石蜡乳液

定义

石蜡乳液是指把石蜡、微晶蜡等石油蜡加热熔融后，在乳化剂定向吸附和搅拌、剪切等机械作用的共同配合下，分散到水中得到的含蜡含水均匀流体、^[1]。文献中常把这类产品统称为乳化蜡，其中以石蜡为主要原料的品种即石蜡乳液^[3]。

产品外观多为乳白色或灰白色、带蓝光的均质半透明液体，固含量常见规格为 30%、40%、50%，pH 值在 7～9 之间，接近中性或弱碱性。它是水包油体系，即蜡以微小液滴作为分散相、水作为连续相，因此可以任意比例与水混合而不分层、不破乳^[3]、^[1]。

石蜡乳液的价值在于状态转换：常温下石蜡是固体，直接施加需要熔融或用有机溶剂溶解，而以水为载体的乳液可以在较低温度下以薄层形式均匀铺展、渗透，成膜后蜡重新析出，起到疏水、防水、润滑和上光等作用^[2]、。

原理

石蜡由直链饱和碳氢化合物构成，分子中没有亲水基团，与水的界面张力很大，单纯搅拌只能形成很快就会分层的粗分散体^[1]。乳化的关键在于加入表面活性剂作为乳化剂，使其一端亲油、一端亲水的分子定向排列在蜡滴表面，降低界面张力并形成保护膜，同时使液滴带上电荷或形成位阻，抑制颗粒重新聚并^[2]、^[1]。

乳化时多先用熔融石蜡、乳化剂和少量水制得油包水或液晶相体系，再继续加水，使体系发生相转变，粘度先升后降，最终转为水包油乳液^[2]、。相转变发生得是否彻底，直接决定产品是否稳定。

乳化剂的选择通常以亲水亲油平衡值（HLB 值）为依据。石蜡乳化所需的 HLB 值一般在 9～13 之间，实验表明 HLB 值在 8～12 范围内乳液较稳定，单一乳化剂很难与石蜡匹配，因此常用非离子型乳化剂复配，例如 Span-80 与 Tween-80 组合，复配后 HLB 值可由各组分的加和关系估算^[1]、^[2]。

除乳化剂外，工艺参数同样关键。有试验给出的适宜区间为：乳化温度 65～90 ℃、乳化时间 30～60 min、乳化水用量约 70%～75%；温度过低乳化不充分，过高则长期放置稳定性下降，时间过短不成乳、过长又会导致颗粒重新凝聚^[1]。剪切条件、加料顺序和冷却方式也会影响粒径与稳定程度。

发展历程

乳化蜡类产品在 20 世纪中叶开始进入规模化应用。有资料记载，20 世纪 60 年代美国等国家已在农业中采用喷布乳化蜡的方法，70 年代出现了较多农用乳化蜡专利。早期生产多采用碱性皂化路线，即用硬脂酸与氢氧化钠或三乙醇胺成皂作乳化剂，得到能用矾土沉淀的阴离子型乳液，但此类体系稳定性与抗分层能力较差^[4]。

此后中性非离子乳化技术逐步取代皂化法，产品不再易受酸碱和硬水影响，密封阴凉存放可较长时间不分层、不破乳^[1]、^[3]。中国农业科学院茶叶研究所研制的茶皂素石蜡乳化剂曾获国家级发明奖，用于人造板工业^[4]。

进入 21 世纪，专用化品种不断增加。据资料梳理，2008 年出现以润滑防塌为主要性能的钻井用石蜡乳液，2009 年出现用于人造板防水防潮的品种，2010 年出现可与苯丙乳液、聚氨酯乳液共混的高稳定性产品，2011 年出现用于陶瓷造粒粉的乳化石蜡及浸渍胶乳制品脱模用乳液。近年研究还尝试引入改性纳米金属氧化物与水溶性高分子构建刚柔复合界面膜，以进一步提高长期存放稳定性^[5]。

应用

人造板与木材加工是石蜡乳液用量较大的领域。纤维板和刨花板在施胶时掺入乳液，制造过程中破乳后微细蜡粒析出并吸附在木纤维表面，使板材获得抗水性并改善表面光洁度；木材经浸泡或喷涂乳液后干燥，蜡粒可渗入内部形成防水层。

造纸工业把它用作施胶剂。石蜡乳液可部分替代传统树脂类内施胶剂，降低纸张吸湿性并促进胶料在纤维间均匀分布，从而改善印刷适性；以石蜡乳液配制的无氟防油剂还可用于食品包装纸的表面施胶、^[6]。

皮革工业中，乳液既可与加脂剂复配以提高填充性、渗透性和防水性，也可作涂饰添加剂起填充涂层、耐磨、防粘和增光作用；粒径小的乳液成膜平滑，产生光泽感，粒径较大者则形成微观不平表面而起消光作用^[1]、。

在建筑和农业方面，石蜡乳液可制成薄膜养护剂涂在混凝土表面，减少水分过早蒸发并促进水泥水化；树苗移栽前浸渍或喷布乳液，能减少叶片水分蒸腾，在干旱条件下提高成活率，采切花卉经处理后瓶插寿命也可延长、^[1]。

其他用途包括：陶瓷坯料中加入乳液以弥补高岭土塑性不足、提高初制品强度；钻井液中加入以提高抑制性和润滑性，防止井壁坍塌；纺织上用于纱线整理和后整理剂，赋予平滑与光泽；橡胶、塑料及聚氨酯制品脱模，以及水性涂料中提高抗划伤、疏水和防粘性能。

局限

石蜡乳液本质上是热力学不稳定的多相体系，稳定性依靠乳化剂维持而非自发形成，长期静置仍可能出现分层、浮蜡或破乳，因此对储存条件有要求，一般需密封置于阴凉处^[1]、^[3]。冷冻、剧烈搅动、高温或与不相容离子型助剂混合，都可能破坏界面膜。

稳定性检测也存在实际困难。传统方法靠长期静置观察分层时间，耗时很长；已有研究提出以机械力加速破乳、由破乳时间推算静置分层时间的快速检测思路，但这类方法仍在完善之中。

组成上的限制同样明显。乳液含水和较多乳化剂，有效蜡含量受固含量上限约束，远距离运输时运输的主要是水；乳化剂残留也可能影响下游配方的相容性，例如离子类型不匹配时会与涂饰剂、胶料发生凝聚^[1]、。此外，配方与工艺窗口较窄，HLB 值、温度、加水方式稍有偏差就得不到合格产品，对生产控制要求较高^[2]。

参见

• 乳化蜡 —— 以各类蜡为原料制得的水乳液，石蜡乳液是其中的主要品种。

• 乳状液 —— 一种液体以液滴形式分散在另一种不相溶液体中的分散体系。

• 表面活性剂 —— 分子兼具亲水与亲油基团，是石蜡得以分散在水中的关键组分。

• 亲水亲油平衡值 —— 选择与复配乳化剂时常用的定量指标。

• 施胶剂 —— 造纸中赋予纸张抗水性能的助剂，石蜡乳液是常见类型之一。

• 人造板 —— 纤维板、刨花板等板材，是石蜡乳液的重要应用对象。