Доклад: Воск

Воск, название, применяемое для обозначения группы жироподобных твердых веществ природного или синтетического происхождения; по химической природе это, как правило, сложные эфиры высших одноосновных жирных кислот и высших одноатомных жирных спиртов; ископаемые воски – насыщенные углеводороды.

Разновидности и использование. По своим свойствам воски напоминают твердые жиры, у них, например, блестящая и жирная на ощупь поверхность. Они плавятся в широком интервале температур (40–90 С) – обычно при более высоких температурах, чем твердые жиры и жирные кислоты. Воск – сложная смесь соединений; в ее состав могут входить углеводороды, жирные кислоты, жирные спирты, сложные или простые эфиры жирных спиртов и глицерина или продукты их разложения. К примеру, японский воск и выделения восковницы (растения из рода Myrica) на самом деле являются жирами, поскольку они состоят главным образом из триглицерида пальмитиновой кислоты. Природные воски могут быть минерального, животного, растительного и морского происхождения. Синтетические воски получаются в результате прибавления невоскообразных или псевдовоскообразных материалов к природным воскам.

Все виды восков используют для сходных целей – для изготовления свечей, цветных карандашей, копировальной бумаги, полировальных составов, косметических средств, кондитерских изделий, жевательной резинки, литья, эмульсий, составов для запечатывания и выделки кож и для придания бумаге и текстилю водоотталкивающих свойств. Воски, как правило, смешивают для получения нужных свойств. Использование добавок в коммерческих восках практикуется часто и допускается, если смесь удовлетворяет определенному набору требований. Дорогие импортные сорта воска, такие, как карнаубский (воск коперниции), тщательно анализируют для выявления подделок.

Минеральные воски. Парафины. Сырая нефть является сложной смесью тысяч соединений, большинство из которых представляют собой углеводороды (парафиновые, олефиновые, нафтеновые и ароматические). Парафиновые (насыщенные, или предельные) – устойчивые углеводороды от метана (один углеродный атом) до парафина (С18 – С35). В нефтяной промышленности сырую нефть сначала перерабатывают с целью отделения и очистки нескольких более летучих фракций (бензина, керосина, лигроина и солярового масла). Парафиновый дистиллят представляет собой высококипящую масляную фракцию, из которой парафин выделяют вытапливанием или кристаллизацией из растворителя.

Товарный очищенный парафин подразделяется на три сорта по температуре плавления (48–49C, 50–51C, 54–56C). Он устойчив к действию тепла, света и воздуха, хотя при старении слегка обесцвечивается. Обычные растворители жиров растворяют парафин при нагревании, но при охлаждении парафин кристаллизуется из раствора. Кислоты и щелочи на парафин не действуют. Существует еще одна разновидность парафина – аморфный (микрокристаллический) воск, который пластичнее, обладает большей клейкостью и смешивается с добавками, включая масла, без вытапливания.

Парафин является важным компонентом в производстве герметиков, кальки, копировальной бумаги, водонепроницаемого картона, муляжей, цветных карандашей, свечей, мазей, косметических средств, кремов для обуви и мастик для полов. Аморфный, или микрокристаллический, парафиновый воск используется как водостойкий клей для бумаги. Обе формы парафина дешевы и используются как добавки к дорогим воскам воскообразующих насекомых и растений.

Озокерит образует подземные залежи вместе с нефтью и добывается в штатах Юта и Техас в США, а также в России и Польше. Сырой озокерит для освобождения от посторонних включений расплавляют и промывают водой, а затем кислотой, и отбеливают специальной отбеливающей глиной (фуллерова земля). Товарный озокерит бывает черным, зеленым, желтым или белым, в зависимости от степени отбеливания. Очищенный озокерит плавится при более высокой температуре (от 65C до 80C), чем парафин; он почти полностью состоит из высокомолекулярных углеводородов. Кислоты и щелочи на озокерит не действуют. Он прочно удерживает масла и другие добавки. Озокерит нерастворим в летучих спиртах, но растворяется в бензоле, керосине и других углеводородах.

Церезин – смесь насыщенных, в основном алифатических, углеводородов С36 – С55 – получают смешиванием озокерита с парафином или микрокристаллическим парафиновым воском. Товарный церезин плавится при температурах от 54C до 77C в зависимости от количества и сорта парафина, использованного в качестве добавки; применяется в производстве мастик для полов и обувных кремов, для изготовления свечей, покрытий для бумаги, водостойких пропиток, цветных карандашей и копировальной бумаги.

Горный воск занимает промежуточное положение между растительными и минеральными восками, получают его из лигнитов (бурых углей). Окраска неочищенного горного воска варьирует от бурой до черной. Для очистки его промывают кислотой и обрабатывают отбеливающей глиной. Очищенный горный воск слегка окрашен и при нагревании пахнет битумом или асфальтом. Он хрупок и тверд, устойчив к царапанью, приближаясь в этом отношении к карнаубскому воску. Благодаря этим свойствам, горный воск применяют в полировальных составах, для производства свечей и для повышения температур плавления более мягких восков.

Растительные воски. Карнаубский (бразильский) воск. Южноамериканская пальма Copernicia cerifera выделяет из листьев желтоватый воск. Порошкообразный хрупкий воск сметают или соскабливают с высушенных на солнце листьев и промывают кипятком, затвердевший воск отделяют, получая товарное сырье. При необходимости его подвергают дальнейшей очистке и отбелке. Карнаубский воск плавится при 85–90C и является самым твердым и устойчивым из природных восков. По химической структуре это настоящий воск; он состоит почти целиком из мирицилового эфира церотиновой кислоты и небольших количеств соответствующих кислоты и спирта, образующихся в результате гидролиза в процессе обработки. Коммерческое применение основано на его способности улучшать характеристики более дешевых восков, повышая их температуры плавления, уменьшая липкость и увеличивая блеск.

Канделила (травяной воск). Добывают его с поверхности стреловидных листьев мексиканского кустарника Euphorbia antisyphilitica. Твердость этого воска приближается к твердости карнаубского и значительно больше, чем у пчелиного. Очищенный продукт имеет светлый цвет и приятный запах, в нем содержится около 65% углеводородов и спиртов и 35% сложных эфиров и кислот. Его чаще всего используют в качестве добавок к карнаубскому воску.

Японский воск, воск лавра, мирта и восковницы. Эти воски являются в действительности жирами – глицеридами пальмитиновой и других высших жирных кислот; получают их из плодов деревьев рода сумах (Rhus gen.). Эти воски полностью омыляются щелочью, вот почему их, помимо прочего, часто применяют как сырье для мыловарения.

Воски насекомых. Пчелиный воск. Обычная медоносная пчела выделяет воск и использует его для строительства сот. При промышленной переработке пчелиного воска соты кипятят в воде и воск снимают с поверхности. Дальнейшая очистка и отбеливание дают светло-желтый воск с бальзамическим запахом. Чистый пчелиный воск – это в первую очередь мирициловый эфир пальмитиновой кислоты и цериловые эфиры церотиновой кислоты; в нем содержится около 50% неомыляемых веществ, в том числе спиртов и углеводородов. По свойствам пчелиный воск напоминает микрокристаллический парафиновый, который часто добавляют к пчелиному. Его используют для тех же целей, что и другие воски.

Китайский воск представляет собой выделения червеца Coccus ceriferus, остающиеся в виде налета на ветвях ясеня и вечнозеленых деревьев, растущих в юго-восточной Азии; состоит преимущественно из эфира церотиновой кислоты и церилового спирта, но содержит также некоторые свободные спирты и углеводороды. Он уступает карнаубскому воску по твердости и менее пластичен, чем пчелиный воск.

Воски животных. Спермацет (цетин). В голове кашалота имеется фиброзный мешок – полость, заполненная спермацетовым маслом, в котором содержится от 8 до 20% спермацета. Его отделяют от масла вымораживанием и фильтрованием или кристаллизацией из растворителей. Спермацет кристаллизуется в виде блестящих, жирных на ощупь пластинок. Он состоит из цетилпальмитата и свободного цетилового спирта. Спермацет слишком мягок для полирующих составов или восковых покрытий, но используется для свечей, мазей и кремов. Из него получают цетиловый спирт для производства синтетических детергентов.

Шерстяной воск (ланолин). При промывке овечьей шерсти получают мягкий жирный мазеобразный воск, сильно окрашенный и с неприятным запахом. Сырой шерстяной жир является побочным продуктом промывки шерсти и может быть извлечен путем экстракции растворителями из моечных стоков или из самой шерсти. Хотя при обработке шерсти образуются тонны шерстяного жира, лишь сравнительно небольшие его количества выделяют и превращают в очищенный ланолин. Это жирный воск, содержащий свободный холестерин, ланостерин и родственные им стерины, а также их эфиры с жирными кислотами. Ланолин легко образует эмульсии, что делает его очень ценным компонентом для приготовления мазей, кремов и косметики.

Список литературы

Белькевич П.И., Голованов Н.Г. Воск и его технические аналоги. Минск, 1980