Физико-химические основы процессов приготовления восковых эмульсий

Введение

Современные представления о нефти и нефтепродуктах основываются на положениях, разработанных П.А. Ребиндером в середине ХХ в. , согласно которым нефтяные системы находятся в структурированном коллоидно-дисперсном состоянии. Позднее З.И. Сюняев и его последователи ввели понятия «нефтяных дисперсных систем» и «сложных структурных единиц», которые позволяют описывать поведение нефтяных систем, как сложных коллоидных объектов , к которым, например, относят эмульсии на основе твердых термопластичных продуктов переработки нефти, в частности, нефтяных парафинов.

Парафиновые эмульсии представляют собой дисперсные системы типа «масло в воде», при этом вода является дисперсионной средой, а частицы парафина представлены в виде сложно-структурных единиц дисперсной фазы. В качестве «парафина» можно использовать все получаемые в процессе переработки нефтяные воски, такие как парафин, церезин, гачи депарафинизации, петролатумы и их смеси . Поскольку нефтяной воск не смешивается с водой и является несмачиваемым веществом, процесс приготовления восковых эмульсии является достаточно трудоемким и требует применения специальных стабилизирующих агентов (эмульгаторов). В качестве эмульгаторов используют катионные, анионные и неионогенные поверхностно-активные вещества, общее количество которых в составе эмульсии обычно не превышает 10% масс. . Восковые эмульсии могут также содержать добавки специального назначения 0,5-2% масс. . Например, восковые эмульсии, используемые для полирования и покрытия бумаги, часто содержат синтетические полимеры, такие как полистирол, поливинилхлорид или полиэтилен для придания повышенной гладкости и блеска поверхности .

Восковые эмульсии - это продукты, применение которых позволяет создать превосходные защитные свойства материала простым экономичным способом. Легкость нанесения эмульсии без необходимости использования тепла и процессов плавления приводит к расширению спектра их применения в промышленности и в быту.

Так, восковые эмульсии используются для пропитки бумаги и картона, придания водонепроницаемости древесно-стружечным материалам, придания водонепроницаемости волокнам тканей, при создании защитных покрытий полов, кузовов автомобилей и мебели, а также при покрытии фруктов и овощей .

К основным преимуществам восковых эмульсий по сравнению с традиционно используемыми восками, разогретыми до высоких температур, следует отнести значительно более эффективную гидрофобизацию благодаря высокой степени дисперсности (размер твердых частиц воска около 1 микрона); более простой и эффективный способ применения; отсутствие расходов по хранению (температура хранения парафиновой эмульсии 5-30°С, а расплавленного воска - около 80°С); отсутствие расходов по транспортировке (в случае эмульсии нет необходимости обогревать трубопроводы); пожаробезопасность (отсутствие вероятности возникновения пожара и травматизма работников, которые могут иметь место при работе с расплавленными восками).

Создание эффективной технологии производства эмульсии невозможно без учета основных свойств нефтяных восков, особенно при оптимизации технологического режима приготовления и подбора компонентного состава композиции. Использование универсального метода приготовления позволит не только вовлекать воски различного состава, но и создавать готовые к применению восковые массы с возможностью получать эмульсии с заранее планируемыми характеристиками.

Большое практическое значение может также иметь приготовление готовых смесей эмульгаторов и добавок, позволяющих улучшать как основные показатели эмульсии, так и придавать специальные свойства, учитывающие специфику области применения.

Дальнейшее развитие технологий получения и улучшение свойств восковых эмульсий, востребованных рынком в настоящий момент и в перспективе, определяет актуальность и необходимость исследований в данном направлении.

Физико-химические основы процессов приготовления восковых эмульсий

Одним из рациональных способов применения нефтяных восков, позволяющих эффективно использовать их эксплуатационные свойства, является производство восковых эмульсий. Восковые эмульсии - это термодинамически нестабильные системы, которые имеют тенденцию к разрушению. Поэтому для приготовления устойчивых эмульсий с заданным размером частиц необходимо использовать стабилизирующие агенты, представляющие собой поверхностно-активные вещества, полимеры и твердые частицы . В последние годы растет интерес к восковым эмульсиям с размером частиц близких к нанометрам, такие эмульсии часто называют нано-эмульсиями , миниэмульсиями или субмикро-эмульсиями . Благодаря такому размеру частиц, нано-эмульсии обладают длительной во времени физической стабильностью и свойствами, значительно лучшими в сравнении с обычными эмульсиями.