Стеаринова кислота: що це, формула та де застосовується

Стеаринова кислота (октадеканова, C₁₈H₃₆O₂) — насичена жирна кислота з 18 атомами вуглецю в ланцюгу. Розгорнута формула CH₃(CH₂)₁₆COOH, номер CAS 57-11-4, молярна маса 284,48 г/моль. Чиста речовина плавиться при 69,3 °C, у воді не розчиняється, зате легко йде в спирт, ефір, хлороформ і бензол.

Далі починається те, що в довідниках зазвичай губиться. Технічний стеарин, який купують мішками, чистою C₁₈ не буває майже ніколи. Це суміш двох насичених кислот, пальмітинової C₁₆ і власне стеаринової C₁₈, і пропорція між ними вирішує, куди партія годиться, а куди ні. Цифри в назві марки, 1842 чи 1860, кодують якраз цю пропорцію.

Формула і фізичні константи

Показник	Значення
Хімічна формула	C₁₈H₃₆O₂
Структурна формула	CH₃(CH₂)₁₆COOH
Систематична назва	октадеканова кислота
Номер CAS	57-11-4
Молярна маса	284,48 г/моль
Температура плавлення	69,3 °C (хімічно чиста)
Температура кипіння	361 °C
Густина	0,941 г/см³ при 20 °C; 0,847 при 70 °C
Розчинність у воді	практично нерозчинна
Харчовий індекс	E 570 (жирні кислоти)

Числа в таблиці стосуються лабораторно чистої речовини. Фармакопейні вимоги вже м’якші: за статтею USP стеаринова кислота містить щонайменше 40 % власне C₁₈, а сума C₁₆ і C₁₈ має бути не нижчою за 90 %. Для очищеної планка інша: від 90 % C₁₈. Навіть аптечна сировина офіційно лишається сумішшю.

Стеарин і стеаринова кислота — це одне й те саме

У розмові так, у специфікації ні. Стеарин — технічна суміш насичених кислот C₁₆–C₁₈, стеаринова кислота — індивідуальна сполука. У прайсах обидва слова стоять поруч і позначають один товар: луску або гранули з домішкою пальмітину. Плутанина нешкідлива рівно доти, доки хтось не почне рахувати рецептуру за температурою плавлення чистої C₁₈. Технічна марка розм’якає значно раніше, вже з 50 °C.

Що означають цифри 1842 і 1860

Перші дві цифри — довжина ланцюга, C₁₈. Дві останні — приблизна частка стеаринової кислоти в суміші. 1842 містить близько 42 % C₁₈, 1860 — близько 60 %. Той самий принцип працює для марок 1838, 1850, 1865.

Показник	1842 (високоочищена)	1860 (технічна)
Колір за шкалою Хазена	не більше 60	не більше 350
Кислотне число, мг KOH/г	207–211	192–208
Йодне число, г I₂/100 г	не більше 0,5	не більше 6
Температура плавлення	53–57 °C	50–65 °C
Вміст C₁₆ (пальмітинова)	52–59 %	22–48 %
Вміст C₁₈ (стеаринова)	40–44 %	50–70 %
Сторонні компоненти	не більше 1 %	не більше 5 %
Куди йде	косметика, фармацевтика, білі свічки	мило, гума, ПВХ, стеарати

Два рядки цієї таблиці читаються не так, як здається на перший погляд.

Кислотне число у високоочищеної марки вище, і це зовсім не ознака більшої частки C₁₈. Навпаки. Показник рахують як 56100, поділене на молярну масу кислоти, а пальмітин легший за стеарин: 256 проти 284 г/моль. Грам, у якому більше короткого C₁₆, зв’язує більше лугу. Тому 207–211 у марки 1842 — це підпис пальмітину, а не сертифікат чистоти. Продавці плутають ці речі регулярно.

Слово «високоочищена» теж стосується не вмісту C₁₈, а кольору й ненасиченості. Йодне число 0,5 проти 6 означає, що подвійних зв’язків майже немає — а саме вони дають жовтіння і згірклий запах через півроку зберігання. Колір до 60 за Хазеном — це прозоро-біла луска. 350 — виразно жовтувата.

Що з цього виходить на практиці. Технічна 1860 дає більше твердості на кілограм і коштує дешевше, а колір там нікому не заважає: у чорній гумовій суміші чи господарському милі його просто не видно. Високоочищена 1842 потрібна там, де жовтизна вилізе на готовому виробі — денний крем, біла мазева основа, декоративна косметика, свічка без барвника. Замінити 1842 на 1860 у крем-основі технічно можна. Відтінок ви побачите одразу.

Мило і побутова хімія

У твердому натрієвому милі стеарин відповідає за те, щоб брусок не розкисав у мильниці за тиждень. Він тримає форму, дає щільну кремову піну замість зливи пухирців і, оскільки насичений ланцюг не окиснюється, захищає рецептуру від помаранчевих плям прогоркання. Помітний ефект дають уже 3–5 %, далі росте твердість, але сповільнюється слід і піна стає скупішою. Норми введення розібрані окремо, у матеріалі про стеаринову кислоту в милі.

Гума і гумотехнічні вироби

Сірка з прискорювачем самі по собі вулканізують повільно й нерівно. Класична активуюча пара виглядає так: оксид цинку 2–5 мас. ч. на 100 частин каучуку плюс 0,5–3 мас. ч. стеаринової кислоти, у шинних рецептурах частіше 5 і 2. Змішавшись у масі, вони дають стеарат цинку прямо в суміші — саме він розчиняє цинк у каучуковій фазі й вмикає тіазольні та сульфенамідні прискорювачі, знижуючи енергію активації зшивки.

Друга робота — змочування наповнювача. Технічний вуглець без кислоти збивається в агломерати, і на зрізі виробу це видно як плями й точки. Тонкість, про яку часто забувають: осаджений кремнезем перехоплює цинк на свої гідроксильні групи, тому в кремнеземних рецептурах активатора треба більше, ніж рахує калькулятор. Деталі по галузі — на сторінці рішень для гумових виробництв.

ПВХ і пластмаси

Тут кислота працює мастилом двох типів одночасно. Внутрішнє знижує в’язкість розплаву і полегшує течію, зовнішнє відриває розплав від гарячого металу шнека й формуючої головки, щоб полімер не пригорав до інструмента. Різниця між цими двома режимами — не в хімії, а в концентрації: поки добавка розчиняється в полімері, вона внутрішня, коли її забагато й вона виступає на межі поділу, стає зовнішньою.

Металеві стеарати вводять 0,5–1,5 мас. ч. на 100 частин ПВХ. Кальцієвий і барієвий поводяться як внутрішні мастила, цинковий, магнієвий і сама кислота — як зовнішні. Паралельно кислота підстраховує термостабілізатор: перехоплює вільні радикали і гальмує відщеплення хлороводню, з якого починається потемніння профілю. Галузеві задачі зібрані в рішеннях для переробки пластмас.

Свічки

Додавання 2–10 % стеарину до парафіну робить свічку твердішою, білішою і непрозорою, підіймає насиченість барвника й подовжує горіння — щільніший віск повільніше підтягується ґнотом. Окремо цінується здатність працювати внутрішнім роздільником: формована свічка виходить із форми без ривка й без задирів на боці. Робоча норма зазвичай 5–10 %, хоча нижче 4 % різниці майже не видно. Перебір карається кіптявою і вицвітанням кольору, те саме описано серед проблем на сторінці свічкових виробництв. Порівняння основ і добавок є в статті про віск для свічок.

Косметика і фармацевтика

У кремах і лосьйонах стеаринова кислота одночасно загусник і со-емульгатор. При нейтралізації тріетаноламіном або лугом вона утворює стеаратне мило прямо в емульсії, і воно тримає систему «олія–вода» від розшарування. Класична пропорція — 2 частини кислоти на 1 частину тріетаноламіну; такої зв’язки в дозуванні 2–10 % вистачає, щоб заемульгувати близько 15 % олійної фази. Побічний і дуже бажаний ефект — щільна перламутрова текстура з холодком при нанесенні.

У таблетковому виробництві норма зовсім інша: 1–3 % як мастило прес-форми, більше, і таблетка почне гірше розпадатися. У мазевих і кремових основах діапазон широкий, від 1 до 20 %, залежно від потрібної консистенції. Для всіх цих задач беруть марку 1842, і рішення для косметичних виробництв побудовані саме на ній.

Сировина для металевих стеаратів

Окремий великий ринок споживає кислоту не як добавку, а як реагент. Із неї роблять солі: стеарат кальцію, магнію, цинку, алюмінію. Кожна закриває свою задачу — антизлежувач у порошках, мастило для таблеток, антиадгезійна добавка в плівках, тиксотропний загусник у фарбах. Хто вони такі й чим відрізняються, розписано в матеріалі про металеві стеарати.

Пластичні мастила

Кальцієві мила жирних кислот загущують оливу в мастило. Для простих кальцієвих мил краплепадіння — тобто температура, за якої мастило починає капати з чашки — лежить у межах 135–145 °C, а робоча планка нижча, приблизно до 110 °C. Компенсує це водостійкість: кальцієве мастило не вимивається там, де натрієве розчиняється за зміну. Найкраще загущують кислоти з ланцюгом C₁₈–C₂₂, тому стеаринова тут базова. Суміжні продукти й задачі — у рішеннях для виробників мастил.

Металообробка і порошкова металургія

Суху суміш для волочіння дроту складають приблизно так: 60–70 % гашеного вапна, 15–20 % стеарату кальцію, 10–15 % стеарату алюмінію, 2–5 % графіту. Мило плавиться від тепла тертя і затягується у зазор між дротом та волокою, утворюючи плівку, яка знімає навантаження з інструмента. У порошковій металургії кислоту та її солі беруть мастилом стінки прес-форми: без них пресовку не виштовхнути, а на гранях залишаються задири.

Будівельна хімія

Стеарат кальцію в сухих сумішах, шпаклівках, штукатурках і бетоні працює об’ємним гідрофобізатором. Сіль осідає на стінках пор і знижує поверхневу енергію матеріалу, після чого вода перестає підсмоктуватися капілярами всередину. Дослідження на розчинах показують і зменшення водопоглинання, і кращий опір корозії арматури в тріщинуватому бетоні. З усіх гідрофобізаторів цей найдешевший у переробці, тому в сухих будсумішах він фактично стандарт.

Харчова промисловість

Під індексом E 570 записані жирні кислоти з ланцюгом від C₈ до C₁₈: каприлова, капринова, лауринова, міристинова, пальмітинова, стеаринова та олеїнова. Комітет з харчових продуктів ще у 1991 році встановив для них групову допустиму добову дозу «не встановлена», а переоцінка Європейського агентства з безпеки харчових продуктів у 2017 році не знайшла підстав її переглядати: організм засвоює ці кислоти так само, як жир зі звичайної їжі. Тут одне «але», яке варто читати буквально: наші марки — технічна й косметична. Для харчового контакту потрібен продукт із власним пакетом документів, а не той самий номер CAS.

Яку марку брати під задачу

Повернуся до кислотного числа, з якого починалася таблиця. Саме через нього найчастіше й ламаються дрова: технолог бачить 207–211 у марки 1842, читає це як «більше стеаринової кислоти» і замовляє її в гумову суміш, де переплачує вдвічі за колір, якого ніхто не побачить. Або навпаки, бере 1860 у білий крем і отримує партію з жовтуватим відтінком.

Просте правило: колір і запах критичні — 1842, критична твердість і ціна за кілограм — 1860. Для стеаратів, гуми, ПВХ, господарського мила і технічних свічок технічної марки достатньо з запасом. Обидві приходять із того самого заводу PT Dua Kuda Indonesia, з паспортом якості на партію, у мішках по 25 кг.