稳定石蜡乳液的制备

王海霞，张帅，王然，官昊慧，周子渊，孙中元

（1.中国林业科学研究院华北林业实验中心 北京九龙山暖温带国家森林长期科研基地，北京 102300；2.烟台市森林资源检测保护服务中心，山东 烟台 264001）

由于乳化石蜡具有成膜均匀、使用操作方便等优点，被广泛应用于诸多行业，如用作环保防水剂［1］、建筑材料的添加剂［2］以及其他应用［3－5］等。因此，石蜡乳液的研制受到人们的广大关注。石蜡乳液是借助表面活性剂的定向吸附能力，在机械外力作用下形成均匀的含蜡水流体。目前，石蜡乳液的制备过程通过添加助乳剂对石蜡进行处理［6－9］，使其乳液制备工艺相对复杂，乳液组分增加。并存在乳液分散性差，稳定性不佳问题。因此，本实验采用非离子表面活性剂Span-80和Tween-80复配，制备稳定的石蜡乳液，并考察乳化剂选择以及其复配比例和乳化条件（乳化温度、搅拌速度）对乳液性能的影响，以此来确定石蜡乳液的最佳乳化剂及其复配比例和乳化条件。

1 实验部分

1.1 实验仪器

JJ-1型精密电动搅拌器（金坛市江南仪器厂）；KDM型调温电加热套（山东城华鲁电热仪器有限公司）、HC-3018R高速冷冻离心机（上海虔均科学仪器有限公司），EBS-500X实验室高剪切乳化均质机（上海易勒机电设备有限公司）。

1.2 实验药品

工业级58#石蜡（锦西炼厂），硬脂酸（北京化工厂），三乙醇胺（北京化工厂），吐温-80（北京化工厂），司班-80（北京化工厂）。

1.3 实验方法

先将称量好的石蜡放入四口烧瓶中，在调温加热套中溶化，待其全部溶化后，开动搅拌器，依次缓慢加入一定量的复配乳化剂，然后加入热水，先慢速搅拌使其混合均匀，混合均匀后在在温度为85 ℃下的乳化机中乳化，乳化反应45 min后，快速用冰冷却，温度降至室温时，将反应液倒出，即得石蜡乳液。

1.4 石蜡乳液性能检测

1.4.1 离心稳定性的测定

按GB 11543—89进行离心稳定测定，将乳液注入离心管中，在离心机中以4 000 r·min-1的转速离心15 min，观察是否分层。

1.4.2 分散性的测定

将乳状液滴入水中，观察其在水中的扩散速度，并参照农乳的标准作为参考确定分散等级，共分为五等级，一级最好，五级最差。一级最好，五级最差［10］。一级是在水中能迅速分散，且成带蓝色荧光云雾状稍加搅动后成蓝色或苍白色透明溶液；二级能迅速自动分散成蓝白色云雾状带荧光，稍加搅动成蓝色半透明溶液；三级为在水中呈白色云雾状或条状分散液，搅动后得乳白色稍带荧光的不透明乳液；四级为在水中呈白色微粒漂浮在水表面，搅动后仍能成为乳白色不透明的乳液；五级为在水中呈大颗粒浮在水面，搅动后虽能乳化，但立即发生分层且石蜡上浮。

2 结果与讨论

由于石蜡乳液是借助乳化剂的定向吸附能力，同时在机械外力的作用下才能形成均匀既含蜡也含水的流体。由此可知：乳化剂的选择对石蜡乳液稳定性影响较大，乳化条件中乳化速率和乳化温度对石蜡稳定性影响较大。因此，主要考察了乳化剂，乳化条件中的搅拌速度和乳化温度对石蜡稳定性的影响。

2.1 乳化剂的选择

乳化剂选用通常用能够溶于或分散于油相并且亲水疏水平衡值（HLB）为依据[11]，其值与原料蜡乳化所需的HLB值(9～12)相近，乳化剂的亲油基与蜡分子结构越相似，彼此间的亲合性就越好。以58＃石蜡为研究对象，根据前期探索性实验所得出：乳化剂用量一般为乳液质量的20%～25%，以及乳化水用量为乳液质量为70%～80%时乳化效果极佳的基础上，将选用乳化剂、乳化水和石蜡的用量分别为乳液质量的20%、70%和10%。乳化条件为搅拌速度为800 r·min-1，乳化温度为85 ℃，乳化时间为40 min，为了确定不同乳化剂对制得的乳液的乳化效果。考察了吐温-80（Tween-80）、司班-80（Span-80）、硬脂酸钠、三乙醇胺等常见乳化剂对石蜡的乳化效果，其结果如表1所示。

表1 不同乳化剂对乳液性能的影响

由表1可知，单一乳化剂制备的石蜡乳液易分层，乳化效果差，因此选用两种乳化剂进行复配。由span-80、Tween-80复配的乳化剂制得石蜡乳液稳定性、分散性较好，本实验选用Tween-80和Span-80作为复配乳化剂。

2.2 复合乳化剂的配比

乳化剂的复配比例根据公式：

其中：HLBs—蜡乳化所需的HLB值；

HLBA—司班-80的HLB值；

HLBB—吐温-80的HLB值；

a%—司班-80的比例。

从表2中可以看出：复配乳化剂的配比为3∶4制备出的乳液的稳定性好。

表2 不同乳化剂配比对乳液性能的影响

2.3 乳化条件的确定

2.3.1 乳化温度

稳定石蜡乳液的制备主要的影响因素之一为乳化温度，因此，通过测试在不同温度（75 ℃、80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃）下制备的石蜡乳液的稳定性、在水中的分散性，来确定其乳化效果极佳的乳化温度。

从表3中可以看出：乳化温度过低，乳化不彻底，乳化温度过高，乳化效果不太理想，同时，能耗相对较大乳化温度为85～90 ℃，所制得的石蜡乳液离心稳定性好。因此，选用乳化温度为85～90 ℃。

表3 不同乳化温度对乳液稳定性的影响

2.3.2 搅拌方式

由于混合乳液各组分时，搅拌速度不宜太快，太快会产生大量泡沫，不利用后期乳化，搅拌速度太慢，耗时浪费能源，乳化反应时需要搅拌速度快一些，因此，不同搅拌方式对乳液乳化效果见表4。

表4 不同乳化温度对乳液稳定性的影响

从表4中可以看出：在其他实验条件不变的情况下，搅拌方式采用先慢后快的搅拌方式制得的石蜡乳液稳定性好。

2.3.3 搅拌速度

乳液制备过程中，搅拌速度对其乳液稳定性也有一定的影响，因此分别考察不同的搅拌速度对其的影响。其结果见表5。

表5 不同搅拌速度对乳液稳定性的影响

从表5中可以看出：搅拌速度太低乳化效果不好，搅拌速度太高，容易产生泡沫。因此本实验选用搅拌速度为搅拌速度为先 200 r·min-1后800 r·min-1，制得的乳液的离心稳定性较好。

3 结 论

采用剂在油中法制备稳定的石蜡乳液，其乳化剂为Span-80和Tween-80复配乳化剂，复配比例为3∶4；乳化条件为：反应温度为85～90 ℃，搅拌方式为先慢后快，搅拌速度为先 200后800 r·min-1，制备的稳定的石蜡乳液，拟在植物越冬保护中应用，为其研究提供一定的理论基础。