stringtranslate.com

Парафиновый воск

Парафиновая свеча

Парафиновый воск (или нефтяной воск ) — это мягкое бесцветное твердое вещество, получаемое из нефти , угля или горючего сланца , которое состоит из смеси углеводородных молекул, содержащих от 20 до 40 атомов углерода. Он твердый при комнатной температуре и начинает плавиться выше примерно 37 °C (99 °F), [2] а его точка кипения превышает 370 °C (698 °F). [2] Обычные области применения парафинового воска включают смазку , электроизоляцию и свечи ; [3] окрашенный парафиновый воск можно использовать в качестве мелков .

Неокрашенные, неароматизированные парафиновые свечи не имеют запаха и имеют голубовато-белый цвет. Парафиновый воск был впервые создан Карлом Рейхенбахом в Германии в 1830 году и ознаменовал собой значительный прогресс в технологии изготовления свечей, поскольку он горел более чисто и надежно, чем сальные свечи, и был дешевле в производстве. [4]

В химии парафин используется как синоним алкана , указывая на углеводороды с общей формулой C n H 2 n +2 . Название происходит от латинского parum («очень мало») + affinis , что означает «отсутствие сродства » или «отсутствие реакционной способности », что указывает на нереакционную природу парафина. [5]

Характеристики

Парафиновый воск в основном встречается как белое, без запаха, без вкуса, воскообразное твердое вещество с типичной температурой плавления между 46 и 68 °C (115 и 154 °F), [6] и плотностью около 900 кг/м 3 . [7] Он нерастворим в воде, но растворим в эфире , бензоле и некоторых сложных эфирах . Парафин не подвержен воздействию большинства распространенных химических реагентов , но легко горит . [8] Его теплота сгорания составляет 42 МДж/кг. [9]

Углеводород C 31 H 64 является типичным компонентом парафина.

Парафиновый воск является прекрасным электрическим изолятором с удельным сопротивлением от 10 13 до 10 17 Ом-метр . [10] Это лучше, чем почти все другие материалы, за исключением некоторых пластиков (особенно ПТФЭ ). Он является эффективным замедлителем нейтронов и использовался в экспериментах Джеймса Чедвика 1932 года для идентификации нейтронов. [11] [12]

Парафиновый воск является прекрасным материалом для хранения тепла , с удельной теплоемкостью 2,14–2,9 Дж⋅г −1 ⋅К −1 ( джоулей на грамм на кельвин ) и теплотой плавления 200–220 Дж⋅г −1 . [13] Охлаждение с помощью парафинового воска с фазовым переходом в сочетании с выдвижными радиаторами использовалось для охлаждения электроники лунного вездехода во время пилотируемых миссий на Луну в начале 1970-х годов. [14] Воск значительно расширяется при плавлении, поэтому его используют в термостатах с восковыми элементами для промышленных, бытовых и, в частности, автомобильных целей. [15] [16]

Если чистый парафин расплавить примерно до температуры вспышки в полуоткрытом стеклянном сосуде, а затем резко охладить, то его пары могут самовоспламениться в результате достижения давления кипения жидкости . [17]

История

Парафин был впервые создан в 1830 году немецким химиком Карлом фон Рейхенбахом, когда он попытался разработать метод эффективного разделения и очистки восковых веществ, естественным образом встречающихся в нефти. Парафин представлял собой крупный шаг вперед в производстве свечей, поскольку он горел чисто и был дешевле в производстве, чем другие виды топлива для свечей, такие как пчелиный воск и жир . Парафин изначально страдал от низкой температуры плавления. Это было исправлено путем добавления стеариновой кислоты . Производство парафина пережило бум в начале 20-го века из-за роста нефтяной и мясной промышленности, которые создавали парафин и стеариновую кислоту в качестве побочных продуктов. [4]

Производство

Сырьем для получения парафина служит парафиновый гач , представляющий собой смесь нефти и воска, побочный продукт переработки смазочного масла.

Первым шагом в изготовлении парафинового воска является удаление масла (обезжиривание или депарафинизация) из гача воска. Масло отделяется путем кристаллизации. Чаще всего гач воска нагревают, смешивают с одним или несколькими растворителями, такими как кетон , а затем охлаждают. По мере охлаждения воск кристаллизуется из раствора, оставляя только масло. Эту смесь фильтруют на два потока: твердый (воск плюс немного растворителя) и жидкий (масло и растворитель). После того, как растворитель извлекается путем перегонки, полученные продукты называются «воском продукта» (или «прессовым воском») и «маслом для ног». Чем ниже процент масла в воске, тем более очищенным он считается (полуочищенный по сравнению с полностью очищенным). [18] Воск продукта может быть дополнительно обработан для удаления цвета и запаха. В конце воск может быть смешан для придания определенных желаемых свойств, таких как точка плавления и проникновение. Парафин продается как в жидкой, так и в твердой форме. [19] [20] [21]

Приложения

В промышленных применениях часто бывает полезно модифицировать кристаллические свойства парафинового воска, как правило, путем добавления разветвлений к существующей углеродной цепи. Модификация обычно выполняется с помощью добавок, таких как сополимеры ЭВА , микрокристаллический воск или формы полиэтилена . Разветвленные свойства приводят к модифицированному парафину с более высокой вязкостью, меньшей кристаллической структурой и измененными функциональными свойствами. Чистый парафиновый воск редко используется для вырезания оригинальных моделей для литья металла и других материалов в процессе литья по выплавляемым моделям , так как он относительно хрупкий при комнатной температуре и представляет риск сколов и поломок при работе. Мягкие и пластичные воски, такие как пчелиный воск , могут быть предпочтительными для такой скульптуры, но « воски для литья по выплавляемым моделям », часто на основе парафина, специально разработаны для этой цели.

В гистологической или патологической лаборатории парафиновый воск используется для пропитки ткани перед разделением тонких образцов. Вода удаляется из ткани с помощью спирта возрастающей крепости (75% до абсолютного), а затем спирт очищается в органическом растворителе, таком как ксилол . Затем ткань помещается в парафиновый воск на несколько часов, затем помещается в форму с воском для охлаждения и затвердевания. Затем срезы разрезаются на микротоме .

Другие применения

Охрана труда

Люди могут подвергаться воздействию парафина на рабочем месте при вдыхании, контакте с кожей и глазами. Национальный институт охраны труда и техники безопасности (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) для воздействия паров парафина в размере 2 мг/м3 в течение 8-часового рабочего дня. [29]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Запись в базе данных веществ GESTIS Института охраны труда и здоровья
  2. ^ аб Фрейнд, Михай; Мозес, Дьюла (1982). Парафиновые изделия: свойства, технологии, применение . Перевод Якаба Э. Амстердама, Нидерланды: Elsevier. п. 121. ИСБН 978-0-444-99712-8.
  3. ^ Сырье и процессы производства свечей Архивировано 21 марта 2020 г. в Wayback Machine , AECM
  4. ^ ab "История свечей". Национальная ассоциация свечей . Получено 25 февраля 2016 г.
  5. ^ "Paraffin, n". Оксфордский словарь английского языка . Оксфорд, Англия: Oxford University Press. Март 2009.
  6. ^ Нассер, Уильям Э. (1999). «Воски, натуральные и синтетические». В Маккетта, Джон Дж. (ред.). Энциклопедия химической обработки и дизайна . Т. 67. Нью-Йорк: Марсель Деккер. стр. 17. ISBN 978-0-8247-2618-8.Этот показатель может значительно варьироваться, даже выходя за пределы указанного диапазона, в зависимости от таких факторов, как содержание масла и кристаллическая структура.
  7. ^ Кей, Джордж Уильям Кларксон; Лаби, Томас Хауэлл . "Механические свойства материалов". Таблицы физических и химических констант Кей и Лаби . Национальная физическая лаборатория . Архивировано из оригинала 11 марта 2008 г. Получено 25 октября 2013 г.
  8. ^ Сигер, Спенсер Л.; Слабо, Майкл (19 января 2010 г.). «Реакции алканов». Химия сегодня: общая, органическая и биохимия . Белмонт, Калифорния: Cengage. стр. 364. ISBN 978-0-538-73332-8.
  9. ↑ Винер, Гарри (январь 1947 г.). «Структурное определение точек кипения парафинов». Журнал Американского химического общества . 69 (1): 17–20. doi :10.1021/ja01193a005. ISSN  0002-7863. PMID  20291038.
  10. ^ "Электроизоляционные материалы". Таблицы физических и химических констант Кая и Лаби . Национальная физическая лаборатория. 1995. Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 года . Получено 25 октября 2013 года .
  11. ^ "Затухание быстрых нейтронов: замедление нейтронов и диффузия". Таблицы физических и химических констант Кая и Лаби . Национальная физическая лаборатория. Архивировано из оригинала 29 сентября 2007 г. Получено 25 октября 2013 г.
  12. ^ Родс, Ричард (1981). Создание атомной бомбы . Нью-Йорк: Simon and Schuster. стр. 163. ISBN 978-0-671-44133-3.
  13. ^ "Удельная теплоемкость". Diracdelta.co.uk Энциклопедия науки и техники . Dirac Delta Consultants Ltd, Уорик, Англия. Архивировано из оригинала 4 августа 2007 года . Получено 25 октября 2013 года .
  14. ^ Дин, WG; Кару, ZS (февраль 1993 г.). «Исследования и разработки систем хранения и охлаждения тепла на космической станции». Заключительный отчет Lockheed Missiles and Space Co.
  15. ^ Патент США 4948043 на восковой гранулированный термостат
  16. ^ ab Bodén, Roger. "Paraffin Microactuator" (PDF) . Materials Science Sensors and Actuators . University of Uppsala. Архивировано из оригинала (PDF) 8 февраля 2012 г. . Получено 25 октября 2013 г. .
  17. ^ Хастинг, Чад (18 августа 2019 г.). «Парафиновый воск – экзотермическая реакция: осторожно». Chemical Education Xchange . Получено 18 апреля 2023 г.
  18. ^ "Paraffin Wax (Fully Refined)". Barasat Wax Refiner. Архивировано из оригинала 20 июля 2013 года . Получено 21 декабря 2012 года .
  19. ^ "Wax Refining". The International Group, Inc. Архивировано из оригинала 10 декабря 2012 г. Получено 21 декабря 2012 г.
  20. ^ "Парафиновый воск". Bitumen Engineering. Архивировано из оригинала 30 июня 2012 года . Получено 21 декабря 2012 года .
  21. ^ "Производственный процесс". Barasat Wax Refiner. Архивировано из оригинала 20 июля 2013 года . Получено 21 декабря 2012 года .
  22. ^ (Фройнд и Мозес 1982, стр. 272)
  23. ^ Огден, Сэм; Клинтберг, Лена; Торнелл, Грегер; Хьорт, Клас; Боден, Роджер (30 ноября 2013 г.). «Обзор миниатюрных приводов, клапанов и насосов с изменением фазы парафина». Микрофлюидика и нанофлюидика . 17 : 53–71. doi :10.1007/s10404-013-1289-3. S2CID  85525659.
  24. ^ "Парафин, микрокристаллический, вазелин, восковые смеси - Микрокристаллический воск". igiwax.com . Архивировано из оригинала 19 октября 2016 года . Получено 29 апреля 2017 года .
  25. ^ "Instrument Information". NASA . 2007. Получено 24 января 2017 .
  26. ^ Дик, Уильям Б. (1872). «Энциклопедия практических рецептов и процессов». Нью-Йорк: Дик и Фицджеральд . Получено 25 октября 2013 г.
  27. ^ Сотрудники (осень 2004 г.). «Ракетный двигатель использует в качестве топлива обычный бытовой продукт» (PDF) . Сайт космической промышленности OASIS Ocean Air . 1 (3): 6 . Получено 28 ноября 2008 г.
  28. ^ Табор, Эбигейл (18 апреля 2017 г.). «От педикюра до ракеты-носителя Peregrine: парафиновый воск доказывает свою ценность». NASA.gov . Архивировано из оригинала 27 марта 2019 г. . Получено 26 марта 2019 г. .
  29. ^ "CDC – NIOSH Карманный справочник по химическим опасностям – пары парафина". cdc.gov . Получено 27 ноября 2015 г. .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Парафин .