木材浸渍用阻燃型石蜡乳液的研制

上传者：陈宝根
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上传时间：2015-04-21
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木材浸渍用阻燃型石蜡乳液的研制

Science and Technology & Innovation┃科技与创新

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木材浸渍用阻燃型石蜡乳液的研制

赵大伟

（西南林业大学，云南昆明 650224）

摘要：利用表面活性剂司班80和吐温80作为乳化剂，聚乙二醇（600）为助乳化剂，磷酸氢二铵、硼酸和硼砂为阻燃剂对58＃固体石蜡进行乳化研究，制备了具有阻燃性能的石蜡乳液。考察了乳化剂HLB值、乳化剂的用量、阻燃剂的用量和蒸馏水用量等对石蜡乳液性能的影响。结果表明，最佳的乳化工艺条件是HLB值为10，乳化剂用量为6%，阻燃剂用量为6%，蒸馏水用量为70%，其所制备的阻燃型乳化石蜡性能较好。关键词：阻燃性；石蜡乳液；乳化剂；性能

中图分类号：TE626.8+8 文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）06－0001－02 乳液石蜡是石蜡和水在乳化剂作用下通过机械搅拌制得的水包油型乳液，连续相是水，分散相是石蜡。石蜡乳液应用于造纸、皮革、木材加工和改性、纺织、园艺等领域。国内已经有学者在纤维板成型过程中加入石蜡乳液，它可以起到防水、防潮的作用。与直接加入石蜡相比，它既可以降低成本，又可以提高板材的质量。 1 实验部分 1.1 仪器与试剂

XM-J可调搅拌器，常州澳华仪器有限公司；HH-2数显恒温水浴锅，金坛市富华仪器有限公司；JJ200型精密电子天平，美国双杰兄弟（集团）有限公司—常熟双杰测试仪器厂。58＃工业级全精炼石蜡，上海炼油厂；蒸馏水，自制；吐温80、司班80、硼酸、硼砂、磷酸氢二胺，化学纯，天津市风船化学试剂科技有限公司；聚乙二醇600，化学纯，广东光华化学厂有限公司。

1.2 阻燃型石蜡乳液制备方法

该实验采用剂在油相法。将乳化剂加入油相，再加入水，直接制得 W/O 型乳状液。如果想要得到 O/W 型，则要继续加水，直至发生变型，由内相转至外相，使亲水性、亲油性达到适当平衡转相后再乳化，这样做往往比直接乳化效果更好。 1.3 阻燃型石蜡乳液性能测试 1.3.1 静置稳定性

按GB 11543—2008进行静置稳定性测试。将石蜡乳液装在具塞磨口玻璃瓶中，常温放置30 d，观察其稳定性。稳定性分为6个等级，一级最好。 1.3.2 分散性

分散性分为5个等级，一级最好，五级最差。 1.3.3 可稀释性

从石蜡乳液的用途可以看出，绝大数乳化石蜡是为了便于运输、易于储存，而商品乳化蜡往往是固含量较高的浓乳状液，用户使用前根据需要自行稀释。因此，作为O/W型乳化蜡应该易于用水稀释成均匀的乳状液。 1.3.4 黏度

按GB 265—88，采用NDJ-1型旋转式黏度计在常温下按照要求测量石蜡乳液的黏度大小。 2 结果与讨论：因子与水平确定

该实验对HLB值（表面活性剂的亲水、亲油值）、复配乳化剂、蒸馏水和阻燃剂加入量，采用L9（34）正交试验来确定配方各因子水平的最佳值。 2.1 复配乳化剂的HLB值

本文采用复配乳化剂来制备阻燃型石蜡乳液，并且对乳液的性能进行考察。复配乳化剂的 HLB值与石蜡乳液的HLB值相匹配时，才能制得比较稳定的乳化石蜡——石蜡乳液所需的

HLB值一般为10～14. 2.2 复配乳化剂加入量

乳化剂的使用量对最终石蜡乳液的稳定性影响最大。这是因为要使两个极性相反的水与石蜡形成石蜡乳液，就必须克服分子间的作用力，界面上必须形成一定强度的膜，在两种极性相反的物质之间架起连接的桥梁，而乳化剂在其中就起到了桥梁的作用。

2.3 阻燃剂加入量

硼酸、硼砂和磷酸氢二胺的加入量对所制备石蜡乳液的稳定性影响比较大。这是因为以上阻燃剂的加入会影响石蜡乳液的pH值，与乳化剂发生某些化学反应，影响复配乳化剂在两相间双电层膜的形成，降低乳化剂的活性，使所制备的石蜡乳液出现破乳、分层等现象。 2.4 蒸馏水加入量

乳化石蜡的质量与乳化水的用量、加入顺序和方法有关。乳化水用量过少不易形成水包油型乳化液；乳化水用量过多，乳化液浓度降低，乳液不稳定。本实验蒸馏水（温水50～60 ℃）分2次加入，加入比例为6∶7. 2.5 确定阻燃型石蜡乳液配方

为了确保阻燃型石蜡乳液各指标合格，关键是确定乳化石蜡各因子水平，实验采用L9（34）正交试验确定因子水平值。实验结果详见表1.

表1 阻燃型乳化石蜡加入成分与比例的L9（34）试验表

试验计划试验结果

阻燃蒸馏静置稳黏度复配乳化剂量

实验号HLB值分散性

/%剂量水量定性 /d /mp.s-1（占总体量）

（101（5） 3（8） 2（75）d分层8.5 三级（11）（12（4） 1（70）d分层（6） 3（80）d分层2 2 3 3

10 d分层10 d分层26 d分层7 d 分层

11.57.0 10.58.0 7.5 9.5 13.5

三级三级一级四级四级三级一级四级

2（6）30 d不分层

3（7）d分层7.0

通过前期大量实验，确定乳化温度为70 ℃，乳化时间为10 min , 搅拌转速3×800 r/min，硼酸和硼砂随第一次水加入。

由表1可知，HLB值为10，当复配乳化剂加入比例为6%，阻燃剂加入量为6%，蒸馏水加入量为70%时，制备的阻燃型乳化石蜡的稳定性、分散性和可稀释性最佳。在实验号为9的条件下，它所制备的石蜡乳液的稳定性最差，7 d后出现分层现象；在实验号为1和5的条件下制备的乳化石蜡的稳定性也比较差，这可能是阻燃剂加入量过多导致的。

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科技与创新┃Science and Technology & Innovation

大采高工作面上覆岩层回转对煤壁片帮的影响研究

王润生

（同煤集团朔州煤电公司小峪煤矿，山西朔州 036000）

摘要：大采高采煤因其特有优势被国内外广泛采用，煤壁的稳定性对大采高支架性能的发挥也有很大的影响。大采高工作面煤壁片帮较为严重，影响了工作面的正常生产，制约了大采高工作面效率的发挥，严重的煤壁片帮导致空顶面积增大，加之地质构造发育，顶板极易产生漏冒。同时，由于空顶面积增大，顶板压力向支架上方转移，支架受力不均衡，易产生咬架、翘顶、倒架等现象。因此，有必要对赵庄煤矿大采高工作面的煤壁片帮机理和其防治技术进行研究，以减少煤壁片帮的发生，维护大采高工作面的正常生产。关键词：大采高；上覆岩层；片帮；关键块

中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）06－0002－021 工程概况

赵庄煤矿为晋煤集团新建的特大型矿井，设计生产能力6×106 t/a，主采3号煤层。井田内，3号煤层赋存稳定，但结构复杂，煤质松软，厚度一般为3.5～6.2 m，平均厚度为5.5 m。煤层倾角为1°～15°，平均为8°，埋藏深度为463.9～633.9 m，平均深度为500 m，工作面采用大采高综采。

由于3号煤层采高大、煤质松软，断层、裂隙、节理、褶曲等地质构造发育（比如3305工作面，揭露断层有28条之多，斜穿过工作面断层就有2条），且埋藏较深，这使得3号煤层开采难度极大，工作面在回采期间压力大，导致直接顶破碎严重，工作面片帮、巷道变形破坏严重，顶板台阶下沉等矿压现象明显。 2 大采高工作面煤壁片帮机理分析

当工作面前方煤壁的塑性区煤体受到割煤、移架等外力影响时，煤壁会发生片帮现象。3302工作面煤壁片帮主要形式有重力滑落式片帮、压剪式片帮和横拱形片帮。 2.1 重力滑落式片帮分析

重力滑落式片帮主要发生在破碎区，破碎区煤体较为松散、 3 结论

该实验研究了阻燃性石蜡乳液的乳化工艺及其影响因素，确定了石蜡乳液最佳的乳化工艺条件：以Span80、吐温80和聚乙二醇（600）为复配乳化剂，当复配乳化剂的HLB值为10，复配乳化剂最佳用量为6%，阻燃剂加入量为6%，蒸馏水加入量70%时，制备的石蜡乳液稳定性好（30 d不分层）、分散性达到一级、黏度（10～13 mp/min）适中、可稀释性强，可在任何比例条件下与水稀释。参考文献

［1］王万林，史建公.国内乳化蜡的研究及应用［J］.精细石油

化工，2008，25（2）：79-83．

［2］杨基和，赵世勇.人造板用乳化蜡研制工艺［J］.天然气与

石油，2002，20（4）：34-36．

破碎，内聚力极低，承载能力差，自稳性差，极易在重力作用

下滑动、垮落，直至形成散体介质式的自然安息状态，就会造成重力滑落式片帮，如图1所示。运用散体介质力学理论分析，安息角α就等于煤体的内摩擦角φ，片帮最大深度为：

C＝h1cotφ. （1）公式（1）中：C——片帮最大深度；

h1——片帮高度；

φ——煤体内摩擦角。

其中，片帮深度（C）不大于煤壁破碎区宽度，因此，重力滑落式片帮最大深度为煤壁破碎区宽度。 2.2 压剪式片帮分析

压剪式片帮多发生在顶板来压期间，在较高支承压力的作用下，煤壁塑性区发生剪切式破坏，沿破裂面滑动，造成压剪式片帮，如图2所示。 2.3 横拱形片帮分析

当煤壁被揭露后，煤壁前方煤体由弹性状态变为塑性状态时体积膨胀，从而产生鼓出变形。如果此时在支承压力作用下

［3］易华，张欣，李卫宏，等.蜡乳液的研究及其应用［J］.哈

尔滨师范大学自然科学学报，2006，22（2）：100-104．［4］王宝峰，张裕丁，孙德军.乳化石蜡的研制及应用［J］.山

东化工，2004，33（2）：14-17．

［5］郑忠，胡纪华.表面活性剂的物理化学原理［M］.广州：

华南理工大学出版社，1995.

［6］段世铎，王万兴.非离子表面活性剂［M］.北京：中国铁道

出版社，1990．

［7］王宝峰，张裕丁，孙德军.乳化石蜡的研制及应用［J］.山

东化工，2004，33（2）：14-21．

［8］涂渝娇，吴正宇，周梅村.切片石蜡乳液的制备［J］.造纸

科学与技术，2006，25（4）：62-63．

〔编辑：白洁〕

Wood Impregnated with Flame Retardant Paraffin Emulsion

Zhao Dawei

Abstract: The use of surfactants span 80 and Tween 80 as emulsifier, polyethylene glycol（600）as co-emulsifier, diammonium phosphate, boric acid and borax as a flame retardant for emulsification study 58 # paraffin wax, paraffin emulsions prepared with flame retardant properties. The effects of emulsifier having an HLB value, the impact of emulsifier, flame retardants, such as the amount and the amount of distilled water, paraffin emulsion properties. The results showed that the optimal process conditions HLB value of the emulsion 10, 6% of emulsifier, in an amount of 6% flame retardant, 70% distilled water in an amount of, preferably their flame retardant properties of the emulsion prepared in paraffin.

Key words: flame retardant; paraffin emulsion; emulsifier; performance

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木材浸渍用阻燃型石蜡乳液的研制作者：

作者单位：

刊名：

英文刊名：

年，卷(期)：赵大伟， Zhao Dawei西南林业大学,云南昆明,650224科技与创新Science and Technology & Innovation2014(6)

参考文献(8条)

1.王万林;史建公国内乳化蜡的研究及应用 2008(02)

2.杨基和;赵世勇人造板用乳化蜡研制工艺 2002(04)

3.易华;张欣;李卫宏蜡乳液的研究及其应用 2006(02)