сії, так і її компонентним складом.
Механізм утворення воскових емульсій
Механізм утворення воскових емульсій (емульсій типу «масло у воді»), досить добре вивчений і базується на теорії міжфазного поверхневого натягу і орієнтаційної теорії. Термін «емульсія» використовується, оскільки частинки дисперсної фази (нафтового воску) при приготуванні композиції (на стадії емульгування) знаходяться в рідкому стані. Частинки воску починають кристалізуватися при охолодженні і повністю тверднуть при кімнатній температурі, утворюючи дисперсію твердих структурованих частинок воску у воді. Таким чином, механізм утворення воскових емульсій включає стадії емульгування та охолодження суміші.
Можна умовно виділити наступні етапи на стадії емульгування:
- дроблення рідкого воску на окремі краплі (витягування розтягування краплі воску в циліндр, розпад краплі на більш дрібні, одночасно протікають процеси коалесценції утворюються крапель);
- укрупнення крапель воску в результаті їх злиття;
- стабілізація крапель воску певного розміру;
- старіння емульсії (флокуляція і коалесценція частинок дисперсної фази).
У процесі емульгування воску у воді утворюються одночасно емульсії двох типів: «масло у воді» і «вода в маслі». Досліджуючи подібні явища в емульсіях, автори відзначають, що у відсутності емульгатора обидва типи емульсій нестійкі і розпадаються на дві фази - полярну (воду) і неполярну (нафтовий віск). Тому що утворюються на стадії емульгування частинки воску стабілізують шляхом введення спеціальних емульгаторів, що концентруються на межі розділу фаз і знижують поверхневий натяг. На поверхні краплі воску формується адсорбційно-гідратний шар, який відіграє вирішальну роль у стабілізації системи. Захисний шар має певну структуру і володіє міцністю на зсув, представляючи собою так званий «структурно-механічний бар'єр».
У результаті адсорбції емульгатора знижується поверхневий натяг, що з термодинамічної точки зору сприяє процесу емульгування, оскільки при цьому знижується величина вільної поверхневої енергії системи. Іншим визначальним фактором утворення стабільної воскової емульсії є формування адсорбційно-сольватного шару на поверхні частинок дисперсної фази, а використання відповідного емульгатора визначає його структуру і міцність.
Утворену на стадії емульгування воскову емульсію направляють на завершальний етап приготування - охолодження. На цій стадії відбувається стабілізація розміру і форми частинок дисперсної фази. Оскільки нафтові воски є багатокомпонентну суміш, що складається в основному з парафінових вуглеводнів, велике значення має їх кристалічна структура, яка значною мірою визначається швидкістю охолодження емульсії воскових часток у воді. При збільшенні швидкості охолодження (наприклад, при використанні лазні з льодом) відбувається утворення великої кількостях кристалів парафінів значно меншого розміру, в порівнянні з охолодженням емульсії при кімнатній температурі. Швидке охолодження знижує швидкість процесів коагуляції частинок дисперсної фази, запобігаючи їх злиття, що може призвести не тільки до укрупнення частинок воску, але й до втрати стабільності.
Таким чином, освіта стійких воскових емульсій залежить як від явищ, що протікають на поверхні розділу фаз, зокрема на поверхні крапель воску, так і від типу використовуваного воску і емульгатора, тобто від компонентного складу емульсії.
Компонентний склад воскових емульсій
Воскові емульсії являє собою багатокомпонентну нафтову дисперсну систему, яка включає наступні елементи:
- дисперсійна середу - вода (в лабораторних умовах використовують дистильовану і деіонізовану воду, в цілях моделювання промислового виробництва застосовують неочищену воду, що містить різні солі і домішки);
- дисперсна фаза - нафтовий віск (використовують нафтові воски різного складу і властивостей або їх суміші в залежності від вимог, що пред'являються до якості емульсій);
- емульгатор (використовують поверхнево-активні речовини у вигляді індивідуальних компонентів або суміші);
- добавки спеціального призначення (вводять добавки, що поліпшують стабільність воскових емульсій до розбавлення і циклам «заморожування - відтавання», антиоксиданти та ін.).
Нафтовий віск - основний компонент дисперсної фази воскових емульсій
Різні нафтові воски (парафіни, гачі депарафінізації, Петролатуми та їх суміші) являють собою основні компоненти воскових (парафінових) емульсії. Нафтові воски складаються в основному з нормальних парафінових і ізопарафінов...
