从表 2 可知,当乳化剂用量为 4.0%时,所得乳液 为乳白色粗分散体系,平均粒径大,不稳定.6.4%和 7.2%时,所得乳液外观较好,稳定性都有提高,从有效 含量及成本上考虑,选择乳化剂用量为 6.4%.
表 2 乳化剂用量对乳液性能的影响
乳化剂用量 (%)
外观
平均粒径 离心稳定性 热稳定性
/nm
4.0
1 试验
2 结果与讨论
1.1 试剂及仪器 织物:40×40 半漂棉府绸. 试剂:聚乙烯蜡 6 100(熔点 110~115 ℃,昆山科宝
乐科技有限公司),平平加 O、乳液胶体保护剂 AP60(脂 肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂,浙江精业生化 有限公司),氢氧化钾、液体石蜡(工业级).
仪器:HX-T 型电子天平(慈溪天东仪器厂),DHG9243B5-Ⅲ型烘箱(上海新苗医疗器械制造有限公司), DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器(郑州长城科工 贸有限公司),YG026 型电子强力机(常州市大华电子 仪器有限公司),IR-16 型红外线高温染色机(香港弘 埔技术有限公司),JEM-2100F 场发射透射电子显微 镜(日本电子株式会社),BI-200SM 激光动态散射仪(美 国布鲁克海文仪器公司). 1.2 聚乙烯蜡超细微乳液的制备
Key words： polyethylene wax; micro-emulsion; emulsification; emulsifier
聚乙烯蜡是一种低分子质量的聚乙烯,其熔融粘 度很低,具有蜡的特性,一般聚合度为 100~300,数均
相对分子质量为 2 000~10 000.其化学性能稳定,手感 滑爽,耐磨性好,硬度高,在油墨、涂料、鞋蜡、纺织等行
关键词： 聚乙烯蜡; 微乳液; 乳化; 乳化剂 中图分类号: TQ630.4 文献标识码: B 文章编号: 1004－0439(2012)02－0032－04
Study on the preparation and properties of polyethylene wax ultrafine micro-emulsion
Abstract： Polyethylene wax micro-emulsion was prepared from polyethylene wax 6 100 by high tempera－ ture and high -pressure method in hermetic conditions. Influences of HLB number and dosage of emulsifier, emulsification time, temperature, pH, stirring speed and cooling conditions on the properties of polyethylene wax emulsion were investigated. Furthermore, the morphology, particle size and distribution of the emulsion were an－ alyzed by field emission-transmission electron microscope (FE-TEM) and laser dynamic light emission device (DLS). The results showed that the optimum emulsification condition was: HLB number was 14.8, the dosage of com－ pound emulsifier was 6.4%, and the wax was emulsified at 130 ℃ for 40 min with 60 r/min of stirring speed un－ der pH 8. The polyethylene wax ultrafine micro-emulsion with more than 40% of solid content, 50 nm of aver－ age particle size, good stability and dispersibility could be obtained under the optimum condition. The softness and fullness of the fabric treated with this kind of ultrafine micro-emulsion was obviously improved. Frictional re－ sistance of the fabric surface could be reduced, and the tailoring properties of the fabric could also be greatly im－ proved.
乳白色
分层
当天破乳
570
5.2
冷却后胶状 微分层 5 d 后破乳
130
6.4
黄色,透明
稳定
30 d 稳定
50
7.2
微黄,透明
稳定
30 d 稳定
40
2.1.3 乳化温度 从表 3 可以看出,随着温度的升高,乳液稳定性
增强,而且透明度提高,其粒径也随之变小,这说明聚 乙烯蜡乳液稳定性逐步增强,随着温度的进一步升高, 聚乙烯蜡乳液的粒径增大.可能原因是聚乙烯蜡的乳 化是乳化剂分子吸附在水-蜡界面上形成稳定牢固 的保护膜并建立稳定双电层的过程.从热力学上分析, 吸附是一个放热过程,升温不利于吸附过程的进行.但 是聚乙烯蜡融化需要温度高于其熔点,以便于它更好 地分散;另外,使用的乳化剂为非离子表面活性剂,当 乳化温度超过它们的浊点时,乳化剂会从溶剂中析出 而不发挥乳化作用.[6-8]从乳液外观、稳定性等方面考 虑,选择乳化温度为 130 ℃.
分散性:分为 5 个等级,1 级最好,5 级最差.[9-10] 利用透射电子显微镜观察乳液微粒的形态结构: 将未镀碳膜的 200 目铜网缓慢浸入乳液中数秒,取出, 在空气中晾干后将铜网放入透射电镜样品台上观察, 加速电压为 120 kV.选取合适的观察点,电脑自动采 集成像. 用激光动态散射仪测定乳液的平均粒径,测试条 件:温度 25 ℃,激光波长 638 nm,入射角 90°. 1.4 应用工艺 浸渍[聚乙烯蜡乳液 4%(owf)]→脱水(带液率100%) →预烘(90~100 ℃,3 min)→焙烘(150 ℃,2 min). 1.5 应用性能测试 按照美国 ASTM D3787-2001《纺织织物顶破强力 的标准试验方法等速牵引(CRT)钢球顶破试验》测试 织物的顶破强力;按照 GB/T 3923《织物断裂强力和断 裂伸长的测定》测试织物的断裂强力.
却,即可得到质量分数为 40%的聚乙烯蜡超细微乳液. 1.3 微乳液性能测试
离心稳定性:取乳液放入离心机中,以 3 000 r/min 离心处理 30 min,如果不破乳分层即为稳定性好.
热稳定性:在带塞密闭比色管中装一定量聚乙烯 蜡超细微乳液,然后在 60 ℃的恒温水浴锅中观察出现 破乳、泛黄变色的天数.[2]
第 29 卷第 2 期 2012 年 2 月
印染助剂 TEXTILE AUXILIARIES
Vol．29 No．2 Feb．2012
聚乙烯蜡超细微乳液的制备及其性能研究
钟少锋 1， 刘晓云 1， 傅越江 2， 吴幼泉 2， 王黎明 2， 吴仁妹 2， 黄小军 3
（1． 浙江工业职业技术学院纺织工程分院， 浙江绍兴 312000； 2． 浙江精业生化有限公司， 浙江杭州 311247； 3． 浙江大学高分子科学与工程学系， 浙江杭州 310027）
HLB 值
外观
平均5
乳白色
分层
当天破乳
680
13.8
乳白色
分层
当天破乳
560
14.3
冷却后胶状 微分层 5 d 后破乳
160
14.8
黄色，透明
稳定
30 d 稳定
50
15.5
冷却后胶状 微分层 5 d 后破乳
120
16.5
乳白色
分层
当天破乳
360
17.2
乳白色
分层
摘 要： 以聚乙烯蜡 6 100 为原料,采用直接高温高压法制备聚乙烯蜡微乳液;系统研究了乳化剂 HLB 值、乳化剂用量、乳化 时间、乳化温度、pH、搅拌速度等因素对聚乙烯蜡乳液性能的影响,并分别采用场发射透射电子显微镜(FE-TEM)和激光动态光散射仪 (DLS)等研究了乳液微粒形态、粒径及其分布.结果表明,适宜的乳化工艺条件:复合乳化剂的 HLB 为 14.8,复合乳化剂用量为 6.4%,乳 化时间为 40 min,乳化温度为 130 ℃,搅拌速度为 60 r/min,pH=8.在该条件下可制得固含量高达 40%、平均粒径为 50 nm、具有良好稳定 性和分散性的聚乙烯蜡超细微乳液,该乳液可以赋予织物柔软丰满的手感,减少织物表面摩擦阻力,显著改善织物的可缝纫性等.
当天破乳
480
注：聚乙烯蜡质量分数均为 40%.
选用聚乙烯蜡乳化剂时,HLB 值是首先要考虑的 一个因素.本文是平平加 O 与乳液胶体保护剂 AP60
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印染助剂
29 卷
复配而成的非离子型表面活性剂,此乳化剂的 HLB值 与聚乙烯蜡的 HLB 值较接近,同时还具有较高的浊点. 利用均匀设计软件进行配方设计,并用乳化剂乳化聚 乙烯蜡,考察复配乳化剂 HLB 值对聚乙烯蜡乳化效果 的影响.从表 1 可见,当乳化剂 HLB 值为 14.8 时,刚好 跟聚乙烯蜡的 HLB 值相匹配,乳化效果最佳. 2.1.2 乳化剂用量
采用直接高温高压密闭乳化法制备,即将水、表 面活性剂、聚乙烯蜡和其他添加物一次性加入压力反 应釜中,密闭后开始加热和搅拌.乳化一段时间后,冷