1.本发明涉及化工领域，尤其涉及一种基于费托减底油的乳化蜡及其制备方法。
背景技术：2.乳化蜡是将蜡分散在水相中形成的一种均匀、稳定的乳状液，具有良好的分散性，在常温下即为乳白色均匀流体，使用时可于常温水中稀释，无需有机溶剂溶解，具有安全、稳定的优点，此外无论运输还是使用均很方便。因此乳化蜡广泛应用于润滑、涂料、纺织、印刷油墨、化妆品等行业中。
3.费托减底油常温下为白色固体，主要成分为c20-c50的正构烷烃和异构烷烃，其中正构烷烃含量可达90％，此外还包括微弱的硫、氮组分。相比于常规的通过石油炼制所得石蜡，费托合成蜡成本更低，经济性更高，所得产品正构烷烃含量高，不含芳烃、稠环芳烃等其他组分，但其常温下为固体且难以乳化，因此在使用方面存在一些局限性。
4.因此，研究如何充分利用费托减底油生产制备具有广泛实用性的乳化蜡，实现费托产物的增值利用，提高产业经济效益，显得尤为重要。
5.有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：6.本发明的第一目的在于提供一种基于费托减底油的乳化蜡的制备方法，以解决上述问题。
7.本发明的第二目的在于提供一种基于费托减底油的乳化蜡，稳定性高，分散性好，可广泛应用。
8.为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
9.一种基于费托减底油的乳化蜡的制备方法，包括：
10.将所述费托减底油熔化，然后通入臭氧进行反应，得到改性氧化蜡；
11.将所述改性氧化蜡和乳化剂混合，进行第一搅拌；然后加水进行第二搅拌；
12.体系出现蓝光后进行第三搅拌，得到所述乳化蜡。
13.可选的，所述费托减底油的滴熔点为70-75℃；所述改性氧化蜡的酸值为29-32mgkoh/g，酯值为18-20mgkoh/g，皂化值为48-52mgkoh/g。
14.可选的，所述臭氧的浓度为90-110mg/l，流量为130-150ml/min。
15.可选的，所述反应的温度为130-140℃，时间为3-4h。
16.可选的，所述乳化剂包括油酸三乙醇胺、tween80、span80、平平加o-15中的一种或多种；
17.可选的，所述乳化剂占所述体系的总质量的7％-13％。
18.可选的，所述乳化剂为平平加o-15和span80的混合物；
19.可选的，所述油酸三乙醇胺和所述span80的质量比为3:1-4:1。
20.可选的，所述乳化剂的hlb值为8-15。
21.可选的，所述第一搅拌、所述第二搅拌和所述第三搅拌各自独立的在80-90℃条件下进行；
22.可选的，所述水的温度为80-90℃，分多次加入体系中。
23.可选的，所述第一搅拌的速度为600r/min，所述第二搅拌的速度为1000r/min，所述第三搅拌的速度为800r/min。
24.一种基于费托减底油的乳化蜡，使用所述的基于费托减底油的乳化蜡的制备方法制得。
25.本发明的有益效果：
26.通过对费托减底油进行非催化氧化改性，得到色泽浅、气味轻，酸值和皂化值较高的改性氧化蜡，然后以改性氧化蜡为基础原料，采用乳化剂，通过控制温度并调节搅拌速度，得到分散性较好的乳化蜡，整个制备过程工艺简单，易于操作，原料易得，成本可控，有利于扩大化生产。
27.所制得的乳化蜡为o/w型乳化蜡，外观为乳白色液体，粒径小于10μm，与水任意比混合不破乳、不结块、分散性好，是性能优良的乳化蜡产品。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
29.首先，对本发明进行整体性解释，具体如下：
30.本发明提供一种基于费托减底油的乳化蜡的制备方法，包括：将所述费托减底油熔化，然后通入臭氧进行反应，得到改性氧化蜡；
31.将所述改性氧化蜡和乳化剂混合，进行第一搅拌；然后加水进行第二搅拌；
32.体系出现蓝光后进行第三搅拌，得到所述乳化蜡。
33.常温下费托减底油为固体，与臭氧反应前先将其熔化，使用非催化氧化的方式，引入含氧基团羧基，将费托减底油进行氧化改性，得到色泽浅、气味轻，酸值和皂化值较高的改性氧化蜡，增强了改性氧化蜡的亲水性，后续可以尽可能减少乳化剂用量。然后以改性氧化蜡为基础蜡，调节改性氧化蜡与复配乳化剂含量比、乳化温度、搅拌速率等工艺条件即可制得稳定的高分散的乳化蜡。
34.在一个可选的实施方式中，所述费托减底油的滴熔点为70-75℃；所述改性氧化蜡的酸值为29-32mgkoh/g，酯值为18-20mgkoh/g，皂化值为48-52mgkoh/g。
35.可选的，所述费托减底油的滴熔点可以为70℃、71℃、72℃、73℃、74℃以及75℃之间的任意值；所述改性氧化蜡的酸值可以为29mgkoh/g、30mgkoh/g、31mgkoh/g以及32mgkoh/g之间的任意值，酯值可以为18mgkoh/g、19mgkoh/g以及20mgkoh/g之间的任意值，皂化值可以为48mgkoh/g、49mgkoh/g、50mgkoh/g、51mgkoh/g以及52mgkoh/g之间的任意值。
36.在一个可选的实施方式中，所述臭氧的浓度为90-110mg/l，流量为130-150ml/min。
37.臭氧的浓度和流量决定其氧化能力，由于臭氧相比较空气、氧气等普通含氧气体多出一个活性氧原子，在分解时能够产生很强的氧化性，促进氧化反应的进行。当臭氧浓度
过低，体系内氧含量低，链反应无法正常进行；当臭氧浓度过高，其强氧化性会导致体系内短分子链烷烃含量增大，对氧化蜡品质造成影响。因此对其参数进行优选，有利于进一步提高反应效率，优化产物性能。
38.在一个可选的实施方式中，所述反应的温度为130-140℃，时间为3-4h。
39.反应的效率不仅受到反应物相关参数的影响，同时也受反应温度和时间的影响，其不仅影响氧化的深度，而且影响产物蜡的品质，因此对反应时间和温度进行优选，具有重要的实际意义。
40.在一个可选的实施方式中，所述乳化剂包括油酸三乙醇胺、tween80、span80、平平加o-15中的一种或多种；
41.可选的，所述乳化剂占所述体系的总质量的7％-13％。
42.可选的，所述乳化剂占所述体系的总质量的百分比可以为7％、8％、9％、10％、11％、12％以及13％之间的任意值。
43.在一个可选的实施方式中，所述乳化剂为平平加o-15和span80的混合物；
44.可选的，所述平平加o-15和所述span80的质量比为3:1-4:1。
45.可选的，所述平平加o-15和所述span80的质量比可以为3:1、3.2:1、3.5:1、3.8:1以及4:1之间的任意值。
46.在一个可选的实施方式中，所述乳化剂的hlb值为8-15。
47.可选的，所述乳化剂的hlb值可以为8、9、10、11、12、13、14以及15之间的任意值。
48.乳化剂是制备乳化蜡过程中非常关键的因素，不同乳化剂有其固定的hlb值，即亲水亲油平衡值，hlb值越大乳化剂亲水性越强，当存在两种以上的乳化剂时，乳化剂hlb值可根据两种表面活性剂所占质量分数进行计算。根据亲水基的特性，乳化剂可分为阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂和非离子型乳化剂，在乳化过程中非离子型乳化剂可以与其他两种类型的乳化剂复配使用。本发明根据所需乳化蜡hlb值选取适量的非离子型乳化剂与阳离子型乳化剂配合使用，可在减小粒径的同时提高乳液稳定性。
49.在一个可选的实施方式中，所述第一搅拌、所述第二搅拌和所述第三搅拌各自独立的在80-90℃条件下进行；
50.可选的，所述水的温度为80-90℃，分多次加入体系中。
51.乳化温度对乳化效果有很大影响。温度过高不利于分子吸附过程，界面膜稳定性差，同时临近水的沸点会加剧水相的挥发，造成奥氏熟化现象，乳化效果不理想；温度过低，乳化剂分子动能小，体系内聚能和粘度较大，乳化剂分子运动阻力大，无法充分包裹小液滴，导致乳液稳定性较差。综合各项因素，得出本发明优选的乳化温度。
52.在一个可选的实施方式中，所述第一搅拌的速度为600r/min，所述第二搅拌的速度为1000r/min，所述第三搅拌的速度为800r/min。
53.搅拌速度十分影响乳化的效果，搅拌是为了使油相与水相充分的混合，如果搅拌速度过低，达不到充分混合的目的，但搅拌速度过高，会将气泡带入体系，使之成为三相体系，而使乳状液不稳定。本发明各反应进程中优选的搅拌速度，既能保证油相与水相充分的混合，又保证了乳状液的稳定性。
54.本发明还提供一种基于费托减底油的乳化蜡，使用所述的基于费托减底油的乳化蜡的制备方法制得。
55.本发明提供的制备方法不仅成本低，操作简单，所制得的乳化蜡分散性好，稳定性高，色泽浅，综合性能优良。
56.实施例1
57.使用本发明提供的基于费托减底油的乳化蜡的制备方法，制备基于费托减底油的乳化蜡，具体操作步骤如下：
58.1.费托减底油氧化改性：
59.取20g固体原料费托减底油于三口烧瓶中，加热使其熔化，待升温至140℃时，通入臭氧，调节臭氧浓度100mg/l、流量140ml/min，转速300r/min，恒温反应4h后取出，冷却至室温即可得到改性氧化蜡，密封保存。
60.所制得的改性氧化蜡的酸值为31.25mgkoh/g，酯值为19.88mgkoh/g，皂化值为51.13mgkoh/g。
61.2.乳化：
62.乳化过程各原料的重量份配比为：改性氧化蜡20份，平平加o-15 6份、span80 2份(复配乳化剂hlb为11.95)，去离子水余量。
63.取10g改性氧化蜡，按比例将相应重量的改性氧化蜡、平平加o-15、span80混合加入三口烧瓶中，缓慢升温使其熔化，待温度上升至90℃时开启搅拌，调节转速600r/min，搅拌10min；
64.增大转速为1000r/min，取90℃同温去离子水36g，分批次缓慢加入，待乳液出现蓝光时，降低转速为800r/min，恒温乳化40min得到乳液。
65.3.产物测试：
66.针对以上步骤所生成的产物进行性能测试，以3000rpm的速度离心0.5h，无沉降、无破乳等现象，乳化蜡平均粒径在3-7μm之间，固含量为21％，分散性为二级，可与水任意比例混合，为性能优良的o/w型乳化蜡。
67.实施例2
68.1.费托减底油氧化改性：
69.取20g固体原料费托减底油于三口烧瓶中，加热使其熔化，待升温至140℃时，通入臭氧，调节臭氧浓度100mg/l、流量140ml/min，转速300r/min，恒温反应3h后取出，冷却至室温即可得到改性氧化蜡，密封保存。
70.所制得的改性氧化蜡的酸值为29.46mgkoh/g，酯值为18.61mgkoh/g，皂化值为48.07mgkoh/g。
71.2.乳化：
72.乳化过程各原料的重量份配比为：改性氧化蜡20份，平平加o-15 6.2份、span80 1.8份(复配乳化剂hlb为12.23)，去离子水余量。
73.取10g改性氧化蜡，按比例将相应重量的改性氧化蜡、平平加o-15、span80混合加入三口烧瓶中，缓慢升温使其熔化，待温度上升至80℃时开启搅拌，调节转速600r/min，搅拌10min；
74.增大转速为1000r/min，取80℃同温去离子水36g，分批次缓慢加入，待乳液出现蓝光时，降低转速为800r/min，恒温乳化40min得到乳液。
75.3.产物测试：
76.针对以上步骤所生成的产物进行性能测试，以3000rpm的速度离心0.5h，无沉降、无破乳等现象，乳化蜡平均粒径在3-7μm之间，固含量为20％，分散性为二级，可与水任意比例混合，乳化效果理想。
77.实施例3
78.1.费托减底油氧化改性：
79.取20g固体原料费托减底油于三口烧瓶中，加热使其熔化，待升温至130℃时，通入臭氧，调节臭氧浓度90mg/l、流量150ml/min，转速300r/min，恒温反应4h后取出，冷却至室温即可得到改性氧化蜡，密封保存。
80.所制得的改性氧化蜡的酸值为30.20mgkoh/g，酯值为18.11mgkoh/g，皂化值为48.31mgkoh/g。
81.2.乳化：
82.乳化过程各原料的重量份配比为：改性氧化蜡20份，平平加o-15 6.4份、span80 1.6份(复配乳化剂hlb为12.46)，去离子水余量。
83.取10g改性氧化蜡，按比例将相应重量的改性氧化蜡、平平加o-15、span80混合加入三口烧瓶中，缓慢升温使其熔化，待温度上升至90℃时开启搅拌，调节转速600r/min，搅拌10min；
84.增大转速为1000r/min，取90℃同温去离子水36g，分批次缓慢加入，待乳液出现蓝光时，降低转速为800r/min，恒温乳化40min得到乳液。
85.3.产物测试：
86.针对以上步骤所生成的产物进行性能测试，以3000rpm的速度离心0.5h，无沉降、无破乳等现象，乳化蜡平均粒径在3-9μm之间，固含量为20％，分散性为二级，可与水任意比例混合，为性能优良的o/w型乳化蜡。
87.实施例4
88.1.费托减底油氧化改性：
89.取20g固体原料费托减底油于三口烧瓶中，加热使其熔化，待升温至130℃时，通入臭氧，调节臭氧浓度110mg/l、流量130ml/min，转速300r/min，恒温反应4h后取出，冷却至室温即可得到改性氧化蜡，密封保存。
90.所制得的改性氧化蜡的酸值为30.40mgkoh/g，酯值为19.50mgkoh/g，皂化值为49.90mgkoh/g。
91.2.乳化：
92.乳化过程各原料的重量份配比为：改性氧化蜡20份，tween-80 6份、span80 2份(复配乳化剂hlb为12.32)，去离子水余量。
93.取10g改性氧化蜡，按比例将相应重量的改性氧化蜡、tween-80、span80混合加入三口烧瓶中，缓慢升温使其熔化，待温度上升至90℃时开启搅拌，调节转速600r/min，搅拌10min；
94.增大转速为1000r/min，取90℃同温去离子水36g，分批次缓慢加入，待乳液出现蓝光时，降低转速为800r/min，恒温乳化40min得到乳液。
95.3.产物测试：
96.针对以上步骤所生成的产物进行性能测试，以3000rpm的速度离心0.5h，无沉降、
无破乳等现象，乳化蜡平均粒径在4-8μm之间，固含量为22％，分散性为二级，为性能优良的o/w型乳化蜡。
97.实施例5
98.1.费托减底油氧化改性：
99.取20g固体原料费托减底油于三口烧瓶中，加热使其熔化，待升温至140℃时，通入臭氧，调节臭氧浓度为90mg/l、流量为150ml/min，转速为300r/min，恒温反应3h后取出，冷却至室温即可得到改性氧化蜡，密封保存。
100.所制得的改性氧化蜡的酸值为29.70mgkoh/g，酯值为19.01mgkoh/g，皂化值为48.71mgkoh/g。
101.2.乳化：
102.乳化过程各原料的重量份配比为：改性氧化蜡20份，油酸三乙醇胺8份(乳化剂hlb为12)，去离子水余量。
103.取10g改性氧化蜡，按比例将相应重量的改性氧化蜡、油酸三乙醇胺混合加入三口烧瓶中，缓慢升温使其熔化，待温度上升至80℃时开启搅拌，调节转速600r/min，搅拌10min；
104.增大转速为1000r/min，取80℃同温去离子水36g，分批次缓慢加入，待乳液出现蓝光时，降低转速为800r/min，恒温乳化40min得到乳液。
105.3.产物测试：
106.针对以上步骤所生成的产物进行性能测试，以3000rpm的速度离心0.5h，无沉降、无破乳等现象，乳化蜡平均粒径在4-9μm之间，固含量为21％，分散性为二级，乳化效果良好。
107.对比例1
108.对比例采用直接以费托减底油作为原料蜡进行乳化蜡开发，原料由以下重量份配比组成：原料蜡20份，平平加o-15 6份、span80 2份(复配乳化剂hlb为11.95)，去离子水余量。其制备方法包括以下步骤：
109.1.取10g原料蜡，按比例将相应重量的原料蜡、平平加o-15、span80混合加入三口烧瓶中，缓慢升温使其熔化，待温度上升至90℃时开启搅拌，调节转速600r/min，搅拌10min；
110.2.增大转速为1000r/min，取90℃同温去离子水36g，分批次缓慢加入，待体系出现蓝光时，降低转速为800r/min，恒温乳化40min得到乳液。
111.3.产物测试：
112.针对以上步骤所生成的产物进行性能测试，以3000rpm的速度离心0.5h，出现轻微分层现象，乳化蜡平均粒径在8-12μm，固含量为20％，分散性为四级，同时观察到该乳液在常温下为白色乳状液，有细小颗粒，综合性能较差。
113.对比例2
114.对比例采用直接以费托减底油作为原料蜡进行乳化蜡开发，原料由以下重量份配比组成：原料蜡20份，tween80 6份、span80 2份(复配乳化剂hlb为11.95)，去离子水余量。其制备方法包括以下步骤：
115.1.取10g原料蜡，按比例将相应重量的原料蜡、tween80、span80混合加入三口烧瓶
中，缓慢升温使其熔化，待温度上升至90℃时开启搅拌，调节转速600r/min，搅拌10min；
116.2.增大转速为1000r/min，取90℃同温去离子水36g，分批次缓慢加入，待体系出现蓝光时，降低转速为800r/min，恒温乳化40min得到乳液。
117.3.产物测试：
118.针对以上步骤所生成的产物进行性能测试，以3000rpm的速度离心0.5h，出现分层、破乳现象，乳化蜡平均粒径在10-15μm，固含量为22％，分散性差，乳化效果不理想。
119.通过实施例1-5可知，本发明提供的基于费托减底油的乳化蜡的制备方法，操作工艺简单，原料易得且成本可控，所制得的乳化蜡无沉降、无破损，分散性好且稳定性高，粒径分布均匀，固含量值较好，可与水任意比例混合，综合性能优良。
120.通过比较实施例1和对比例1可知，在其他反应条件相同的情况下，本发明提供的方案先对费托减底油进行氧化改性，然后进行乳化，对比例1提供的的方案无改性过程，最终所制得的产品性能差别较大，从测试数据可知，本发明提供的方案所制得的产品稳定性更高，分散性更好，综合性能更优。
121.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
技术特征：1.一种基于费托减底油的乳化蜡的制备方法，其特征在于，包括：将所述费托减底油熔化，然后通入臭氧进行反应，得到改性氧化蜡；将所述改性氧化蜡和乳化剂混合，进行第一搅拌；然后加水进行第二搅拌；体系出现蓝光后进行第三搅拌，得到所述乳化蜡。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述费托减底油的滴熔点为70-75℃；所述改性氧化蜡的酸值为29-32mgkoh/g，酯值为18-20mgkoh/g，皂化值为48-52mgkoh/g。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述臭氧的浓度为90-110mg/l，流量为130-150ml/min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为130-140℃，时间为3-4h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂包括油酸三乙醇胺、tween80、span80、平平加o-15中的一种或多种；优选地，所述乳化剂占所述体系的总质量的7％-13％。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为平平加o-15和span80的混合物；优选地，所述平平加o-15和所述span80的质量比为3:1-4:1。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂的hlb值为8-15。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一搅拌、所述第二搅拌和所述第三搅拌各自独立的在80-90℃条件下进行；优选地，所述水的温度为80-90℃，分多次加入体系中。9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一搅拌的速度为600r/min，所述第二搅拌的速度为1000r/min，所述第三搅拌的速度为800r/min。10.一种基于费托减底油的乳化蜡，其特征在于，使用权利要求1-9任一项所述的基于费托减底油的乳化蜡的制备方法制得。
技术总结本发明提供一种基于费托减底油的乳化蜡及其制备方法。该制备方法包括：将费托减底油熔化，然后通入臭氧进行反应，得到改性氧化蜡；将所述改性氧化蜡和乳化剂混合，进行第一搅拌；然后加水进行第二搅拌；体系出现蓝光后进行第三搅拌，得到所述乳化蜡。本发明提供的基于费托减底油的乳化蜡由所述的制备方法制得。本发明提供的基于费托减底油的乳化蜡的制备方法，原料成本可控，过程工艺简单，制得的产物性能优良，实现费托产物的增值利用，提高乳化蜡制造工业的经济效益。所制得的乳化蜡分散性好稳定性高，具有广泛应用前景。具有广泛应用前景。
技术研发人员：马军祥 刘文林 胡贤贤 付鹏兵 任超 李俊 潘利鹏 李陆山
受保护的技术使用者：山西潞安煤基清洁能源有限责任公司
技术研发日：2022.05.07
技术公布日：2022/7/5
