稳定的实木木材防水型乳化蜡

       乳化蜡在国内各种人造板材中用作防水剂由来已久，但是用于实木防水并不多见。木材是一种多孔隙性的纤维及树脂自然胶结物，在大气中容易吸水和蒸发水分，因而经常随大气温度的变化、膨胀或收缩而发生变形、龟裂、甚至腐朽而不利于使用。经过真空加压的防腐木材，确实能起到长期防腐防蚁的效果，但是并不防水。过去，经常采用石蜡浸泡方法来达到实木防水的目的。这种方法往往浸透不均匀、费事、浪费原料，所以，人们试图用乳化蜡来解决实木防水问题。一些木材处理厂采用集中乳化蜡用作实木防水，效果不佳，最突出的问题是经过打压、烘干等一系列工艺处理后，实木表面仍然留有不同程度的蜡质成分，也就是乳化蜡没有完全浸透到木材内，达不到预期防水效果。

       乳化蜡石包括石油蜡在内的各种蜡经过物理改性制成的一种产品，它是一种含蜡含水的均匀流体。乳化蜡是以不溶于水的各种蜡为原料，借助乳化剂的定向吸附作用，在机械外力作用下形成乳液。外观、熔点、PH值、稳定性、水溶性是乳化蜡的通用指标。为获得稳定的乳化蜡必须考虑亲水亲油平衡值、乳化温度、反应时间、颗粒度等主要的影响因素，同时也要考虑乳化剂用量、乳化剂加入方式、冷却速度与搅拌速度、乳化设备、搅拌桨、乳化水、气泡等这些相关影响因素。

       采用54-56#半精炼石蜡、各种乳化剂几功能剂，进行实验测试。采用电动搅拌器、数显恒温电热套、瓷缸等实验器材。实验将石蜡、复合乳化剂、功能剂按照一定比例加入搪瓷缸内，边搅拌边慢慢升温，蜡完全熔化后将少量达到温度的水加入搪瓷缸内，形成W/O型乳化蜡，继续加入水，最后形成O/W型乳化蜡，待搅拌一段时间后，冷却到40-45摄氏度时出料。

       施加防水剂是在实木中施加憎水物质，实木吸附憎水物质后，憎水物质部分堵塞了纤维之间的空隙，截断了水分传递的渠道，增大了水与纤维之间的接触面，缩小了接触面积。部分遮盖了物料表面的极性官能团，降低了吸附作用。考虑易乳化性和易吸附性，根据石蜡晶体结构特征和生产成本要求，选择了熔点较低的54-56#号石蜡作为原料蜡。

      石蜡是憎水物质，难溶于水，若将其与水混合制成稳定的蜡乳液就必须选择合适的乳化剂。亲水亲油平衡值是选择乳化剂的重要参考依据。一般石蜡的HLB值9-13之间，根据HLB值的定义，亲水性的乳化剂HLB值大于10，亲油性的乳化剂HLB值小于10。本产品是O/W型乳化蜡，所以应该选择HLB值大于10的乳化剂。再有，通常单一的乳化剂制取的蜡乳液不够稳定，常常需要不用HLB值、不同结构、不同类型的乳化剂进行复合，才能达到预期效果。

      乳化剂用量大小直接关系到蜡乳液的稳定。乳化剂用量小，蜡乳液界面张力达不到最低，蜡乳液体系不稳定。乳化剂用量过大，虽然界面张力降到最低，得到了稳定的蜡乳液，但是可能会引起泡沫增多，影响乳液质量，如造成乳液过于粘稠，给使用带来不便，同时也会增加生产成本。因此，只有适量的乳化剂才能制出经济合理的稳定蜡乳液。

      石蜡本身是一种常温下呈固态、内聚力很强的物质。只有足够的热量才能使石蜡熔化，并借助机械外力搅拌作用分散到水相中。考察和选择一个合适的乳化温度对制取稳定蜡乳液是十分重要的。从考察结果来看，乳化温度低，热量不够，达不到乳化效果。乳化温度高，加剧了分子热运动，削弱了乳化剂的定向吸附作用，造成了乳化能力下降，使乳液变得不稳定。实验证明，乳化温度控制在85-90摄氏度比较适宜。

      搅拌速度快慢也影响蜡乳液的形成和稳定。搅拌速度慢，粒子碰撞机率加大，造成凝聚，极易产生分层。搅拌速度过快，乳液容易产生气泡，影响乳液整体质量，同时也带来使用不便，能耗增大，生产成本增加等问题。再者，合适的搅拌速度可以使乳液颗粒度达到均匀，有利于实木达到均匀防水效果。

      乳化时间长短对蜡乳液稳定性的影响也是明显的。只有在合适的乳化时间内制取的蜡乳液才稳定，才符合产品最终要求。乳化时间短，乳液得不到充分乳化，造成分层现象。时间过长，虽然保证了乳液的稳定性，但也增加了生产成本。另外，为保证产品质量，尽量不采用临界最小乳化时间。

       木材处理厂家通过实验分别对硬质实木和软质实木进行放大应用实验，木材装入耐压容器中，关闭容器，抽真空注入蜡乳液，经过加温、加压、保压、再抽真空等工序后，取出木材，并在相当自然干燥条件下进行烘干处理，通过检测发现，两种木材表面无蜡质成分，无裂纹，防水效果达到预期效果。

      经过实验表明，当复合乳化剂用量为蜡用量的25%，功能剂用量为蜡用量的2%-3%，乳化温度为85-90摄氏度，乳化时间为30MIn，搅拌速度为400R/min时，可以制取一种能够满足实木防水的稳定的乳化蜡。