Стеариновая кислота: свойства и применение

Стеариновая кислота: свойства и применение

Стеариновая кислота: введение

Стеариновая кислота (по ИЮПАК октадекановая) — наиболее распространённая в природе насыщенная жирная кислота, воскообразное твёрдое вещество белого цвета, не обладающее характерным запахом. Её химическая формула CH₃(CH₂)₁₆COOH. Название происходит от греческого слова «στέαρ» — жир. Наиболее часто встречается в растительных и животных жирах. Соли и сложные эфиры стеариновой кислоты с общей формулой C₁₇H₃₅COOR, где R = металл, УВ-радикал, называются стеаратами. Полученное из животного (до 30%) и растительного жира (обычно <5%), вещество широко используется в качестве смазки и в качестве добавки в товары промышленного производства. Стеариновая кислота используется в производстве стеаратов металлов, фармацевтических препаратов, мыла, косметики и упаковки для пищевых продуктов.

                                                           

                        Молекула стеариновой кислоты: атомы углерода изображены чёрным, водорода — белым, кислорода — красным

Свойства стеариновой кислоты

Вещество без цвета и запаха. Не растворяется в воде, но растворимо в эфирах. Реагирует с щелочами, образуя стеараты. Стеариновая кислота подвергается типичным реакциям восстановления кислот до спиртов и реакции этерификации рядом спиртов.

Плотность	0.9408 г/см3 (20 °C) 0.847 г/см3 (70 °C)
Температура кипения	361 °C
Температура плавления	69.3 °C
Растворимость	Алкилацетаты, спирты, метилформиат, фенолы, дисульфид углерода CS2, тетрахлорметан CCl4

Молекула стеариновой кислоты обладает бифункциональным дифильным строением с полярной группой COO- (головой), которая может быть присоединена к катионам металлов, и неполярной углеводородной цепью (хвостом), которая обеспечивает растворимость в органических растворителях. Благодаря такому строению, стеариновая кислота нашла своё применение в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ), используемого для стабилизации суспензий и других дисперсионных сред, полимеров. Полярная группа молекулы (голова) из-за способности взаимодействовать с водой погружена в неё, а УВ-радикал (хвост) выталкивается наружу и лежит плашмя на воде. Процесс стабилизации сводится к тому, что лежащие на поверхности частицы УВ-радикалы защищают её тем самым от слипания с другой такой же частицей, стабилизированной ПАВом. Обычно стабилизатор вводится для достижения лучшей степени дисперсности (измельчения) системы.

Применение стеариновой кислоты

Стеариновая кислота является промежуточным компонентом для получения:

• мыла
• жиров
• активаторов вулканизации каучука
• эпоксидных смол для поверхностных покрытий
• синтетических каучуков
• эмульгаторов (стабилизаторов) полимеризации
• косметических рецептур
• фармацевтических кремов
• свечей
• смазок в фармацевтических препаратах
• антиадгезивов в хлебобулочных и кондитерских изделиях

Стеариновая кислота в получении смазочных и смягчающих материалов

Ввиду своей мягкой консистенции стеараты натрия и лития обладают хорошей смазывающей способностью. Также стеаратные соли цинка, кальция, кадмия и свинца с общей формулой C₁₇H₃₅COOR, где R = Zn, Ca, Cd, Pb, используются для пластификации ПВХ и его переработки, в производстве автомобильных шин в качестве диспергирующего агента, которой способствует лучшему измельчению и равномерному распределению частиц. Стеариновая кислота используется вместе с касторовым маслом для приготовления смягчителей (пластификаторов) при проклейке текстиля.

Стеариновая кислота в производстве косметики и моющих средств

Стеариновую кислоту получают из животного жира. Вещество используется для получения:

• моющих средств
• мыла
• косметики
• предметов личной гигиены:
• шампуней
• кремов
• пены для бритья

Мыло не производится непосредственно из стеариновой кислоты, но оно является неотъемлемым компонентом его производства. Мыло получают при помощи омыления триглицеридов, сложных эфиров стеариновой кислоты. Расплавленные эфиры стеариновой кислоты с этиленгликолем, стеаратом и дистеаратом гликоля используются для создания перламутрового эффекта в шампунях, мыле и других косметических продуктах. Моющие средства получают из амидов и четвертичных алкиламмониевых производных стеариновой кислоты.

Производство нишевых изделий из стеариновой кислоты

Будучи не дорогостоящей и химически безвредной, стеариновая кислота находит применение в свечном производстве, используется вместе с сахаром или кукурузным сиропом в качестве отвердителя в конфетах, для производства пищевых добавок.

В фейерверках вещество часто используется для покрытия металлических порошков, таких как алюминий и железо. Это предотвращает их окисление, позволяя фейерверкам храниться в течение более длительного периода времени.

Смесь стеариновой, пальмитиновой и олеиновой кислот называется стеарином и применяется для получения свечей, бумаги, в производстве резины и текстиля.

Стеариновая кислота в переработке ПВХ

Стеариновая кислота и её соединения в производстве и переработке полимеров выполняют следующие функции:

• Термостабилизация
• Составной компонент пластичных смазок
• Внутренняя и внешняя смазка при переработке ПВХ и полипропилена
• Пластификатор при переработке пластмасс
• Гидрофобизатор, обеспечивающий водоотталкивающие свойства

Термическая стабильность является важной характеристикой ПВХ, определяющей деструкцию (разрушение) изготовленного из него продукта под воздействием высоких температур. Термическая деструкция влияет на физические и механические свойства ПВХ и ограничивает цикличность его использования — возможность вторичной переработки труб и других изделий из ПВХ. По этой причине компании, занимающиеся переработкой ПВХ, используют термостабилизаторы, которые препятствуют проникновению лабильного хлора, заменяя их твердыми функциональными группами, которые могут противостоять его отщеплению. Стеариновая кислота используется как внешняя смазка для переработки жесткого ПВХ.

В роли стабилизаторов также могут выступать молекулы стеаратов металлов. Например, стеарат кальция действует как внутренняя смазка при обработке ПВХ, уменьшая трение между зёрнами полимера. Стеарат кальция — термически стабильный компонент рецептуры, он имеет высокую температуру размягчения и не становится жирным при воздействии высоких температур, соответствуя необходимым критериям. Стеарат кальция также используется в качестве разделительного (диспергирующего) агента и поглотителя соляной кислоты при переработке ПВХ.