性剂、烷基酚聚氧乙烯醚和醇的混合物。
[0018] 其中，司盘类表面活性剂优选司盘40、司盘60或司盘80,更优选司盘60 ;吐温类 表面活性剂优选吐温40、吐温60或吐温80,更优选吐温60,烷基酚聚氧乙烯醚优选0P-10 辛基酚聚氧乙烯醚，醇优选乙二醇。水为自来水或去离子水，优选去离子水。石蜡为全精制 石蜡或半精制石蜡。
[0019] 该乳化石蜡由以下质量份数的原料制得：石蜡30-60份；复合乳化剂6-15份；水 25-55 份；
[0020] 复合乳化剂组成如下：
[0021] 司盘类表面活性剂 1.8-4.5份； 吐温类表面活性剂 2.4-6份； 烷基酚聚氧乙烯醚 1.2-3份； 醇 0.6-1.5 份。
[0022] 所述的木材加工用乳化石蜡的制备方法，包括以下步骤：
[0023] (1)将1. 8-4. 5质量份司盘类表面活性剂、2. 4-6质量份吐温类表面活性剂、1. 2-3 质量份烷基酚聚氧乙烯醚和〇. 6-1. 5质量份醇混合均匀，得到复合乳化剂；
[0024] (2)将30-60质量份石蜡放入反应釜中加热熔融，温度在60-85°C时，加入6-15质 量份复合乳化剂，在600-1200r/min速度下搅拌，混合均匀；
[0025] (3)在600-1200r/min的搅拌速度下，加入5-10质量份的60-85°C的水，搅拌 2-10min，形成 W/0 相；
[0026] (4)继续加入10-20质量份的60-85°C水，600-1200r/min的速度搅拌8-20min，形 成0/D液晶相；
[0027] (5)继续加入10-25质量份的60-85°C的水，600-1200r/min的速度搅拌10-30min， 形成稳定的o/w相乳液。
[0028] 步骤（2)、（3)、（4)、（5)所述温度为 60-85°C，优选 75°C;搅拌速度 600-1200r/min， 优选800r/min ;步骤（3)、（4)、（5)所述的搅拌时间总计20_60min，优选30_50min，更优选 40min〇
[0029] 本发明中：
[0030] 乳化剂的选择是制备高质量乳化石蜡的关键。石蜡乳化的HLB范围在9?13,本 发明所述复配乳化剂的HLB值在10?11之间能够使石蜡得到很好的乳化