Глицерин

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} ^o_C   | _{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.