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石蠟
由固態(tài)高級(jí)烷烴組成的有機(jī)混合物
石蠟(英文: Paraffin Wax)又稱硬石蠟, 礦蠟, 白蠟, 蠟料子, 固體石蠟，是以石油或頁巖油中的各種固體烴混合物為原料精制而得的化合物。其分子式可表示為C?H2???，主要組分為C??-C??的直鏈烷烴，還有少量帶個(gè)別支鏈的烷烴和帶長側(cè)鏈的單環(huán)環(huán)烷烴。石蠟中還會(huì)含一些雜環(huán)化合物，如吡啶、吡咯、噻吩等。石蠟外觀為有蠟狀光澤的透明固體, 呈片狀結(jié)晶，純品呈白色，含雜質(zhì)則呈黃色，手觸之有油膩感，無臭無味，不溶于水，微溶于醇、酮，易溶于乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石油醚、二硫化碳及礦物油和多數(shù)植物油，遇熱會(huì)熔化，還具有很大的可塑性、黏稠性和延伸性。石蠟的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，不易與無機(jī)酸、堿類、鹵素、氧化劑及還原劑等發(fā)生作用，在紫外線的照射下色澤會(huì)變黃。石蠟遇高熱會(huì)燃燒分解，燃燒時(shí)發(fā)光焰。在特定條件下可被氧化，色澤變黑，分解生成酸、酯和微量的醛、酮等。石蠟按加工深度不同，可分為粗石蠟(黃石蠟)、半精制石蠟(白石蠟)、全精制石蠟(精白蠟)、食品用石蠟及皂用蠟。石蠟的應(yīng)用廣泛，可在醫(yī)藥、生物、食品、化工、紡織、造紙、日化、材料、橡膠、鋼鐵或冶金等領(lǐng)域發(fā)揮其作用。石蠟不被機(jī)體所消化吸收，少量的石蠟幾乎是無毒的，但大量長期接觸則會(huì)對人體健康造成影響。
基本信息
中文名
石蠟
英文名
Paraffin Wax
別名
硬石蠟, 礦蠟, 白蠟, 蠟料子, 固體石蠟
拼音
Shí là
CAS編號(hào)
8002-74-2
性質(zhì)
化學(xué)式
CnH2n+2
摩爾質(zhì)量
360-540 g/mol
外觀
有蠟狀光澤的透明晶體, 純品呈白色，含雜質(zhì)呈黃色
氣味
無臭無味
密度
0.87-0.92(相對密度)
熔點(diǎn)
50-70 ℃
沸點(diǎn)
370 ℃
溶解性
不溶于水，微溶于醇、酮，易溶于乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石油醚、二硫化碳及礦物油和多數(shù)植物油
黏度
48 Pa·s(20 ℃), 100 Pa·s(50 ℃)
危險(xiǎn)性
閃點(diǎn)
199 ℃
自燃溫度
245-473 ℃
歷史
1809年，德國化學(xué)家丹尼爾·富克斯(Daniel Fox)從德國特格恩塞的石油中鑒定出幾種固體的碳?xì)浠衔?/a>；1819年前，德國化學(xué)家愛德華·畢希納(Eduard Buchner)將該種碳?xì)浠衔锓蛛x出來且純度極高；1830年，德國化學(xué)家卡爾·賴興巴赫(Carl Reichenbach)從木焦油獲得了這種物質(zhì)，并在其發(fā)表的一篇文章里把這種親合力微弱的產(chǎn)物命名為石蠟；同時(shí)期，愛丁堡的克里斯蒂森博士(Dr. Christiansen)提出將石蠟稱為Petrolin，但不為公眾所接受；1850年，蘇格蘭化學(xué)家詹姆士·揚(yáng)(James Young)獲得了一項(xiàng)由煙煤制取石蠟的專利，即先將煙煤弄碎，然后置于蒸餾器中加熱蒸餾即可制得石蠟。1848年，蘇格蘭化學(xué)家詹姆士·揚(yáng)(James Young)在采礦場工作時(shí)注意到，石油正在從煤礦的天花板上泄漏出來。他由此推斷可以從煤炭中提取石蠟；1850年，楊和他的搭檔愛德華·賓尼(Edward Binney)和愛德華·梅爾德魯姆(Edward Meldrum)為這種特殊的方法申請了專利，即先將煙煤弄碎，然后置于蒸餾器中加熱蒸餾即可制得石蠟。
理化性質(zhì)
物質(zhì)組成
石蠟的分子式可表示為C?H2???，其中n=17-35，主要組分為C??-C??的直鏈烷烴，如正二十二烷(CzHas)和正二十八烷(CzgHu)等，還有少量帶個(gè)別支鏈的烷烴和帶長側(cè)鏈的單環(huán)環(huán)烷烴。石蠟中還會(huì)含一些雜環(huán)化合物，如吡啶、吡咯、噻吩等。隨著石蠟的分子量、沸點(diǎn)和熔點(diǎn)的增高，組成的正構(gòu)烷烴會(huì)減少，而異構(gòu)烷烴和固體烷烴則會(huì)增多。
物理性質(zhì)
石蠟外觀為有蠟狀光澤的透明固體, 呈片狀結(jié)晶，純品呈白色，含雜質(zhì)則呈黃色，手觸之有油膩感，無臭無味，不溶于水，微溶于醇、酮，易溶于乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石油醚、二硫化碳及礦物油和多數(shù)植物油，遇熱會(huì)熔化。石蠟的分子量在360-540之間，熔點(diǎn)為50-70℃，沸點(diǎn)為300-550℃，相對密度為0.87-0.92，比重為0.88-0.94。
石蠟具有很大的可塑性和延伸性，隨著熱能的放散和冷卻，石蠟可逐漸變硬，體積可縮小10%-20%。石蠟具有良好的儲(chǔ)熱性，其比熱容為0.5-0.78 cal/(g·℃)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.00059，每千克石蠟熔解或凝固時(shí)，吸收或放出的熱(熔解熱或凝固熱)平均為39 cal。蠟層越厚，熔解石蠟的溫度越高，由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過程越慢，保存溫?zé)岬哪芰驮綇?qiáng)。石蠟具有不同的硬度，熔點(diǎn)越高，硬度越大大，熔點(diǎn)越低，硬度越小；含碳越多，硬度越大；含碳越少，硬度越小。石蠟具有黏稠性，其黏度為48 Pa·s(20 ℃)、100 Pa·s(50 ℃)，但熔融時(shí)石蠟的黏度很低，有結(jié)晶和成膜的特性，但膜易脆裂。
化學(xué)性質(zhì)
石蠟的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，不易與無機(jī)酸、堿類、鹵素、氧化劑及還原劑等發(fā)生作用，在紫外線的照射下色澤會(huì)變黃。石蠟遇高熱會(huì)燃燒分解，燃燒時(shí)發(fā)光焰。石蠟在特定條件下可被氧化，其中的碳?xì)浠衔锱c空氣中的氧發(fā)生化學(xué)結(jié)合，色澤變黑，分解生成酸、酯和微量的醛、酮等。由于酸的形成，可使蠟味變質(zhì)，強(qiáng)度降低，并損失其拒水值。在高溫和長時(shí)間暴露于空氣中能加速氧化作用的進(jìn)行。
制備方法
以含油蠟為原料制備石蠟
石蠟可由石油或頁巖油蒸餾后的殘留物(如含油蠟)經(jīng)由溶劑法、發(fā)汗法或酸處理法制得。
溶劑法
發(fā)汗法
發(fā)汗法是先將含油蠟熔化并澆注成蠟塊，然后將熔化的含油蠟泵送至發(fā)汗皿中，在盤管中泵進(jìn)冷水使蠟?zāi)獭Ｏ災(zāi)讨螅瑢⑺畯陌l(fā)汗皿的底部排掉，凝固的含油蠟塊則留在網(wǎng)板上。然后向發(fā)汗皿的盤管送入熱水將蠟塊逐漸加熱，排出發(fā)汗皿中的液體后，將蒸汽通入盤管使蠟熔化后取出，再用硫酸處理加以精制，然后將此反應(yīng)混合物冷卻，蠟即凝固。凝固的蠟經(jīng)水和碳酸鈉洗滌后再發(fā)汗一次即可制得石蠟成品。
酸處理法
酸處理法是將含油蠟壓榨使油從蠟中流出，再將壓榨后的含油蠟送入中和器，升溫并用硫酸中和使雜質(zhì)浮出，接著將此混合物送至脫色罐中，用少量的活性白土脫色劑加以處理，隨后經(jīng)壓濾機(jī)將雜質(zhì)壓成餅狀棄去。濾液進(jìn)入溶液罐后，蠟在罐內(nèi)與甲乙酮混合并再度過濾。然后將溶液經(jīng)蒸發(fā)器加熱，石蠟以熔融狀態(tài)留在蒸發(fā)器內(nèi)。將熔融的石蠟倒入模具中成型并在混凝土冷卻罐中冷卻即得石蠟成品。其反應(yīng)流程圖如下：
酸處理法制備石蠟工藝流程圖
費(fèi)-托法制備石蠟
費(fèi)﹣托法(Fischer-Tropsch process)制備是由一氧化碳和氫接觸合成石蠟，碳?xì)浠衔锏幕旌衔锖偷头肿淤|(zhì)量部分經(jīng)蒸餾法除去，其他部分經(jīng)氫化和用活性炭進(jìn)一步作滲濾處理后，即可制得石蠟成品。
應(yīng)用領(lǐng)域
石蠟的應(yīng)用廣泛，可在醫(yī)藥、生物、食品、化工、紡織、造紙、日化、材料、橡膠、鋼鐵或冶金等領(lǐng)域發(fā)揮其作用。
醫(yī)藥領(lǐng)域
石蠟可用于醫(yī)藥領(lǐng)域。其可用于石蠟療法，利用加熱熔解的石蠟作為傳導(dǎo)熱介質(zhì)，敷于局部將熱能傳導(dǎo)到機(jī)體，達(dá)到治療目的，具有促進(jìn)血液循環(huán)、消除炎癥、鎮(zhèn)痛消腫等功效。可幫助治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病如周圍神經(jīng)外傷、周圍神經(jīng)麻痹、神經(jīng)炎、神經(jīng)性皮炎、神經(jīng)痛等；外科疾病如手足肌腱韌帶炎、頸椎病、腰椎間盤突出癥、肩周炎、腰背肌筋膜炎、軟組織扭挫傷恢復(fù)期、腱鞘炎滑囊炎、慢性關(guān)節(jié)炎、外傷性關(guān)節(jié)疾病術(shù)后、燒傷后、凍傷后軟組織粘連癲痕及關(guān)節(jié)攣縮、關(guān)節(jié)纖維性強(qiáng)直等；內(nèi)科疾病如慢性胃腸炎、胃或十二指腸潰瘍、慢性肝炎、慢性膽囊炎、慢性盆腔炎等。液體石蠟可作輕瀉或緩瀉藥，因其不被消化和吸收，能使糞便變軟，同時(shí)潤滑腸壁，使糞便易于排出，在治療糞塊嵌塞時(shí)直腸內(nèi)應(yīng)用特別有效，可用于治療痔瘡、高血壓、動(dòng)脈瘤、心力衰竭病人及年老體弱者的便秘，以及預(yù)防手術(shù)后的排便困難。但長期使用會(huì)妨礙脂溶性維生素和鈣、磷等的吸收。此外，石蠟對大多數(shù)藥物性質(zhì)穩(wěn)定，在制藥中可作軟膏硬化劑，用于提高軟膏基質(zhì)稠度，以達(dá)到調(diào)節(jié)基質(zhì)稠度的目的，常與凡士林混合使用。此外還可作包衣材料，或作油膏以增高藥物熔點(diǎn)。石蠟作獸藥可用于治療牛慢性跋氣、豬便秘、豬胃擴(kuò)張、新生仔畜便秘、馬積砂癥等。
生物領(lǐng)域
石蠟可用于生物領(lǐng)域。其可用于制作石蠟組織切片，是組織學(xué)、病理學(xué)、組織化學(xué)工作中經(jīng)常使用的技術(shù)。組織經(jīng)固定、脫水、透明、浸蠟、包埋、切片后即獲得標(biāo)本。石蠟切片結(jié)構(gòu)清晰，適宜長期保存，還適合做連續(xù)切片。石蠟還可用于保存細(xì)胞，在試管斜面菌落上灌注液體石蠟可隔絕氧氣，防止培養(yǎng)基水分蒸發(fā)，抑制菌絲的代謝，推遲細(xì)胞衰老，從而達(dá)到保藏的目的。
食品領(lǐng)域
石蠟可作食品添加劑。因其具有良好的隔離性能，可作被膜劑。中國《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》(GB 2760-2014)還規(guī)定，石蠟在糖果、焙烤食品加工工藝中可用作脫膜劑。如生產(chǎn)仁丹香糖時(shí)，將成型后的糖用石蠟拋光，可使糖粒光亮似珍珠，且可防止揮發(fā)性物質(zhì)損失，保證產(chǎn)品質(zhì)量。此外，石蠟還可用于食品上光、防粘、消泡、密封和食品機(jī)械的潤滑等。石蠟的商品分為食用級(jí)和工業(yè)級(jí)兩種，若用工業(yè)級(jí)石蠟去生產(chǎn)食品則是一種違法行為。
化工領(lǐng)域
石蠟可用于化工領(lǐng)域。用石蠟發(fā)汗和苯酮脫蠟裝置可生產(chǎn)微晶石蠟。石蠟半成品在用白土精制后，將微晶石蠟進(jìn)行催化加氫、催化劑預(yù)硫化結(jié)束后，引原料蠟進(jìn)入加氫反應(yīng)器，在一定溫度條件下反應(yīng)即可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)微晶石蠟。在石蠟中加入氧化聚乙烯蠟、硬脂酸和有機(jī)堿進(jìn)行改性和皂化，然后加入乳化劑，用遞轉(zhuǎn)乳化法即可制得O/W型PS石蠟乳液。其工藝流程如下。石蠟在高錳酸鉀及少量硬脂酸錳催化劑存在下，在一定溫度下以空氣進(jìn)行液相氧化可制得高級(jí)脂肪酸(制皂原料)、高級(jí)醇和高級(jí)醛，其工藝流程圖如下。此外，石蠟還可用于合成氯烴-70、烷基苯磺酸鹽、脂肪酸鹽、脂肪胺等。
石蠟制備O/W型PS石蠟乳液工藝流程圖
石蠟制備高級(jí)脂肪酸工藝流程圖
紡織領(lǐng)域
石蠟可用于紡織領(lǐng)域。石蠟﹣鋁皂復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于織物的非耐久性拒水整理。石蠟還可作針織品絨料的后處理劑。由于針織品絨料在加工過程中由于絨料經(jīng)漂染加工后，去除了棉纖維本身所含有的大部分油蠟、脂肪等，會(huì)發(fā)生起毛不良的疵病，在起毛時(shí)導(dǎo)致起毛機(jī)針和棉纖維發(fā)生較大的摩擦力，因而減少了起毛應(yīng)有的效果，應(yīng)用石蠟乳化液作針織絨料后處理，就可改進(jìn)起毛效果，增強(qiáng)針織品柔軟手感。石蠟還可作紗線潤滑劑，用于織造棉織物的紗線打蠟，增加潤滑，減少斷頭。還可與松香、照相明膠、硬脂酸、硫酸鋁、冰醋酸、石灰、甲醛、燒堿等原料組成蠟質(zhì)防雨漿，加工成品防水效果良好。將石蠟經(jīng)加熱熔化后，涂于試劑或染料樣品瓶頸口，加以封密可防止空氣侵入氧化試劑或染料樣品造成變質(zhì)。此外，石蠟還可用于制備柔軟劑101等。
造紙領(lǐng)域
石蠟可用于造紙領(lǐng)域。其可用于紙張的熱熔涂布以生產(chǎn)某些食品包裝紙、耐脂紙、卡片紙板等。使用石蠟熱熔涂布具有經(jīng)濟(jì)、燃燒性低、迅速干燥和熱封性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。石蠟還可用作紙或紙板的膠粘劑，使用石蠟的目的是使水分或蒸氣不滲透至其他層紙或紙板中。為使石蠟符合層壓要求，可加入各種改性劑，以提高其工作性質(zhì)。如改性酚醛樹脂、改性松香衍生物可改善其粘合性和低溫可揉性；異丁橡膠可增加其粘度，以減少高溫脫層；聚乙烯等聚合物供某些層壓紙板如絕緣性等的特殊需要。
日化領(lǐng)域
石蠟可用于日化領(lǐng)域。如在軟膏類物質(zhì)生產(chǎn)中作賦形劑，能增加軟膏硬度，對軟膏硬度起調(diào)節(jié)作用。石蠟還可用于合成洗滌劑生產(chǎn)中所需的表面活性劑，具有優(yōu)良的去污性和洗滌效果。還可作為油脂用于護(hù)膚品如清潔霜、清潔面膜的生產(chǎn)中，如將石蠟與牛油酯、甘油酯混合可配制出熱帶氣候使用的軟膏。此外，石蠟還可用于生產(chǎn)防水劑、潤滑油、香料浸出劑，用于化裝品封蓋等。
材料領(lǐng)域
石墨可用于材料領(lǐng)域。將石蠟作為有機(jī)相變儲(chǔ)能材料，膨脹石墨(EG)、多層石墨烯(MGN)、碳粉(GP)和多壁碳納米管(MWCNT)等碳材料作為傳熱強(qiáng)化材料，可制備石蠟/碳材料復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。石蠟具有理想的熔解熱。但導(dǎo)熱性較差，單位體積蓄熱能力差，由此可在石蠟中埋入高導(dǎo)熱的金屬網(wǎng)狀物或金屬粉末加以改善。石蠟作為蓄熱相變材料具有無過冷及析出現(xiàn)象，性能穩(wěn)定，無毒，無腐蝕性，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。此外，石蠟還可用于生產(chǎn)電絕緣材料等。
橡膠領(lǐng)域
石蠟可用于橡膠領(lǐng)域。廣泛用作各種塑料的潤滑劑和脫模劑，外部潤滑作用強(qiáng)，制品表面光澤。其在硬質(zhì)聚氯乙烯中使用較多，適用于單螺桿和雙螺桿擠塑，但由于相溶性差、穩(wěn)定性低，用量不宜過大，常與內(nèi)部潤滑劑并用。石蠟也可在橡膠工業(yè)中用作物理防老劑，也有一定的潤滑和軟化作用。此外，石蠟還可用于乙烯、醋酸乙烯共聚膠粘結(jié)配方中，用作氧化鋁等載體成型的基體粘合劑等。
鋼鐵、冶金領(lǐng)域
石蠟可用于鋼鐵和冶金領(lǐng)域。鋼鐵磷化膜、鋁及鋁合金陽極氧化膜的后處理可用熔融石蠟進(jìn)行浸漬封閉，以提高膜層的防護(hù)能力。石蠟在冶金中可用于石蠟法選金，其原理是在70℃左右的礦漿中液態(tài)石蠟在金顆粒上選擇性黏附，在隨后冷卻的礦漿中液態(tài)石蠟固化，金顆粒包含在固體石蠟相中而與其他礦物和脈石礦物分離。該工藝過程簡單，操作方便，成本低，不污染環(huán)境，適宜于回收單體解離的各種粒度的金，是一種無污染的選金技術(shù)。
其他應(yīng)用
除上述應(yīng)用外，石蠟還可用于生產(chǎn)火柴、蠟燭，用于電鍍蠟版模以及重革的熱加脂。還可與植物蠟、蒙旦蠟和蜂蠟一起用于地板上光劑等。
安全事宜
職業(yè)接觸極限
2 ppm(TLV-TWA)
健康危害
石蠟不被機(jī)體所消化吸收，少量的石蠟幾乎是無毒的，但大量長期接觸則造成食欲減退，脂溶性物質(zhì)吸收減少，發(fā)生消化器官及肝臟的障礙。石蠟急性中毒主要表現(xiàn)為麻醉作用，如頭暈、頭痛、乏力及嘔吐、腹瀉和咳嗽；慢性中毒除引起神經(jīng)衰弱癥候群癥狀外，還可影響肝和腎。接觸石蠟也可發(fā)生過敏性反應(yīng)，能引起慢性皮炎、蠟市、毛囊炎、粉刺、黑皮病、丘疹及角化過度，還可引起陰囊癌、鱗屑細(xì)胞癌等。典型由石蠟引起的疾病為石蠟餾。石蠟可以通過開裂部位或截骨處進(jìn)入皮下組織或肌肉，引起肉芽腫性反應(yīng)形成石蠟瘤，其典型的臨床表現(xiàn)為堅(jiān)硬且進(jìn)展緩慢的腫脹。
石蠟中含有一定量的雜環(huán)化合物，主要是吡啶、吡咯、噻吩等，具有一定的致癌性。如石蠟在加溫熔化時(shí)可釋放出苯并芘氣體，擴(kuò)散到空氣中可經(jīng)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體引起損害，活化的苯并芘能與機(jī)體細(xì)胞內(nèi)的DNA結(jié)合而導(dǎo)致細(xì)胞的癌變。
其他危害
在水下作業(yè)的管道中，隨著溫度的降低可形成石蠟沉積，水下生產(chǎn)設(shè)備和管道極易受到石蠟沉積物的影響，若得不到有效地控制，石蠟沉積物會(huì)隨時(shí)間的增長而增加，并造成生產(chǎn)中斷、產(chǎn)量減少，甚至使整個(gè)管道發(fā)生完全堵塞。由此可采用管道清理、管道隔熱和加熱、注入抑制劑和連續(xù)管道技術(shù)等方法來清楚石蠟沉積。
急救措施
皮膚接觸 | 用水沖洗并及時(shí)就醫(yī) |
眼睛接觸 | 用水沖洗并及時(shí)就醫(yī) |
吸入 | 將受害者移至新鮮空氣處并及時(shí)就醫(yī) |
攝入 | 飲入足量水，催吐并及時(shí)就醫(yī) |
消防措施
石蠟可燃，遇高溫明火有引起燃燒的危險(xiǎn)，其自燃溫度為245-473 ℃，著火時(shí)可使用二氧化碳、干粉、泡沫、水霧及四氯化碳等滅火劑。
泄露處理
少量石蠟固體泄露可用鏟子收集，大量泄露可在圍堵后，用鏟、桶等工具進(jìn)行收集。
儲(chǔ)存與貯運(yùn)
石蠟在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中要避免與明火接近，以免發(fā)生火災(zāi)。搬運(yùn)時(shí)防止脫口散漏，在炎熱氣候不可于陽光下曝曬，否則石蠟會(huì)熔化發(fā)軟造成粘包現(xiàn)象。石蠟應(yīng)儲(chǔ)存于陰涼低溫、通風(fēng)、干燥的庫房中，隔絕火、熱、電源，與氧化劑分開儲(chǔ)存。
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