Парафиновый воск
 | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
| Информационная карта ECHA | 100.029.375 |
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Характеристики | |
| С н Н 2n+2 | |
| Появление | Белый твердый [1] |
| Запах | Без запаха |
| Точка кипения | > 370 °C (698 °F) |
| ~1 мг/л [1] | |
| Опасности | |
| точка возгорания | 200–240 ° C (392–464 ° F; 473–513 К) [1] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Парафин (или нефтяной воск ) представляет собой мягкое бесцветное твердое вещество, полученное из нефти , угля или горючего сланца , которое состоит из смеси молекул углеводородов, содержащих от 20 до 40 атомов углерода. Он тверд при комнатной температуре и начинает плавиться примерно при температуре выше 37 ° C (99 ° F). [2] и его температура кипения выше 370 ° C (698 ° F). [2] Общие области применения парафина включают смазку , электроизоляцию и свечи ; [3] Из окрашенного парафина можно сделать мелки . Не следует путать его с керосином и другими нефтепродуктами, которые иногда называют парафином. [4]
Неокрашенные парафиновые свечи без запаха не имеют запаха и имеют голубовато-белый цвет. Парафин был впервые создан Карлом Райхенбахом в Германии в 1830 году и ознаменовал собой значительный прогресс в технологии изготовления свечей, поскольку он горел чище и надежнее, чем сальные свечи, и был дешевле в производстве. [5]
В химии парафин используется как синоним алкана , обозначая углеводороды с общей формулой C n H 2 n +2 . Название происходит от латинского parum («очень мало») + affinis , что означает «отсутствие сродства » или «отсутствие реактивности », что указывает на нереактивную природу парафина. [6]
Характеристики
[ редактировать ]Парафин . чаще всего встречается в виде белого воскообразного твердого вещества без запаха и вкуса с типичной температурой плавления примерно от 46 до 68 ° C (от 115 до 154 ° F) [7] и плотностью около 900 кг/м. 3 . [8] Он нерастворим в воде, но растворим в эфире , бензоле и некоторых сложных эфирах . Парафин не подвержен влиянию большинства распространенных химических реагентов , но легко горит . [9] Его теплота сгорания составляет 42 МДж/кг. [10]
Углеводород C 31 H 64 является типичным компонентом парафина.
Парафин является отличным электроизолятором , его удельное сопротивление составляет от 10 13 и 10 17 ом-метр . [11] Это лучше, чем почти все другие материалы, за исключением некоторых пластмасс (особенно ПТФЭ ). Это эффективный замедлитель нейтронов , который использовался в экспериментах Джеймса Чедвика в 1932 году для идентификации нейтрона. [12] [13]
Парафин — отличный материал для хранения тепла , его удельная теплоемкость 2,14–2,9 Дж⋅г. −1 ⋅K −1 ( джоули на грамм на кельвин ) и теплота плавления 200–220 Дж⋅г. −1 . [14] Парафиновое охлаждение с фазовым переходом в сочетании с выдвижными радиаторами использовалось для охлаждения электроники лунного вездехода во время пилотируемых полетов на Луну в начале 1970-х годов. [15] Воск значительно расширяется при плавлении и поэтому используется в с восковыми элементами термостатах промышленного, бытового и, особенно, автомобильного назначения. [16] [17]
Если чистый парафин расплавиться примерно до температуры вспышки в полуоткрытом стеклянном сосуде, который затем резко охладили, то его пары могут самовоспламениться в результате достижения давления кипения жидкости . [18]
История
[ редактировать ]Парафин был впервые создан в 1830 году немецким химиком Карлом фон Райхенбахом, когда он попытался разработать метод эффективного разделения и очистки восковых веществ, встречающихся в природе в нефти. Парафин стал большим достижением в индустрии изготовления свечей, поскольку он сгорал чисто и был дешевле в производстве, чем другие виды топлива для свечей, такие как пчелиный воск и жир . Первоначально парафин имел низкую температуру плавления. Это было исправлено добавлением стеариновой кислоты . Производство парафина пережило бум в начале 20 века из-за роста нефтяной и мясоперерабатывающей промышленности, которая создавала парафин и стеариновую кислоту в качестве побочных продуктов. [5]
Производство
[ редактировать ]Сырьем для парафина является гач , представляющий собой смесь масла и воска, побочный продукт переработки смазочного масла.
Первым шагом в изготовлении парафина является удаление масла (обезмасливание или депарафинизация) из гача воска. Масло отделяют кристаллизацией. Чаще всего гач воска нагревают, смешивают с одним или несколькими растворителями, такими как кетон , а затем охлаждают. По мере остывания воск выкристаллизовывается из раствора, остается только масло. Эту смесь фильтруют на два потока: твердый (воск плюс немного растворителя) и жидкий (масло и растворитель). После того, как растворитель восстанавливается путем перегонки, полученные продукты называются «воск продукта» (или «воск для пресса») и «масло для ног». Чем ниже процент масла в воске, тем более рафинированным он считается (полурафинированный или полностью рафинированный). [19] Воск продукта может быть дополнительно обработан для удаления цвета и запаха. Наконец, воск можно смешать для придания определенных желаемых свойств, таких как температура плавления и проникновение. Парафин продается в жидком или твердом виде. [20] [21] [22]
Приложения
[ редактировать ]В промышленных целях часто бывает полезно модифицировать кристаллические свойства парафина, обычно путем добавления разветвлений к существующей углеродной основной цепи. Модификация обычно осуществляется с помощью добавок, таких как сополимеры ЭВА , микрокристаллический воск или формы полиэтилена . Разветвленные свойства приводят к получению модифицированного парафина с более высокой вязкостью, меньшей кристаллической структурой и измененными функциональными свойствами. Чистый парафин редко используется для вырезания оригинальных моделей для литья металла и других материалов в процессе выплавки , поскольку он относительно хрупок при комнатной температуре и представляет риск сколов и поломок при работе. Мягкие и податливые 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 гистологических или патологоанатомических лабораториях парафин используется для пропитки тканей перед приготовлением тонких образцов. Вода удаляется из ткани посредством возрастающей концентрации спирта (от 75% до абсолютного), а затем спирт очищается в органическом растворителе, таком как ксилол . Затем ткань помещают в парафин на несколько часов, а затем помещают в форму с воском для охлаждения и затвердевания. делают срезы Затем на микротоме .
Другое использование
[ редактировать ]- свечей Изготовление
- Резьба по воску
- велосипедной цепи Смазка
- Покрытия для вощеной бумаги или вощеного хлопка
- Пищевой парафин:
- Блестящее покрытие, используемое при изготовлении конфет ; хотя и съедобен, но не переваривается, проходит через организм и не расщепляется.
- Покрытие для многих видов твердого сыра , например, сыра Эдам.
- Герметик для банок, банок и бутылок
- Добавка к жевательной резинке
- Литье по выплавляемым моделям
- Противослеживающие, влагоотталкивающие и пылеулавливающие покрытия для удобрений.
- Средство для подготовки образцов для гистологии
- Смазка для пуль – с другими ингредиентами, такими как оливковое масло и пчелиный воск.
- Флегматизирующий агент, обычно используемый для стабилизации / снижения чувствительности взрывчатых веществ, таких как гексоген.
- Мелки
- Твердое топливо для гибридных ракетных двигателей [23] [24]
- Компонент воска для досок для серфинга , лыжного воска и воска для скейтбордов.
- Чернила. В качестве основы для твердых чернил используются блоки воска разного цвета для термопринтеров. Воск расплавляется, а затем распыляется на бумагу, создавая изображения с блестящей поверхностью.
- Микровоск: [25] пищевая добавка , глазирующий агент с номером Е E905
- Судебно-медицинские расследования : при тесте на нитраты используется парафин для обнаружения нитратов и нитритов на руке подозреваемого в стрельбе.
- Антиозонанты : смеси парафина и микровосков используются в резиновых смесях для предотвращения растрескивания резины; примесь воска мигрирует на поверхность изделия и образует защитный слой. Этот слой может также действовать как антиадгезив , помогая изделию отделиться от формы . [26]
- Механические термостаты и приводы как средство расширения для активации таких устройств. [17] [27]
- В качестве герметизирующего материала для герметизации электронных компонентов, таких как гитарные звукосниматели , трансформаторы и катушки индуктивности , для предотвращения проникновения влаги и уменьшения электромагнитно-индуцированного акустического шума и микрофонных эффектов.
- Процессы производства текстиля, например, используемые для изготовления Эйзенгарна . ниток
- Загуститель во многих пейнтбольных шарах.
- Увлажняющий компонент в туалетных принадлежностях и косметике, например вазелин .
- Предотвращает окисление на поверхности полированной стали и железа. [28]
- Материал с фазовым переходом для хранения тепловой энергии
- Используется MESSENGER (космический корабль «Меркурий»), когда космический корабль не может излучать чрезмерное тепло. [29] [ не удалось пройти проверку ] [ мертвая ссылка ]
- Производство из вареной кожи . доспехов и книг
- нейтронного излучения Защита от
- Восковые ванны для трудотерапии , физиотерапии и косметических процедур.
- Парафин эффективен при лечении артроза суставов кистей. Лечение состоит из парафиновых ванн с обертыванием в течение 15 минут, пока парафин не остынет, в течение пяти дней в неделю. Было показано, что использование парафиновой ванны уменьшает боль в состоянии покоя и во время ADL (повседневной деятельности) по сравнению с группами, которые не получали восковую терапию. [30]
- Улучшение силы захвата и силы сжатия было обнаружено у пациентов с туннельным синдромом запястья, остеоартритом, спастичностью и посттравматической скованностью, у тех, кто использовал терапию парафиновыми ваннами наряду с традиционной физиотерапией в своем выздоровлении. Было обнаружено, что пациенты, принимавшие парафиновые ванны, имели более низкие оценки по шкале VAS и AUSCAN (оценка боли) по сравнению с теми, кто этого не делал. [31]
- Используется для отделки древесины.
- Используется как топливо для огнедышащего дыхания.
- Используется в лавовых лампах
Охрана труда
[ редактировать ]Люди могут подвергнуться воздействию парафина на рабочем месте при вдыхании, контакте с кожей и глазами. Национальный институт охраны труда (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) для воздействия паров парафина на уровне 2 мг/м. 3 более 8-часового рабочего дня. [32]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Запись в базе данных веществ ГЕСТИС Института охраны труда.
- ^ Перейти обратно: а б Фройнд, Михай; Мозес, Дьюла (1982). Парафиновые изделия: свойства, технологии, применение . Перевод Якаба Э. Амстердама, Нидерланды: Elsevier. п. 121. ИСБН 978-0-444-99712-8 .
- ^ Процессы производства сырья и свечей. Архивировано 21 марта 2020 г. в Wayback Machine , AECM.
- ^ Чарльз Б. Уиллингем; Уильям Дж. Тейлор; Джоан М. Пиньокко; Фредерик Д. Россини. «Исследовательский документ RP1670 | Давление паров и температуры кипения некоторых парафинов, алкилциклопентанов, алкилциклогексанов и алкилбензольных углеводородов» (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий . Министерства торговли США Национальное бюро стандартов .
- ^ Перейти обратно: а б «История свечей» . Национальная свечная ассоциация . Проверено 25 февраля 2016 г. .
- ^ «Парафин, н». Оксфордский словарь английского языка . Оксфорд, Англия: Издательство Оксфордского университета. Март 2009 года.
- ^ Насер, Уильям Э (1999). «Воски натуральные и синтетические». В МакКетте, Джон Дж. (ред.). Энциклопедия химической обработки и дизайна . Том. 67. Нью-Йорк: Марсель Деккер. п. 17. ISBN 978-0-8247-2618-8 . Оно может варьироваться в широких пределах, даже выходя за пределы указанного диапазона, в зависимости от таких факторов, как содержание масла и кристаллическая структура.
- ^ Кэй, Джордж Уильям Кларксон; Лаби, Томас Хауэлл . «Механические свойства материалов» . Таблицы Кэя и Лаби физических и химических констант . Национальная физическая лаборатория . Архивировано из оригинала 11 марта 2008 года . Проверено 25 октября 2013 г.
- ^ Сигер, Спенсер Л.; Слабо, Майкл (19 января 2010 г.). «Алкановые реакции». Химия сегодня: общая, органическая и биохимия . Бельмонт, Калифорния: Сенгедж. п. 364. ИСБН 978-0-538-73332-8 .
- ^ Винер, Гарри (январь 1947 г.). «Структурное определение температур кипения парафинов» . Журнал Американского химического общества . 69 (1): 17–20. дои : 10.1021/ja01193a005 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 20291038 .
- ^ «Электроизоляционные материалы» . Таблицы Кэя и Лаби физических и химических констант . Национальная физическая лаборатория. 1995. Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 года . Проверено 25 октября 2013 г.
- ^ «Затухание быстрых нейтронов: замедление и диффузия нейтронов» . Таблицы Кэя и Лаби физических и химических констант . Национальная физическая лаборатория. Архивировано из оригинала 29 сентября 2007 года . Проверено 25 октября 2013 г.
- ^ Роудс, Ричард (1981). Создание атомной бомбы . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. п. 163 . ISBN 978-0-671-44133-3 .
- ^ «Удельная теплоемкость» . Diracdelta.co.uk Научно-техническая энциклопедия . Dirac Delta Consultants Ltd, Уорик, Англия. Архивировано из оригинала 4 августа 2007 года . Проверено 25 октября 2013 г.
- ^ Дин, РГ; Кару, З.С. (февраль 1993 г.). «Исследования и разработки систем хранения тепла и охлаждения на космической станции». Заключительный отчет Lockheed Missiles and Space Co.
- ^ Термостат с восковыми гранулами. Патент США 4948043.
- ^ Перейти обратно: а б Боден, Роджер. «Парафиновый микроактюатор» (PDF) . Материаловедение Датчики и приводы . Университет Упсалы. Архивировано из оригинала (PDF) 8 февраля 2012 года . Проверено 25 октября 2013 г.
- ^ Хастинг, Чад (18 августа 2019 г.). «Парафин – экзотермическая реакция: осторожность» . Химическое образование Xchange . Проверено 18 апреля 2023 г.
- ^ «Парафин воск (полностью рафинированный)» . Барасатский восковой завод. Архивировано из оригинала 20 июля 2013 года . Проверено 21 декабря 2012 г.
- ^ «Восковое рафинирование» . The International Group, Inc. Архивировано из оригинала 10 декабря 2012 года . Проверено 21 декабря 2012 г.
- ^ «Парафиновый воск» . Битумная инженерия. Архивировано из оригинала 30 июня 2012 года . Проверено 21 декабря 2012 г.
- ^ «Производственный процесс» . Барасатский восковой завод. Архивировано из оригинала 20 июля 2013 года . Проверено 21 декабря 2012 г.
- ^ Персонал (осень 2004 г.). «Ракетный двигатель использует в качестве топлива обычные бытовые продукты» (PDF) . Сайт OASIS Ocean Air Space Industry . 1 (3):6 . Проверено 28 ноября 2008 г.
- ^ Табор, Эбигейл (18 апреля 2017 г.). «От педикюра до сапсана — парафин доказывает свою ценность» . НАСА.gov . Архивировано из оригинала 27 марта 2019 года . Проверено 26 марта 2019 г.
- ^ «Парафины, микрокристаллические, вазелиновые, восковые смеси - Микрокристаллический воск» . igiwax.com . Архивировано из оригинала 19 октября 2016 года . Проверено 29 апреля 2017 г.
- ^ ( Фройнд и Мозес 1982 , стр. 272)
- ^ Огден, Сэм; Клинтберг, Лена; Торнелл, Грегер; Хьорт, Клас; Боден, Роджер (30 ноября 2013 г.). «Обзор миниатюрных парафиновых приводов, клапанов и насосов с фазовым изменением» . Микрофлюидика и нанофлюидика . 17 : 53–71. дои : 10.1007/s10404-013-1289-3 . S2CID 85525659 .
- ^ Дик, Уильям Б. (1872). «Энциклопедия практических приемов и процессов» . Нью-Йорк: Дик и Фицджеральд . Проверено 25 октября 2013 г.
- ^ «Информация об инструменте» . НАСА . 2007 . Проверено 24 января 2017 г.
- ^ Бизли, Джанин; Уорд, ЛиЭнн; Книппер-Фишер, Кэти; Хьюз, Катя; Лансфорд, Дайанна; Лейрас, Клаудия (апрель 2019 г.). «Консервативные терапевтические вмешательства при остеоартрите суставов пальцев: систематический обзор» . Журнал терапии рук . 32 (2): 153–164.e2. дои : 10.1016/j.jht.2018.01.001 . ПМИД 30017415 . S2CID 51677624 .
- ^ Ким, Сан-Гюн; Кан, Чон У; Бу, Джун Хёк; Джин, Донг Ук; Чхве, Сон Джэ; Сон, Гван Гю; Юнг, Джэ Хён (март 2023 г.). «Эффективность парафиновой ванны при симптомах и функциях заболеваний рук: систематический обзор и метаанализ рандомизированных контролируемых исследований» . Журнал терапии рук . 36 (3): 706–712. дои : 10.1016/j.jht.2022.10.005 . ПМИД 36914488 . S2CID 257500134 .
- ^ «CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям - пары парафина» . cdc.gov . Проверено 27 ноября 2015 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- « Странное использование парафина », Scientific American , 13 июля 1878 г., стр. 19