اسید استئاریک چیست؟ انواع و کاربردها

اسید استئاریک یک اسید چرب اشباع شده ۱۸ کربنی می‌باشد. این ماده بطور طبیعی در چربی حیوانی و چربی گیاهی یافت می‌شوند و به طور معمول ظاهری سفید رنگ و واکس مانند دارد. اسید استئاریک کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف از جمله آرایشی، صابون سازی، شوینده، لاستیک و پلاستیک دارد. در این مقاله ما به بررسی کاربرد این ماده به عنوان یک  روان کننده پی وی سی پر کاربرد در صنعت پی وی سی نیز مطرح است.

 

ترکیبات اسید استئاریک و انواع آن

اسید استئاریک نام دیگری برای اسید چرب ۱۸ کربنی اکتادکانوئیک با فرمول شیمیایی CH3(CH2)16COOH  وزن مولکولی ۲۷۳ و دما ذوبی در حدود ۶۵ تا ۶۹ درجه سانتی گراد می‌باشد. این اسید چرب به صورت گلیسرول استر در چربی حیوانی و گیاهی یافت می‌شود. در واقع یکی از فراروان ترین اسیدهای چرب در چربی حیوانی ( در حدود ۳۰ درصد) استئاریک می‌باشد این درحالی است که فراروانی آن در چربی گیاهی (به جزء کره کاکائو و شی باتر که در حدود ۲۸ تا ۵۵ درصد از این ماده را دارند) تنها ۵ درصد می باشد.

این اسید چرب غیر سمی بوده و زیست سازگار می‌باشد. از نظر ساختار شیمیایی یک سر قطبی دارد که با کاتیون فلزی پیوند برقرار میکند و زنجیره غیر قطبی آن در حلال آلی حل می‌شوند. نمک‌های این اسید و استر آن به نام استئارات و تری گلیسیرید حاص از سه مولکول اسید استئاریک به نام استئارین شناخته می‌شود.

اسید استئاریک طی یک فرآیند شیمیایی شامل جداسازی و هیدوژناسیون از چربی و روغن های حیوانی و یا گیاهی تهیه می‌شود، ترکیبات این ماده بسته به منبعی که از آن تهیه شده است متفاوت خواهد بود به طور معمول شامل مقداری پاملتیک اسید و درصد کمی اسید چرب‌های دیگر می‌باشد. از نظر ظاهری می‌تواند به صورت مایع و جامد باشد.

 

نحوه تولید اسید استئاریک:

احتمالا برای مخاطب جالب است که اسید استئاریک را چطور تولید می‌کنند؟! در این بخش به بررسی این موضوع پرداخته می‌شود.

در واقع اسید استئاریک یک نوع اسید چرب غیر اشباع است این درحالی است که بیشتر چربی موجود در حیوانات و گیاهان به صورت مایع است، نوع غیر اشباع اسید استئاریک، اولئیک اسید نام دارد که در گیاهان مختلفی از جمله در روغن پالم به میزان حدود ۴۰ درصد، روغن زیتون در حدود ۷۰ درصد و روغن آفتابگردان در حدود ۸۰ درصد یافت می‌شود. اسید اولئیک که در واقع  استئاریک غیر اشباع بوده و مایع می‌باشد. طی یک فرآیند جداسازی ابتدا از روغن جدا شده و سپس در اثر هیدروژناسیون تبدیل به اسید استئاریک می‌باشد. بسته به حضور سایر اسید چرب های غیر اشباع همچون اسید لینولنیک که بعد از هیدروژن دار شدن تبدیل به اسید استئاریک می‌شوند. درصد اسید استئاریک حاصله بعد از فرآیند هیدروژناسیون می تواند بیشتر از میزان اسید اولئیک اولیه باشد.

 

 

کاربرد استئاریک اسید در پی وی سی

کاربرد به عنوان روان کننده پی وی سی:

قیمت پایین، سمی نبودن، کارایی بالا سبب شده اسید استئاریک و مشتقات آن یکی از پر کاربرد ترین روان کننده ها در صنعت پی وی سی باشند. این ماده در تولید محصولات مختلفی از جمله لوله – پروفیل- ورق – دیوارپوش و... کابرد دارد  اسید استئاریک از نظر فرآیند سبب کاهش گشتاور و فشار اکستروژن شده و از طرفی سبب تاخیر در زمان فیوژن pvc  می شود.

کاربرد به عنوان استابلایزر پی وی سی:

اسید استئاریک در کنار استابلایزرهای حرارتی خاصیت هم افزایی دارد و از طرفی مشتقات صابونی آن از جمله کلسیم استئارات و زینک استئارات در ساخت استابلایزر حرارتی استفاده می‌شوند.

کابرد برای پوشش دهی فیلرها:

از استئاریک اسید جهت پوشش دهی فیلرهایی چون کربنات کلسیم استفاده می‌شود. فیلر پوشش داده شده دارای خواص بهتری از جمله پراکندگی بهتر و کلوخه شدن کمتر در فرآیند تولید می‌باشد.

 

کاربرد ۱۲-هیدورکسی استئاریک در پی وی سی:

۱۲-هیدروکسی استئاریک اسید در واقع مشتق هیدورکسیل دار اسید استئاریک می باشد. که  از هیدروژن دار شدن روغن کرچک حاصل می‌شود. این ماده دمای ذوبی در حدود ۷۵ تا ۸۰ درجه سانتی گراد دارد و اثر آن بر فرآیند پی وی سی مشابه با استئاریک اسید می باشد با این تفاوت که سبب بهبود براقیت و شفافیت سطح محصول در سیستم های شامل استابلایزر سرب می‌شود و از این نظر که اسید استئاریک سبب کاهش شفافیت می‌شود اهمیت دارد.

 

اثرات جانبی اسید استئاریک در پی وی سی

واکنش این ماده با برخی ترکیبات موجود در پی وی سی از جمله کلسیم هیدورکسید سبب آزاد شدن آب می‌شود که سبب ایجاد مشکلاتی در فرآیند تولید از جمله plate-out  می‌شود.

صابون‌های فلزی اسید استئاریک:

صابون های فلزی اسید استئاریک از واکنش این ماده با اکسید یا هیدروکسید فلزی حاصل می‌شوند. صابون های فلزی متداول در صنعت پی وی سی استئارات کلسیم – سرب – روی و منیزیم هستند. این صابون های فلزی علاوه بر خاصیت روان کنندگی از خاصیت پایدارکنندگی حرارتی نیز برخوردار بوده و به عنوات ترکیبات سازنده بسیاری از استابلایزرهای حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

خاصیت روان کنندگی صابون های فلزی:

به طور کلی خواص روان کنندگی صابون فلزی به طول زنجیره غیر قطبی و نوع فلز مورد استفاده بستگی دارد. به طور مثال با وجود اینکه اسید استئاریک بیشتر خاصیت روان کنندگی خارجی دارد استئارات کلسیم دارای خاصیت روان کنندگی داخلی نیز می‌باشد.

 

اثر صابون های فلزی در فرآیند تولید

کلسیم استئارات، روی استئارات، سرب استئارات خنثی و سرب استئارات دو بازی چهار مشتق مهم اسید استئاریک در صنعت پی وی سی هستند که در این بخش به آنها پرداخته می‌شود.

استئارات کلسیم:

استئارات کلسیم دما ذوبی در حدود ۱۸۰ درجه سانتی گراد دارد و میزان روان کنندگی خارجی آن کمتر و تا حدی خاصیت روان کنندگی داخلی دارد. این ماده  سبب کاهش زمان فیوژن می‌شود در حالی که بر روی فشار و گشتاور اکستروژن تاثیر چشم گیری ندارد.

 

استئارات روی:

استئارات روی دما ذوبی در حدود ۱۳۰ درجه سانتی گراد دارد. عملکرد استئارات روی بیشتر شبیه روان کننده خارجی است و سبب تاخیر زمان فیوژن و کاهش فشار و گشتاور اکستروژن می‌شود.

 

استئارت سرب خنثی:

استئارات سرب خنثی از نظر خواص روان کنندگی و تاثیر آن بر فرآیند مشابه با استئارات روی است اما خواص پایدارکنندگی حرارتی آن متفاوت می‌باشد.

 

استئارات سرب دو بازی:

عملکرد روان کنندگی استئارات سرب دو بازی بیشتر شبیه به استئارات کلسیم است تا استئارات سرب خنثی! و خواص پایدارکنندگی آن نیز متفاوت است.