Парафин

Парафин — это воскообразная смесь предельных углеводородов (алканов) преимущественно нормального строения, с числом атомов углерода от 18 до 35 (C₁₈H₃₈ – C₃₅H₇₂). Представляет собой твёрдое вещество белого или слегка желтоватого цвета, без вкуса и запаха, жирное на ощупь. Температура плавления парафина обычно находится в диапазоне от 45 до 65 °C, что определяет его основные области применения. Парафин химически инертен, не растворяется в воде и кислотах, но хорошо растворим в органических растворителях (бензине, эфире, хлороформе) и в минеральных маслах при нагревании.

История

Слово «парафин» происходит от латинского parum affinis — «малоактивный», что отражает его химическую инертность. Впервые вещество было выделено в 1830 году немецким химиком Карлом фон Райхенбахом при перегонке бурого угля. Райхенбах обнаружил, что при охлаждении дистиллята образуется твёрдый осадок, который он назвал парафином. Промышленное производство парафина началось в середине XIX века, когда была разработана технология его получения из нефти. В России первое производство парафина было организовано в 1870-х годах на нефтеперерабатывающих заводах в Баку.

Получение

Основным источником парафина является нефть. В процессе перегонки нефти получают различные фракции, в том числе мазут. Из мазута выделяют масляные дистилляты, которые содержат парафин. Основные стадии получения парафина:

1. Депарафинизация — выделение парафина из масляных дистиллятов или остаточных масел. Осуществляется путём охлаждения сырья до низких температур (от –10 до –40 °C) с последующей кристаллизацией парафина и его отделением фильтрованием или центрифугированием.
2. Обезмасливание — удаление из сырого парафина остаточных масел и низкоплавких углеводородов. Производится путём перекристаллизации или экстракции растворителями (например, ацетоном).
3. Гидроочистка — удаление сернистых, азотистых и других нежелательных примесей с помощью водорода при высоких температурах и давлении в присутствии катализатора. Этот процесс обеспечивает высокую степень очистки и улучшает цвет и запах парафина.

Также парафин может быть получен синтетическим путём из оксида углерода и водорода (процесс Фишера — Тропша), а также из некоторых видов угля и сланцев.

Классификация и виды

Парафины классифицируют по нескольким признакам.

По степени очистки

• Высокоочищенный парафин (марки П-1, П-2) — белый, без запаха, содержание масла менее 0,5 %. Используется в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности.
• Очищенный парафин (марки П-3, П-4) — белый или со слабым жёлтым оттенком, содержание масла до 2,3 %. Применяется в производстве свечей, восковых составов, для пропитки упаковочных материалов.
• Неочищенный (сырой) парафин (гач) — жёлтого или коричневого цвета, содержание масла может достигать 10–15 %. Используется в технических целях, например, для пропитки древесины или в составе смазок.

По температуре плавления

• Низкоплавкий (45–50 °C) — мягкий, пластичный. Применяется в косметологии и для парафинотерапии.
• Среднеплавкий (50–60 °C) — наиболее распространённый тип. Используется для изготовления свечей, в производстве спичек, в электротехнике.
• Высокоплавкий (60–65 °C и выше) — твёрдый, хрупкий. Применяется в специальных технических составах, в производстве копировальной бумаги, в качестве компонента смазок для высокотемпературных узлов.

По происхождению

• Нефтяной — основной промышленный вид.
• Синтетический — получаемый из CO и H₂, отличается более узким фракционным составом и высокой чистотой.
• Микрокристаллический (церезин) — отличается от обычного парафина более высоким содержанием изопарафинов и нафтенов, имеет более высокую температуру плавления (65–95 °C) и большую вязкость.

Физические и химические свойства

Парафин — это твёрдое кристаллическое вещество. Кристаллы парафина имеют пластинчатую или игольчатую форму. Основные физические свойства:

• Плотность: 0,88–0,92 г/см³.
• Температура плавления: 45–65 °C.
• Температура кипения: выше 350 °C (с разложением).
• Теплота плавления: 200–220 кДж/кг.
• Теплопроводность: низкая (около 0,25 Вт/(м·К)).
• Электропроводность: диэлектрик (удельное электрическое сопротивление около 10¹⁷ Ом·см).

Химически парафин является смесью насыщенных углеводородов (алканов). В связи с этим он обладает низкой реакционной способностью. При нормальных условиях не взаимодействует с большинством кислот и щелочей. При нагревании выше 300 °C в присутствии кислорода окисляется, образуя смесь высших жирных кислот (окисленный парафин). При горении парафин разлагается на углекислый газ и воду, однако при недостатке кислорода может выделять сажу и угарный газ.

Применение

Парафин находит широкое применение в различных отраслях промышленности и быту.

Свечное производство

Одно из наиболее известных применений. Парафин является основным компонентом большинства современных свечей (часто в смеси со стеарином или другими добавками). Он обеспечивает ровное, коптящее пламя и доступен по цене.

Косметология и медицина

• Парафинотерапия — метод теплолечения, при котором на кожу наносят расплавленный парафин (температура 50–55 °C). Парафин, застывая, образует плёнку, которая медленно остывает, отдавая тепло. Это улучшает кровообращение, расширяет поры, способствует рассасыванию воспалений. Применяется в косметологии для ухода за кожей рук, лица, тела, а также в физиотерапии при заболеваниях суставов.
• Входит в состав некоторых косметических средств (кремы, губные помады) в качестве загустителя и структурообразователя.
• В медицине используется как основа для мазей (например, вазелин — смесь парафина с маслом).

Пищевая промышленность

• Покрытие для сыров, колбас, фруктов и овощей для предотвращения высыхания и порчи (пищевая добавка E905).
• Пропитка упаковочных материалов (бумаги, картона) для придания им влагостойкости.
• Входит в состав жевательной резинки.

Электротехника

• Пропитка бумажных конденсаторов и трансформаторов для улучшения изоляции.
• Изоляция высоковольтных проводов.
• Компонент заливочных компаундов.

Другие области

• Производство спичек — для пропитки спичечной головки (обеспечивает ровное горение).
• Лакокрасочная промышленность — в качестве добавки для придания матовости и водоотталкивающих свойств.
• Текстильная промышленность — для придания тканям водоотталкивающих свойств.
• Деревообработка — для пропитки древесины (защита от влаги и гниения).
• Моделирование — используется для изготовления выплавляемых моделей в литейном производстве.
• Пиротехника — в качестве горючего компонента.
• Спорт — для смазки лыж (парафины для лыж бывают разных типов в зависимости от температуры снега).

Экологические аспекты

Парафин считается относительно безопасным для окружающей среды веществом. Он не токсичен, не растворим в воде и не накапливается в живых организмах. Однако при горении свечей из неочищенного парафина могут выделяться незначительные количества бензола и толуола, которые являются канцерогенами. Современные технологии очистки позволяют минимизировать этот риск. В целом, парафин является продуктом нефтепереработки, и его производство связано с добычей и переработкой углеводородного сырья, что оказывает определённое воздействие на окружающую среду.

Источники

1. Химическая энциклопедия: в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 3.
2. Нефтепродукты. Свойства, качество, применение: Справочник / Под ред. Б. В. Лосикова. — М.: Химия, 1986.
3. ГОСТ 23683-89. Парафины нефтяные твёрдые. Технические условия.
4. Товароведение и экспертиза товаров: учебник / Под ред. В. И. Баканова. — М.: Экономика, 2008.