Талловое масло: состав, получение, применение

Талловое масло образуется при сульфатной варке целлюлозы. Жирные кислоты, которые получают из сырого масла, находят широкое применение: производство мыла, ЛКМ, эпоксидных смол, клеевых составов, использование в качестве добавок при изготовлении различных материалов (каучук, бетон, бумага и другие).

Описание

Талловое (сульфатное) масло – это жидкая смесь органических соединений (преимущественно высших жирных и смоляных кислот), имеющая темный цвет и резкий запах.

Вещество обладает следующими физико-химическими характеристиками:

• вязкость (при t=40 °С) – от 410 до 1660 сСт;
• плотность при +20 °С – 994-1001 кг/м³;
• теплоемкость – от 1,6 до 4,1 кДж/(кг·К);
• кислотное число – 158-163;
• температура вспышки – 221 °С;
• температура самовоспламенения – 304-311 °С;
• теплопроводность при нормальной температуре – 0,13-0,15 Вт/(м·К).

Свойства таллового масла (его температуру затвердевания, вязкость) улучшают путем добавления присадок из фенолформальдегидных смол, спиртов и других соединений.

Плотность, содержание смоляных кислот, кислотное число и число омыления зависят от состава древесного сырья (в порядке уменьшения значений этих показателей):

• хвойные породы;
• смесь хвойных и лиственных пород;
• лиственные породы.

Соли кислот таллового масла называются таллатами.

Получение

Сульфатную варку целлюлозы проводят с помощью обработки древесной щепы водным раствором гидроксида и сульфида натрия. В настоящее время эта технология является одной из ведущих в целлюлозном производстве. Под действием вышеуказанных реагентов происходит омыление смоляных и жирных кислот. Они переходят в черный щелок, который представляет собой сульфатное мыло. Последнее полностью используется для переработки в талловое масло.

Упаривание щелока приводит к отделению фракции малой плотности, которая всплывает на поверхность. Выход вещества находится в пределах 100-140 кг на тонну сырья. Сырое талловое масло получают 2 методами:

1. Периодическим. Сульфатное мыло закачивается в реактор, где на него воздействуют 30% раствором H₂SO₄. Процесс разложения длится 2-3 ч, затем столько же времени смесь отстаивается непосредственно в реакторе. Жидкость расслаивается на 3 слоя, верхний из них включает масло. Его откачивают для дальнейшей промывки и сушки.
2. Непрерывным. Вначале мыло промывают раствором щелока, затем пропускают через гомогенизатор и фильтруют от механических примесей. Смешивание с H₂SO₄ проводят непрерывно в насосе. Разделение на фракции происходит в сепараторе, из которого все компоненты быстро выводятся в баки.

Количество полученного таллового масла зависит от нескольких параметров. Это:

• состав исходного материала;
• влажность сульфатного мыла;
• качество его промывки;
• тщательность разделения фракций (средняя фракция, состоящая из лигнина, может унести с собой до 50% масла);
• технология разложения.

Состав

На химический состав масла влияют следующие основные факторы:

• вид древесины и ее порода;
• время года, в течение которого производилась заготовка сырья;
• длительность и способ хранения древесины;
• условия технологического процесса.

В талловом масле содержатся такие вещества:

• смоляные, или канифольные, кислоты (палюстровая, абиетиновая, неоабиетиновая, дигидро- и тетрагидроабиетиновая) – 40-45%;
• ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, стеариновая, линоленовая, линолевая, пальмитиновая) – 40%;
• неомыляемые вещества (алифатические, дитерпеновые углеводороды, стеарин, фитостерин, спирты и другие) – 12%;
• оксикарбоновые кислоты – около 5%.

Очистка без дистилляции

Наибольшую практическую ценность представляют отдельные компоненты таллового масла. Разделение жирных кислот и других составляющих производится несколькими способами:

• с помощью растворителей и их смесей (жидкий пропан, фурфурол, диацетоновый спирт, бензиновые углеводороды и другие);
• реагированием с мочевиной;
• декарбоксилированием (если нужно выделить только жирные кислоты);

Дистилляция

В промышленных условиях выделение фракций проводят по двухступенчатой технологии:

1. Дистилляция. При нагреве до 200 °С из таллового масла отгоняются летучие вещества.
2. Ректификация (разделение смеси за счет массо- и теплообмена с паром).

Другим способом модификации масла является олигомеризация, в результате которой получают димеры жирных кислот. На технологических установках в США этот процесс осуществляется при температуре 230-250 °С, под давлением и в присутствии катализатора – монтмориллонита. В России олигомеризацию проводят способом автоокисления. Талловое масло подогревают до 195 °С, непрерывно пропуская при этом через него воздух.

Применение

После дистилляции и ректификации получают несколько видов органических соединений, которые находят широкое применение:

• Жирные кислоты таллового масла чистотой до 97% (лакокрасочная и полиграфическая промышленность).
• Талловая канифоль (бумажное и мыловаренное производство, изготовление клеев для картона и бумаги, кабельная промышленность).
• Дистиллированное талловое масло (мыловарение, производство лаков, смол, красок, эмульгаторов, линолеума; регенерация каучука, введение в качестве связующего в состав песчано-глинистых литьевых форм).
• Талловый пек (изготовление асфальтов, ДВП).

Масло в сыром, недистиллированном виде, используется для следующих целей:

• пропитка ДВП для упрочнения и гидрофобизации;
• добавка при производстве минеральной и стеклянной ваты (улучшение прочностных свойств в условиях высокой влажности);
• изготовление флотореагентов-пенообразователей;
• размягчающая добавка для каучуков;
• производство смол и лакокрасочных материалов (краски, лаки), пластификаторов;
• смазочные вещества и замасливатели для обработки текстильных материалов;
• добавка в битум для улучшения его адгезивных свойств.

Таллаты применяют при изготовлении следующих веществ:

• масляные краски и олифы (добавка для ускорения их высыхания);
• катализаторы химических реакций;
• инсектициды;
• смачивающие средства;
• отвердители асфальтов и восков;
• парафинированная бумага для антикоррозионной защиты.

В талловом масле также содержится большое количество стеринов (до 3%) по сравнению с другими растительными маслами. Эти вещества являются биологически активными и перспективны для применения в медицине, косметологии и пищевой промышленности.