Глицерин
Описание продукта.
Glycerin (глицерин) – органическое соединение,
относящееся к полиолам — спиртам, содержащим в молекуле несколько гидроксильных
групп. Этиленгликоль и глицерин, имеющие соответственно две и три гидроксильные
группы, являются самыми простыми по структуре полиспиртами. Изомерия
трехатомных спиртов, как и двухатомных, определяется строением
углеродной цепи и положением в ней трех гидроксильных групп.
История продукта.
Глицерин был открыт в 1779 г. шведским
исследователем Карлом Шееле, который обнаружил, что при нагревании оливкового
масла с оксидом свинца образуется раствор сладкого вкуса. Дальнейшее
выпаривание раствора позволило ему получить сиропообразную тяжелую жидкость. В
1811 г. Мишель Эжен Шеврель, французский химик-органик, изучая состав сладкой
вязкой жидкости, впервые назвал ее глицерином.
HОСН2-СHOH-СН2ОН.
Первый промышленный способ получения глицерина
был открыт в 1811 г. Мишель Эжен Шеврель омылением нейтральных жиров
гидроксидами с последующим извлечением глицерина из подмыльных щелоков. Этот
способ до сих пор используют во всех странах мира.
Второй промышленный способ получения глицерина был открыт в 1853 г. А.Тилгманом. При интенсивном
перемешивании и давлении нагретые с водой жиры расщепляют на жирные кислоты и
глицерин, причем при температуре 175-200 °С процесс длится 10-12 ч. Жирные
кислоты при охлаждении всплывают на поверхность глицериновой воды. Этим
способом в настоящее время преимущественно получают глицерин в нашей стране.
Следующим важным шагом в развитии глицеринового
производства явилось опубликование Вильсоном в 1856 г. описания метода
перегонки глицерина с водяным паром, позволяющего получать глубокоочищенный
дистиллированный продукт.
В 1898 г. был разработан метод Твитчеля,
заключающийся в расщеплении жиров в присутствии эмульгаторов - сульфокислот.
Один из видов катализаторов для расщепления жиров по методу Твитчеля получали
взаимодействием бензола, нафталина, жирных кислот и серной кислоты. .
Недостатком метода является длительность процесса расщепления (40 ч) и
значительное потемнение продуктов гидролиза.
В 1912 г. Г.С.Петров предложил в качестве
ускорителя контактного расщепления использовать сульфонефтяные кислоты.
При методе Петрова снижалась продолжительность
процесса расщепления до 23-26 ч, повышалась глубина расщепления до 92%,
снижался расход пара, уменьшалось содержание примеси в глицериновой воде,
образовывались более светлые жирные кислоты. Новый метод быстро распространился
в Америке, Европе и России.
Основные способы получения
1. Глицерин можно получать гидролизом
(омылением) растительных или животных жиров (в присутствии щелочей или кислот):
O
H2C-O-C//-C17H35
H2C-OH
|
O
|
HC-O-C//-C17H35 + 3H2O
R HC-OH + 3C17H35COOH
|
О
|
H2C-O-C//-C17H35
H2C-OH
триглицерид (жир)
глицерин стеариновая
кислота
Гидролиз в присутствии щелочей приводит
к образованию натриевой или калиевой солей высших кислот - мыла (поэтому
этот процесс называется омылением).
2. Синтез из пропилена (промышленный
способ):
CH3
CH2Cl
| Cl2, 450-500 oC
| H2O (гидролиз)
CH ----R CH
----R
|| -HCl
||
-HCl
CH2
CH2
пропилен хлористый
аллил
CH2OH HOCl (гипо- CH2OH
CH2OH
|
хлорирование)
| H2O
(гидролиз) |
RCH ----R CHOH ----R CHOH
||
-HCl
|
-HCl
|
CH2
CH2CL
CH2OH
аллиловый
монохлор-
глицерин
спирт
гидрин
глицерина
Химические свойства глицерина сходны с химическими свойствами одноатомных спиртов. Так,
например, многоатомные спирты реагируют с активными металлами.
Подобно одноатомным спиртам, они реагируют с галогеноводородами.
Для многоатомных спиртов характерны и некоторые специфические химические
свойства.
Многоатомные спирты обладают слабыми кислотными свойствами. Накопление
гидроксильных групп в их молекулах придаёт большую подвижность атомам водорода
по сравнению с одноатомными спиртами. Это результат взаимного влияния
гидроксильных групп друг на друга.
Физические свойства.
Области применения глицерина
Военное дело
Глицерин используют для получения
нитроглицерина, из которого производят динамит, бездымный порох и другие
взрывчатые вещества, применяемые в мирных целях и военном деле, используют в
качестве незамерзающих растворов в различных двигателях, тормозной и
нагревающей жидкости, для охлаждения стволов орудий.
Табачная промышленность
Благодаря высокой гигроскопичности глицерин
используют для регулирования влажности табака с целью устранения неприятного
раздражающего вкуса.
Производство пластических масс
Глицерин является ценной составной частью при
получении пластмасс и смол. Эфиры глицерина широко применяют в производстве
прозрачных упаковочных материалов. Например, целлофан обладает отличной
гибкостью и не теряет своих свойств ни в жаре, ни в холоде.
Пищевая промышленность
Глицерин используют для приготовления
экстрактов чая, кофе, имбиря и других растительных веществ, которые измельчают,
увлажняют и обрабатывают глицерином, нагревают и извлекают водой для получения
экстракта, содержащего около 30 % глицерина.
Глицерин широко применяют при производстве
безалкогольных напитков. Глицерин используют при получении горчицы, желе и
уксуса.
Сельское хозяйство
Глицерин используют при обработке семян и
сеянцев. Разбавленные растворы глицерина помогают прорастанию овса и других
злаков.
Медицинская промышленность
Глицерин находит широкое применение в медицине
и производстве фармацевтических препаратов. Глицерин обладает антисептическими
свойствами, поэтому его применяют для предотвращения заражения ран.
Электротехника и радиотехника
В радиотехнике глицерин широко используют в
производстве электролитических конденсаторов. Глицерин используют при
производстве алкидных смол, которые применяют как изоляционный материал.
Текстильная, бумажная и кожевенная отрасли
промышленности
Глицерин в текстильной промышленности
применяют в прядении, ткачестве, печатании, крашении и шлихтовании. Глицерин
придает тканям эластичность и мягкость. Его используют для получения анилиновых
красок, растворителей для красок, а также в качестве антисептической и
гигроскопической добавки к краскам для печатания. Глицерин широко используют
при производстве синтетического шелка и шерсти. В бумажной промышленности
глицерин применяют при выпуске кальки, пергамента, папиросной бумаги, бумажных
салфеток и жиронепроницаемой бумаги.
В кожевенной промышленности глицерин добавляют
к водным растворам хлорида бария, который используют в качестве препарата для
консервирования кож. Глицерин является одним из компонентов восковых эмульсий
для дубления кож.
Лакокрасочная промышленность
Производство моющих и косметических средств
Большое количество сортов туалетного мыла
содержит глицерин, который усиливает его моющую способность, придает белизну
коже и смягчает ее. Глицериновое мыло способствует удалению красящих веществ
кожи, загоревшей на солнце.
В косметике полиолы используются в качестве
увлажнителей. Глицерин — натуральный продукт, получаемый при гидролизе
растительных масел. Обладая гигроскопичными свойствами, он увлажняет кожу,
придавая ей мягкость и эластичность.
Другие области применения
Для изготовления замазок, гектографической
массы, копировальных чернил, штемпельных красок, в кожевенном деле и для других
целей.