專利名稱：一種超高固含量的石蠟乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用納米粒子協(xié)同穩(wěn)定的超高固含量石蠟乳液及其制備方法。
背景技術(shù)：
石蠟乳狀液在使用時(shí)無需熔融或溶解，具有抗酸，抗堿，耐硬水等優(yōu)良性能，并具備安全、高效、經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用在各行業(yè)中，如在人造板行業(yè)中用作防水劑；建筑行業(yè)上用作鋼筋混凝土的固化劑；造紙工業(yè)上用作紙漿施膠劑；橡膠、塑料行業(yè)作脫模劑等。市場(chǎng)上現(xiàn)有石蠟乳液固含量一般在50%以內(nèi)，其基本上是由小分子表面活性劑起穩(wěn)定作用形成的，這導(dǎo)致了現(xiàn)有石蠟乳液的性能并不完善，還存在一些問題，如石蠟乳狀液穩(wěn)定性不好、固含量低、粘度大，小分子表面活性劑用量大、有毒性、易起泡，對(duì)材料性能有負(fù)面影響等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種固含量高、穩(wěn)定性強(qiáng)、粘度低，且小分子表面活性劑用量少、起泡率低、毒性小的利用納米粒子協(xié)同穩(wěn)定的超高固含量石蠟乳液及其制備方法。本發(fā)明的超高固含量的石蠟乳液，其是由下述重量配比的組分組成
水30% 40% ；
石臘54% 65% ；
乳化劑2% 3% ；
雙親性納米粒子0. 59Tl% ；
聚乙烯醇或羥乙基纖維素 19T2% ；
所述乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚和/或甘油脂肪酸酯；所述雙親性納米粒子為采用硅烷偶聯(lián)劑或C12-C22的飽和脂肪酸進(jìn)行表面疏水改性的納米二氧化硅或納米氮化硅。所述硅烷偶聯(lián)劑為KH570、KH560或KH550。所述飽和脂肪酸為十六酸、十八酸或二十酸。所述聚乙烯醇聚合度在1700 2600之間，醇解度在80% 99%之間。所述改性納米二氧化硅或改性納米氮化硅的三相接觸角為60°、0°。本發(fā)明中的水作為連續(xù)相；石蠟作為分散相；乳化劑為小分子的表面活性劑，主要起乳化作用；雙親性納米粒子為改性的雙親性納米二氧化硅或改性的雙親性納米氮化硅，其是采用液相原位表面修飾技術(shù)，以疏水改性劑如硅烷偶聯(lián)劑、脂肪酸等對(duì)納米二氧化硅或納米氮化硅進(jìn)行表面疏水改性，改性后納米粒子兼具親水性和親油性，三相接觸角范圍為60°、0° ;改性方法可參見《中國粉體工業(yè)》中的“納米Si_3N_4陶瓷粉末的表面改 性與應(yīng)用” 一文。本發(fā)明中所述石蠟可以為全精煉石蠟、半精煉石蠟，優(yōu)選為半精煉石蠟包括56#半精煉石蠟、58#半精煉石蠟等。本發(fā)明中所述脂肪醇聚氧乙烯醚又名平平加0，屬于非離子型表面活性劑，包括平平加0-8，平平加0-9，平平加0-10，平平加0-15，平平加0-20，平平加0_25，平平加0_35，平平加0-35等。所述甘油脂肪酸酯包括甘油單油酸酯、甘油單硬脂酸酯等。本發(fā)明所述超高固含量石蠟乳液的制備方法，包括下述步驟
a).將石蠟在反應(yīng)釜中攪拌熔化，記為組份A；
b).取1/3配方量的水，將雙親性納米粒子溶于其中，配制成分散液，記為組份B;
c).將聚乙烯醇溶解于1/3配方量的水中，配制成溶液，再將其與組份B混合，得組份
C ； d).待反應(yīng)釜中組分A完全融化并形成透明液體后，向反應(yīng)釜中加入乳化劑，記為組份
D ；
e).向組份D中加入1/3配方量的水，攪拌分散均勻，記為組分E；
f).將組份C加入到組份E中，攪拌分散均勻，得乳液；
g).將乳液轉(zhuǎn)移至冷卻釜，攪拌降溫至30°C以下出料即可。所述步驟d)和f)中，混合反應(yīng)溫度保持在75 85°C之間。所述步驟b)、c)和e)中，配方水的溫度為75 85°C。所述石蠟的熔化溫度可以為9(T95°C。本發(fā)明所述石蠟乳狀液主要作為人造板防水劑使用，固含量的增加，有利于提高施蠟效果，同時(shí)也利于儲(chǔ)運(yùn)。本發(fā)明通過添加改性的雙親性納米粒子和高分子穩(wěn)定劑，與小分子表面活性劑協(xié)同穩(wěn)定石蠟乳狀液，制備出了固體石蠟的Pickering乳狀液，固含量可高達(dá)50_65%。其機(jī)理為選擇合適的表面改性劑對(duì)納米粒子進(jìn)行改性，使得納米粒子表面具備適當(dāng)?shù)挠H水親油性，利用改性后的納米粒子的界面自組裝效應(yīng)可吸附在分散相和連續(xù)相的界面形成保護(hù)層，抑制乳液液滴之間的聚并，達(dá)到有效穩(wěn)定乳液的作用；加入的高分子穩(wěn)定劑與雙親性納米粒子間通過靜電力，可起到協(xié)同效應(yīng)，提高乳化效果。目前已有文獻(xiàn)報(bào)道利用固體粒子氫 氧化鎂鋁乳化液體石蠟，但未見利用改性的納米粒子和高分子穩(wěn)定劑協(xié)同穩(wěn)定作用乳化固體石蠟制備超高固含量石蠟乳液(固含量為50-65%)。本發(fā)明通過添加改性的雙親性納米粒子和高分子穩(wěn)定劑，與小分子表面活性劑一起協(xié)同穩(wěn)定石蠟乳狀液，提高了石蠟乳狀液的固含量、增強(qiáng)了穩(wěn)定性、降低了粘度，減少了小分子表面活性劑用量、起泡率和毒性。本產(chǎn)品作為人造板防水劑使用，可明顯提高施蠟效果，同時(shí)也利于石蠟乳液的儲(chǔ)運(yùn)。本發(fā)明通過添加雙親性納米粒子和高分子穩(wěn)定劑，與小分子表面活性劑一起協(xié)同穩(wěn)定超高濃度的石蠟乳狀液，能達(dá)到以下效果
I、提高了石蠟乳狀液的固含量本發(fā)明所述乳液，固含量在50%飛5%之間。2、增強(qiáng)了石蠟乳狀液的穩(wěn)定性本發(fā)明所述乳液，靜置3個(gè)月不分層，在3000轉(zhuǎn)每分鐘轉(zhuǎn)速下離心15分鐘不分層，在5000轉(zhuǎn)每分鐘轉(zhuǎn)速下剪切10分鐘不破乳，而現(xiàn)常使用的石蠟乳液通常靜置I周即出現(xiàn)分層，離心30分鐘出現(xiàn)部分分層。3、降低了石蠟乳狀液的粘度本發(fā)明所述乳液，常溫下乳液的表觀粘度為200 350mPa s,低于現(xiàn)常使用的石臘乳液的粘度。4、減少了小分子表面活性劑即乳化劑的用量本發(fā)明所述乳液，小分子表面活性劑用量占乳液總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29T3%。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
100重量份的石蠟乳液中含40份水，55份56#半精煉石蠟，I. 8份平平加0_20，I. 2份甘油單油酸酯，I份KH570改性納米氮化硅(三相接觸角為78° 10° )，1份聚乙烯醇17-88。上述石蠟乳液的制備方法如下
a).將上述配比量的56#半精煉石蠟在反應(yīng)釜中于9(T95°C攪拌熔化，記為組份A;
b).取1/3配方量的80°C水，將KH570改性納米氮化硅溶于其中，配制成分散液，記為組份B ；
c).將聚乙烯醇17-88溶解于1/3配方量的80°C水中，配制成溶液，再將其與組份B混合，得組份C ;
d).待反應(yīng)釜中組分A完全融化并形成透明液體后，保持反應(yīng)釜溫度8(T85°C，向反應(yīng)釜中加入乳化劑平平加0-20和甘油單油酸酯，記為組份D ；
e).向組份D中加入1/3配方量的80°C水，分散速率為800轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌分散均勻，記為組分E ；
f ).將組份C加入到組份E中，保持反應(yīng)釜溫度8(T85°C，分散速率為800轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌分散均勻，得乳液；
g).將乳液轉(zhuǎn)移至冷卻釜，攪拌降溫至30°C以下出料即制得石蠟乳狀液其固含量為55%，常溫下乳液的表觀粘度為210 230mPa S。實(shí)施例2
100重量份的石蠟乳液中含35份水，60份56#半精煉石蠟，I. 8份平平加0_25，I. 2份甘油單硬脂酸酯，I份十八酸改性納米氮化硅(三相接觸角為70° 75° )，I份聚乙烯醇17-88。制備方法同實(shí)施例1，制得石蠟乳狀液固含量為60%，常溫下乳液的表觀粘度為220 250mPa S。實(shí)施例3
100重量份的石蠟乳液中含30份水，65份56#半精煉石蠟，I. 8份平平加0_25，I. 2份甘油單油酸酯，0.5份KH570改性納米二氧化硅(三相接觸角為81° 85° )，I. 5份羥乙基
纖維素。
制備方法同實(shí)施例1，制得石蠟乳狀液固含量為60%，常溫下乳液的表觀粘度為290 320mPa S。實(shí)施例4
100重量份的石蠟乳液中含35份水，60份56#半精煉石蠟，I. 8份平平加0_25，I. 2份甘油單硬脂酸酯，I份KH570改性納米氮化硅(三相接觸角為70° 75° )，I份聚乙烯醇
24-88。制備方法同實(shí)施例1，制得石蠟乳狀液固含量為60%，常溫下乳液的表觀粘度為230 260mPa sD實(shí)施例5
100重量份的石蠟乳液中含30份水，65份56#半精煉石蠟，3份甘油單硬脂酸酯，0. 5份十八酸改性納米氮化硅(三相接觸角為70° 75。)，I. 5份聚乙烯醇19-99。制備方法同實(shí)施例1，制得石蠟乳狀液固含量為55%，常溫下乳液的表觀粘度為250 280mPa S。實(shí)施例6
100重量份的石蠟乳液中含30份水，65份56#半精煉石蠟，3份平平加0_35，0. 5份KH550改性納米二氧化硅(三相接觸角為81° 85° ),1.5份羥乙基纖維素。制備方法同實(shí)施例1，制得石蠟乳狀液固含量為57%，常溫下乳液的表觀粘度為 230 250mPa S。
權(quán)利要求
1.一種超高固含量的石蠟乳液，其由下述重量配比的組分組成水30% 40% ；石臘54% 65% ；乳化劑2% 3% ；雙親性納米粒子O. 59Tl% ；聚乙烯醇或羥乙基纖維素 1°/Γ2% ；所述乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚和/或甘油脂肪酸酯；所述雙親性納米粒子為采用硅烷偶聯(lián)劑或C12-C22的飽和脂肪酸進(jìn)行表面疏水改性的納米二氧化硅或納米氮化硅。
2.如權(quán)利要求I所述的石蠟乳液，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑為ΚΗ570或ΚΗ550。
3.如權(quán)利要求I所述的石蠟乳液，其特征在于所述飽和脂肪酸為十六酸或十八酸。
4.如權(quán)利要求I所述的石蠟乳液，其特征在于所述聚乙烯醇聚合度在170(Γ2600之間，醇解度在80% 99%之間。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述超高固含量石蠟乳液的制備方法，其特征在于包括下述步驟a).將石蠟在反應(yīng)釜中攪拌熔化，記為組份A;b).取1/3配方量的水，將雙親性納米粒子溶于其中，配制成分散液，記為組份B；c).將聚乙烯醇溶解于1/3配方量的水中，配制成溶液，再將其與組份B混合，得組份C；d).待反應(yīng)釜中組分A完全熔化并形成透明液體后，向反應(yīng)釜中加入乳化劑，記為組份D ；e).向組份D中加入1/3配方量的水，攪拌分散均勻，記為組分E； f ).將組份C加入到組份E中，攪拌分散均勻，得乳液；g).將乳液轉(zhuǎn)移至冷卻釜，攪拌降溫至30°C以下出料即可。
6.權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟d)和f)中，混合反應(yīng)溫度保持在 75 85°C之間。
7.權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟b)、c)和e)中，配方水的溫度為 75 85。。。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超高固含量的石蠟乳液，其由水30%~40%；石蠟54%~65%；乳化劑2%~3%；雙親性納米粒子0.5%~1%；聚乙烯醇或羥乙基纖維素1%~2%組成；所述乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚和/或甘油脂肪酸酯；所述雙親性納米粒子為疏水改性的納米二氧化硅或納米氮化硅。本發(fā)明通過添加雙親性納米粒子和高分子穩(wěn)定劑，與小分子表面活性劑一起協(xié)同穩(wěn)定超高濃度的石蠟乳狀液，提高了石蠟乳狀液的固含量，增強(qiáng)了石蠟乳狀液的穩(wěn)定性，降低了石蠟乳狀液的粘度本發(fā)明所述乳液，常溫下乳液的表觀粘度為200～350mPa·s，低于現(xiàn)常使用的石蠟乳液的粘度，減少了小分子表面活性劑即乳化劑的用量。
文檔編號(hào)C08K13/06GK102702755SQ201210204108
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者夏茹, 田建國, 郝家寶 申請(qǐng)人:滁州斯邁特復(fù)合材料有限公司