非离子型乳化蜡的研究与应用进展

宋 刚

(宁夏兄弟包装材料有限公司，宁夏 吴忠 751100)

乳化蜡是借助非离子乳化剂的乳化作用，在机械外力作用下将石蜡、氧化聚乙烯蜡、微晶蜡、石蜡等分散在水中而形成的乳状液，具有成膜均匀、使用方便、安全高效的特点，广泛应用于制冷、皮革、汽车防护等行业[1-3]。按照所用乳化剂的不同，乳化蜡分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性离子型四种，其中非离子型乳化剂在水溶液中不发生电离，不易受到酸、碱和无机盐等的影响，所以由其制备的非离子型乳化蜡的稳定性高[4]。因此，本文主要介绍非离子型乳化蜡的研究和应用进展及发展趋势。

1 非离子型乳化蜡的研究与应用进展

1.1 组成成分

非离子型乳化蜡是利用非离子乳化剂的乳化作用将石蜡、氧化聚乙烯蜡、微晶蜡等分散在水中而得到，主要组分为蜡、非离子乳化剂和水。

(1)蜡

蜡可以提高纸张、木材等的防水性、耐刮擦性以及光泽度，是制备乳化蜡的基本原料。常见的蜡有石蜡、蜂蜡、巴西棕榈蜡、微晶蜡、氧化聚乙烯蜡等。石蜡来源广泛、价格便宜，广泛应用于造纸、皮革以及木材加工行业[4]；蜂蜡是质硬而略带韧性的蜡状固体，熔点为62～67 ℃[5]；巴西棕榈蜡是一种无定形、有光泽、质硬而韧的蜡状固体，是除少量粗制的小冠椰子蜡外熔点最高的商品蜡[6]；微晶蜡主要由正构烷烃、异构烷烃和带长侧链的环烷烃组成，具有硬度小、韧性好、受力情况下倾向于塑性流动、延伸度大、挠性好的特点[7]；氧化聚乙烯蜡是一种含有羧基、羟基等极性基团的改性蜡产品，不仅具有石蜡、聚乙烯蜡的可抛光性、自修复性和耐用性的特点，还具有无毒、无腐蚀性等优点[8]。

(2)非离子乳化剂

非离子型乳化蜡是多相分散体系，具有热力学不稳定性。为了获得稳定性高的非离子型乳化蜡，需要借助非离子乳化剂的乳化作用。非离子乳化剂能够显著降低油、水两相的表面张力，并在油、水两相界面上定向吸附形成具有一定强度的界面膜，是制备非离子型乳化蜡的关键组分。非离子乳化剂在水溶液中不电离，所以由它制得的非离子型乳化蜡不易受到酸、碱、盐的影响，稳定性高。

(3)水

在非离子型乳化蜡的制备中，水作为分散介质将蜡进行分散，并赋予乳液较好的流动性。同时，乳液的粒径大小及分布、稳定性等易受到钙、镁等离子的影响，所以选择去离子水作为分散介质。

1.2 研究进展

国外从20世纪50年代开始研发和使用乳化蜡，现已形成多品种的系列化产品。我国虽然发展较晚，与国外还有较大差距，但非离子型乳化蜡的研究进展迅速。

(1)非离子乳化剂直接关系到乳液的稳定性、粒径和乳化剂用量，是非离子型乳化蜡制备的关键。刘清泉等[9]以氧化聚乙烯蜡为原料，采用单一乳化剂制备非离子型氧化聚乙烯蜡乳液，确定了制备条件：乳化剂用量为氧化聚乙烯蜡的25%，助剂用量为乳化剂用量的5%，然而单一乳化剂的HLB值较难接近蜡的HLB值，乳化剂分子的亲油基与蜡结构间的亲和性弱，所以乳化剂通常选择两种或两种以上的乳化剂进行复配。付雪等[10]以58#石蜡为原料，采用复合乳化剂Span-80、Tween-80制得分散性为一级、平均粒径为1.36 μm的非离子型乳化蜡。李亚振等[11]以58#石蜡为原料，将Span-60、平平加O-20和PEG-100复配成复合乳化剂，制得稳定性、流动性和分散性较好的乳化蜡。郭泽军等[12]采用Span-80、Tween-80和硬脂酸对52#石蜡进行乳化制备稳定性高的乳化蜡。程振锋等[13]以氧化聚乙烯蜡为原料，采用复合乳化剂Span-80、Tween-60制得稳定性高、分散性好的非离子型乳化蜡。江金龙等[14]以58#石蜡为原料，采用复合乳化剂Span-80、Tween-80、硬脂酸和有机碱类助乳剂制备了稳定性高、分散性好的乳化蜡。

(2)非离子型乳化蜡的组分虽然较少，但组分的环保性对产品品质、生态环境均有重要影响。孙丽花等[15]采用OP-10对氧化聚乙烯蜡和石蜡混合物进行乳化以制备非离子型乳化蜡，然而OP-10在自然界中难以生物降解，对环境破坏较大，不符合化学工业的绿色发展方向。李凤艳等[16]采用复合乳化剂平平加-20、司盘-20、脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、司盘-85制备了非离子型乳化蜡，且配方组成中不含烷基酚聚氧乙烯醚等对环境不利的组分，对环境友好。

1.3 应用进展

非离子型乳化蜡是在非离子乳化剂的作用下将蜡分散在水中制得的特种蜡产品，可有效提高物品的耐水性、耐刮擦性和光泽度，具有使用方便、安全高效的优点，广泛应用于汽车上光、造纸、皮革和木材加工等领域。

(1)汽车行业

将石蜡、氧化聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡等分散在水中可形成均匀的分散体系，具有可抛光性、自修复性和耐刮擦性，可作为上光剂。王冬美等[17]以巴西棕榈蜡、蜂蜡、石蜡和表面活性剂为原料，采用非离子复配Ⅰ型乳化剂，在乳化时间为10 min，乳化温度为110 ℃，搅拌速度为1000 r/min的条件下制备了稳定性高的非离子型汽车上光蜡。吕路平[18]以58#石蜡为原料，采用非离子型复合乳化剂Tween-80、Span-80制备非离子型乳化蜡，并将其用作汽车上光剂。

(2)造纸行业

在造纸工业中，非离子型乳化蜡不仅可以提高纸张的防水性、耐刮擦性和光稳定性，还能增加纸面的光滑度，减少起毛。杨藏军等[19]以58#石蜡为原料，采用非离子型乳化剂吐温-20、司潘-40和硬脂酸在乳化温度为90 ℃，乳化时间为 40 min，搅拌速度为900 r/min的条件下制得稳定性高、分散性好的造纸用非离子型乳化蜡。

(3)木材加工行业

在木材加工行业，非离子型乳化蜡可以用于提高木材的防水性和防潮性。赵大伟[20]以58#石蜡为制备原料，采用非离子乳化剂Span-80、Tween-80和聚乙二醇制备木材浸渍用乳化蜡，结果表明非离子型乳化蜡的稳定性高、阻燃性好。谢桂军等[21]以马尾松、厚荚相思木材为研究对象，将配方优化的非离子型乳化蜡处理木材以增强尺寸的稳定性。远方等[22]采用Span-80、Tween-80制备了稳定好的木材处理用的非离子型乳化蜡。

(4)油气田开发

在油气田开发中，非离子型乳化蜡可以作为封堵材料以保护井壁。钱晓琳等[23]以石蜡和润滑油为原料，采用非离子乳化剂制备粒径小、流动性好的乳化蜡，并将其用于钻井中的封堵材料。

(5)其它

非离子型乳化蜡不仅可以应用于汽车行业、造纸行业、木材加工行业和油气田开发，还能用于纺织等行业[8]。

2 结 语

非离子型乳化蜡具有使用方便、安全高效的优点，广泛应用于造纸、汽车工业和木材加工等众多领域。随着这些行业的快速发展，普通非离子型乳化蜡产品已经不能满足相关行业的发展需要，所以面向不同领域的专用非离子型乳化蜡的研究与开发是重要的发展方向。同时，随着我国对环境保护的日益重视，含有易生物降解乳化剂的非离子型乳化蜡的研制也是发展重点。此外，非离子型乳化蜡的用途和应用领域应不断开发和拓展，促进其快速发展。