главная > справочник > химическая энциклопедия:

Воски

Воски, исторически сложившееся название разных по составу и происхождению продуктов, преимущественно природных, которые по свойствам близки пчелиному воску. Природные воски представляют собой пластичные легко размягчающиеся при нагревании продукты, большинство из которых плавится в интервале 40-90°С (см. табл.). Некоторые воски, например пчелиный и буроугольный, являются гетерогенными системами, в которых дисперсная кристаллическая фаза распределена в аморфной дисперсионной среде. Воски не смачиваются водой. водонепроницаемы, обладают низкой электрической проводимостью, горючи. Они не растворимы в холодном этаноле. хорошо растворимы в бензине. хлороформе. бензоле и диэтиловом эфире. Большинство природных восков содержит сложные эфиры одноосновных насыщенных карбоновых кислот нормального строения и спиртов с 12-46 атомами С в молекуле. Такие воски по химическим свойствам близки к жирам (триглицеридам), но омыляются только в щелочной среде. Иногда природнеые продукты, не содержащие сложные эфиры, например парафин. петролатум. церезин, называют аналогами восков или воскоподобными материалами.

Пчелиный воск - смесь сложных эфиров (72%), насыщенных неразветвленных углеводородов С₂₁—С₃₅ (12-15%) и карбоновых кислот С₁₆—С₃₆ (15%), относительные количества которых зависят от условий питания пчел и др. факторов. Получают переработкой сот, обрезков вощины и восковых наростов в ульях.

Шерстяной (шерстный) воск выделяется кожными железами овец в волосяную луковицу и обильно покрывает шерсть (в количестве 5-16% по массе). В его состав входят: сложные эфиры жирных кислот и высших спиртов, в т. ч. ланолинового С₁₁Н₂₁СН₂ОН; жирные кислоты (12-40%); спирты (44-45%); углеводороды (14-18%); стерины (холестерин, изохолестерин, эргостерин) в свободном виде и в виде сложных эфиров (10%). Получают из промывных вод шерстомоек или экстрагированием шерсти органическими растворителями. После обработки щелочами, отбелки окислителями и адсорбентами получают очищенный шерстяной воски-ланолин. Последний в отличие от других восков образует устойчивые эмульсии с водой, взятой в количестве, превышающем массу воски в 1,8-2 раза.

Спермацет содержится вместе со спермацетовым маслом в костных черепных углублениях некоторых видов китов, особенно кашалотов Состоит на 98% из цетина С₁₅Н₃₁СООС₁₆Н₃₃. Спермацет отделяют от масла вымораживанием. Гидрируя спермацетовое масло, получают воски, близкий по свойствам спермацету.

Китайский воск вырабатывается червецом Coccus ceriferus, который обитает главным образом на китайском ясене и образует на нем восковой покров. Содержит сложный эфир гексакозановой кислоты СН₃(СН₂)₂₄СООН и гексадеканового спирта СН₃(СН₂)₁₅ОН (95-97%), смолу (до 1%), углеводороды (до 1%) и спирты (до 1%).

Шеллачный воск содержится в природной смоле - шеллаке (около 5%). В него входят 60-62% сложных эфиров, 33-35% спиртов, 2-6% углеводородов. Выделяют при охлаждении спиртового раствора шеллака.

Воски бактерий покрывает поверхность кислотоупорных бактерий, например туберкулезных и лепры, обеспечивая их устойчивость к внешним воздействиям. Содержит сложные эфиры миколевой кислоты С₈₈Н₁₇₂О₄ и эйкозанола СН₃(СН₂)₁₇СНОНСН₃, а также октадеканола СН₃(СН₂)₁₅СНОНСН₃.

Воски сахарного тростника покрывает тонкой пленкой стебли растений. В него входят сложные эфиры (78-82%), насыщенные С₁₄—С₃₄ и ненасыщенные С₁₅—С₃₇ углеводороды (3-5%), насыщенные жирные кислоты С₁₂—С₃₆ (14%) и спирты С₂₄—С₃₄ (6-7%). При отжиме тростника околро 60% восков переходит в сок. При очистке последнего воск выпадает в осадок, из которого его извлекают экстракцией ораническими растворителями.

СВОЙСТВА ВОСКОВ

Карнаубский воск покрывает листья пальмы Copernicia cerifera. Состоит на 80% из сложных эфиров триаконтанола CH₃(CH₂)₂₉OH и тетракозановой СН₃(СН₂)₂₂СООН и гексакозановой кислот. Содержит также 10% спиртов - октакозанола СН₃(СН₂)₂₇ОН, гептакозанола СН₃(СН₂)₂₆ОН, не встречающегося в остальных воски, и других, а также 1-1,5% углеводородов, 0,5% фитостерина. Для получения воска листья пальмы высушивают, из них выколачивают порошок, который вываривают в воде и выливают в формы. 2000 листьев дают около 16 кг воска.

Пальмовый воск находится в углублениях кольчатого ствола восковой пальмы Ceroxilon ondlicoka, откуда его соскабливают. Состоит преимущественно из сложных эфиров гексакозановой кислоты с гексакозанолом СН₃(СН₂)₂₅ОН и триаконтанолом СН₃(СН₂)₂₉ОН. Одно дерево дает около 12кг воска.

Канделильский воски извлекают из травы канделилы Pedilanthus Pavonis Boas, растущей в Мексике. С 1 га получают от 2 до 8 т воска, который содержит до 40% углеводородов. Японский воск добывают из лакового дерева Rhus vernicifera, произрастающего в Японии и Китае. Содержит глицериды гексадекановой, октадекановой, эйкозановой СН₃(СН₂)₁₈СООН и некоторых дикарбоновых кислот, а также карбоновые кислоты и спирты. Получают вывариванием в воде мучнистой массы, образующейся при измельчении косточек плодов.

Торфяной воски получают экстракцией бензином при 80 °С верхового битуминозного торфа со степенью разложения не менее 30%, влажностью не более 50% и зольностью не более 8% с последующей отдувкой растворителя. Полученный продукт содержит 60-75% воска и 25-40% смол; состоит из сложных эфиров (50-52%), карбоновых кислот (35-40%), углеводородов (5-7%) и спиртов (2-3%). Смолы из воска экстрагируют бензином, охлажденным до 0-5 °С. Нерастворимую часть промывают растворителем, продувают острым паром и получают обессмоленный воск Различными методами очистки обессмоленного воски получают рафинированный воск. Такой воски имеет кислотное число 160 и состоит на 97,5% из кислот С₈—С₃₀. Этерификацией его спиртами получают различные виды этерифицированных восков.

Буроугольный воски (монтан-воск) экстрагируют бензолом или бензином из бурого битуминозного угля. Удалением смолы путем ее экстракции растворителем получают обессмоленный воск, окислением последнего - рафинированный, этерификацией рафинированного воска одно-, двух-и многоатомными спиртами – этерифицированный воск. По составу буроугольный воски близок торфяному и отличается от него меньшим содержанием низкомолекулярных кислородсодержащих соединений.

Озокерит (горный, или минеральный, воски) - минерал из группы нефтяных битумов; генетически связан с месторождениями парафин.стой нефти. По хим. Составу - смесь твердых (49,5%) и жидких (45%) насыщенных углеводородов и смол (5,5%). Экстрагируют из руды тяжелым бензином (т. кип. 100-200°С); оставшийся после отгонки растворителя продукт фильтруют и отгоняют от него при 300°С легкие фракции. Обработкой озокерита 95-98%-ной H₂SO₄ при 200°С под давлением с последующей нейтрализацией известью и очисткой отбеливающей глиной получают церезин. Промышленность СССР выпускает церезин. марок 80, 75, 69 и 57 (цифры указывают температуру каплепадения), которые представляют собой смесь насыщенных углеводородов С₃₇Н₇₆-С₅₃Н₁₀₈ главным образом изо-строения.

Синтетические воски В зависимости от типа исходного сырья делят на частично и полностью синтетические.

Воски частично синтетические получают окислением сырого монтан-воска смесью хромовой и серной кислот с последующей этерификацией продуктов окисления (восковых кислот) различными гликолями. В эту группу также входят абрильские воски (смесь производных жирных кислот и алифатических или ароматических аминов) и воски на основе нефтяных и смоляных парафинов и их производных.

Воски полностью синтетические получают по реакции Фишера-Тропша действием Н₂ на СО. Образующиеся продукты состоят главным образом из высших алканов Широкое применение находят также воски, состоящие из смеси полиолефинов (алкатены, виннотены, луполены) с мол. м. 2000-10000, степенью кристалличности 10-85%, плотн. 0,9-0,94 г/см³, вязкостью расплава при 140°С 0,085-1 кПа*с. В зависимости от мол. массы и кристалличности эти воски могут быть жидкими или твердыми.

Воски применяют более чем в 200 отраслях народного хозяйства. Они входят в состав политур, защитных композиций для металлов, тканей, бумаги, кож, дерева; применяются в литейной промышленности как компоненты составов для изготовления форм при литье по выплавляемым моделям, смазок форм при получении изделий из пенополиуретанов, как изолирующий материал, компоненты мазей в косметике и медицине и др.

Лит.: Ивановский Л.Е., Энциклопедия восков, пер. с нем., т. 1, Л., 1956; Торфяной воск и сопутствующие продукты, Минск, 1977; Белькевич П. И., Голованов Н. Г., Воск и его технические аналоги, Минск, 1980; Warth A. H., The chemistry and technology of waxes, 2 ed., N.Y., 1956; Vcelak V., Chemie und Technologic des Montanwachses, Praha, 1959; Bennett H. H., Industrial waxes, v. 1-2, N. Y., 1975; Chemistry and biochemistry of natural waxes, ed. by P. E. Kolattu-kudy, Amst., 1976. П.И. Белькевич. Л. А. Иванова.