桐油 :用于制造油漆等的干性植物油

更新时间:2024-09-20 11:27

桐油(tung oil),又称为中国桐油,桐子油。它是以油桐籽为原料制作的一种干性油,是一种黄棕色的液体,遇热会发生胶化。桐油是中国的本土的一种传统油料,传统大宗出口商品。主要成分是桐油酸甘油,含量约80%以上,其他为油酸和亚油酸甘油酯。

桐油具备迅速干燥、轻巧比重、良好光泽度、强大附着力、耐高温、耐腐蚀、不易生锈、不导电等一系列特性。它主要应用于建筑、机械、兵器、桨轮船和电器等领域的防水、防腐和防锈涂料,同样也可用于制造油布、油纸、肥皂、农药和医用杀虫剂等产品。此外,桐油还是制造油漆和彩釉玻璃的重要原料。桐油,可能引发身体不适,如恶心、呕吐、腹痛、腹泻呼吸困难胸闷、头痛、头晕以及全身乏力等症状。在严重情况下,甚至可能导致意识障碍、抽搐和休克等状况。

相关历史

桐油是从桐树果实中提取的,也就是桐果的籽仁,又被称为桐仁。桐树属于大戟科木本植物,原产于中原地区,古称为油桐。根据最早的桐树资料记载,唐朝陈藏器在《木草拾遗》中写道:“罂子生山中,树似梧。”

在中国的历史上,桐树和桐油一直受到重视和利用。不同朝代的文献中都有关于桐树和桐油的记载,说明人们对其价值的认可。从唐朝到清代,桐树的种植规模逐渐扩大,桐油的功用也越发为人所熟知。

1935年至1937年期间,中国桐林的储量约为303万hm³;而到了1939年,这一数字增至近320万hm³。然而,到了1950年,桐林的储量再次降至303万hm³。这显示出中原地区桐林资源的波动情况。

油桐最早起源于中国中西部地区,并被引入到美国。1927年,美国开始商业化加工桐油,并在南部兴起了第一家加工厂。产量从1939年的1000吨迅速增加到1952年的132000吨。1957年达到最高点时,桐油总产量达到了4200万磅。由于多年的严寒和卡米尔飓风的破坏,东南部地区自2013年起停止了桐树的商业生产。2023年,人们对佛罗里达州北部的桐树种植再次产生了兴趣,以满足木材饰面方面的需求。这凸显了桐油在建筑和装饰领域的重要性。

应用领域

漆料领域

桐油是制造油漆的主要原料之一。它具有强大的粘着力、快速干燥、不溶于水、色泽光亮,并且具有耐水、耐酸、耐碱、防腐、防湿、防裂和防虫等特性。因此,在现代工业制品中,如火车、汽车、船舶、机床、家具、房屋以及军事装备,如飞机、火炮、坦克和战舰等方面,广泛使用桐油制造的油漆。

电器领域

桐油是制造电器用品的原料,具有绝缘和柔软性的优点。它可用作高压发电机和变压器等电器的绝缘油漆,也可用于海底电缆、电话线等的防水层。随着现代电子工业的不断发展,许多电器零配件以及某些防水纺织品都需要使用桐油,如制造油布、漆布、油毡和人造皮革等。

化学领域

混合桐油和脂松香可作为化学工业原料,制成高质量的矿物漆。将桐油与锌、锰、铅、铝等混合可作为油漆制造中的干燥剂。通过将空气吹入加热的桐油中,可制成具有胶粘性的氧化油,用于制造油印墨、铅印墨、石印墨、防水印刷油漆、高级金黄色印刷油墨和绘图墨水等产品。桐油的单元桐油酸分子含有三个共扼的双键。这些双键的存在使得桐油在空气中容易氧化并聚合,从而形成柔韧的固态桐油膜。当桐油与其他材料结合时,能在表面形成一层固态桐油膜,保护材料。如果与建筑土料结合,还能使土料形成致密的固化结构,保护建筑。

医用领域

医药用的原料桐油可制成呕吐剂,用于治疗牲畜的疮癣和顽癣毒肿,还可作为杀虫剂和消肿解毒药膏。此外,它还可用于制作农业方面的一些防虫和除虫药剂。

经济领域

油桐是生物能源树种,广泛分布,适应性强,适合各种地形。2-3年后可高产,5年后进入盛果期。桐果含油高,干桐仁含油率约65%。山坡地种植油桐,每平方米可产750kg物质柴油原料。油桐种植和管理更集约,产量更高。油桐每年可采摘果实,经济寿命长。可利用油桐果实榨取油生产生物柴油。油桐适宜在边缘土地上种植,可发展生物质能源产业,增加农民收入,不占耕地资源。中国的油桐生产前景广阔。

桐油的分类

按照加工程度分类

桐油分为生和熟两种,用途不同。熟桐油比生桐油更粘稠,颜色深。室内用途包括机器保养、木地板、天花板等,室外用途包括花架、木屋、船只等。熟桐油可分为熟纯桐油和混合熟桐油,后者是漆。

按照温度分类

桐油可分为广油和明油。广油是将生桐油加热至110-140℃后,可用于调配色漆,以增强色彩的透明度和鲜艳度。一般以漆量的10%-20%为宜。明油则是将生桐油加热至280℃后,可用于调制金地漆,用量较少。

按照制造方法与品质分类

桐油有四种,分别以制造方法和品质区分。它们是桐油、光油、洪油和秀油,其中桐油和光油最为常见。洪油产自湖南会同县的洪江镇,而秀油则产自四川秀山土家族苗族自治县。由于地域和制法的不同,它们被命名为不同的种类。不过,随着时间的推移,洪油和秀油的区别已经在本质上而非产地上。

以生产地域分类

桐油是湖南省和黔东地区特产的一种特殊油品,被称为南桐。南桐的包装方式可分为篓装和桶装,市场上常见的品种有北河货、南河货、中路货、杂路货和滩货五种,南河产的桐油多为洪油,北河产的桐油多为秀油。此外,其他种类的桐油通常只以桐油的名称来称呼。桐油也可以简单分为红桐油和白桐油两种。红桐油是经过精炼加工后的桐油,颜色较深,主要供应国内市场。自第一次世界大战后,西方国家开始使用精炼方法,将各种桐油出口到国际市场。白桐油是未经炒制和熬煮的纯净桐油,颜色较浅,大部分被出口到国际市场用作工业原料。

化学组成

桐油的成分主要由α-桐油酸三甘油酯和少量的油酸亚油酸三甘油酯组成,饱和脂肪酸含量很少。其中α-桐酸占72%以上。桐油的化学性质主要由桐酸决定。

理化性质

物理性质

桐油的色泽为浅黄至棕黄,味道类似于烟熏猪油,有毒不可食用,相对密度为0.9360-0.9365,折射率(25℃)为1.5185-1.5220,酸值为2-8,碘值为163-173,凝固点为0℃。

参考资料

异构化

桐油易发生异构化。其中,α-桐酸是十八碳三烯酸,即十八碳三烯(9顺11反13反)酸。桐酸含有三个共轭双键,具有活泼的化学性质。当受到紫外线、日光或硫、、碘及其化合物的照射时,第9个上的氢原子会从顺位变为反位,生成十八碳三烯(9反11反13反)酸。这种异构化也被称为β化。在储存过程中,桐油中的一部分α-桐酸会逐渐转变为β型桐酸,但转变速度非常缓慢。α-桐酸的异构体除了β型桐酸外,还有石榴酸双键氢原子的位置是9顺11反13顺,存在于石榴籽油中;另一种是括缕酸双键氢原子的位置是9顺11顺13反,存在于黄辰油中。

易聚合

桐油酸是不饱和物质,易于聚合。桐油中还存在以下二聚物(如右图加热反应式1所示):在加热过程中要控制温度,以避免三聚物的形成。在涂料工业中,桐油与树脂一起加热,使它们聚合到一定程度,这个过程称为热炼。经过热炼后,桐油的分子变大,涂膜的强度、弹性硬度、防水性能和耐候性都得到增强。然而,一旦过度加热,桐油会凝固成胶体,失去涂料的特性。

易氧化

桐油容易氧化干燥,经过熬制的桐油在常温下与空气接触,表面会形成氧化皮,桐油涂片和油纸放在空气中,几天内就能自行干燥。经过热炼或加入催化剂后,干燥速度更快,干燥后的表面光亮,能够牢固附着于涂面,不被其他溶剂溶解。但是,如果涂层过厚,会出现起皱问题。

制作方法

桐油的制作,需要有筛选、晾晒,粉碎、碾粉、蒸炒、做饼等五项预处理流程,之后根据不同的需要会有不同的做法。

预处理

(1)筛选:清除桐籽中的果壳、梗茎、砂石和棕色粉末。去除这些杂质可减少磨损并保持油的颜色。通常用振动平筛清理大型杂质,用筛网去除小型杂质。(2)烘晒、剥壳、壳仁分离及破碎:与榨茶籽相同,桐籽经过破碎后不需要轧坯,可以直接进入蒸炒过程。(3)碾粉:桐籽先经过烘干,然后变得脆。通常会使用园碾槽,利用水力或畜力将桐籽研磨成细粉。(4)蒸炒:一种是用蒸汽蒸炒钢炒料,另一种是用直火炒锅炒料,另外一种方式是蒸坯,用蒸汽或蒸汽锅炉产生的汽蒸料。适合木榨和液压式榨油机的压榨。(5)做饼是使用木榨和液压式榨油机的过渡操作,以确保坯粉能够承受强大的压力来榨取油。在两道压榨过程中,首先制作双圈草色饼,然后制作单圈无草饼,工艺要求与榨茶籽相同。

制作方法

桐油可以分为四种,根据制造方法和品质进行区分。这些种类分别是桐油、光油、洪油和秀油,其中桐油和光油是最常见的。由于来自不同地域和采用不同制法,这些油被赋予了不同的名称。然而,随着时间的推移,洪油和秀油的区别已经在本质上而非产地上体现出来。

洪油

制造熟洪油的过程涉及将籽油、吸引洪油和洗油放入熬油锅中进行加热,随后将混合物转移到贮油池中进行澄清,并最终进行包装。在这个过程中,如果用桐油取代吸引洪油,则称之为生洪油。需要注意的是,使用更多的籽油配量可以提高洪油的质量,但也会增加成本。制造洪油需要一定数量的桐籽或者可以使用一定数量的次桐油作为替代品。

秀油

在混合脱烟子、桐油和次桐油后,通过加热的方式将它们融合,并缓慢地添加烟子,同时轻轻搅拌以降低泡沫的生成。当焦油层完全溶解后,将其取出并与油脚混合,然后进行回收。经过过滤处理,将焦油烟子油储存于贮池中。

光油

将桐油倒入锅中,加热至一定温度后停火。此举旨在逐渐提升油温。等待油泡停止,继续加热,并将土子搅拌入锅中。当油温达到标准温度时,滴几滴油在钢板上,并将其放入冷水中进行冷却。用手指拉取油丝,若能顺利拉起,则说明火候适宜,随即减小火力。待油温再次达到要求后,停火并进行过滤处理。最后,将过滤后的油装入桶中。

安全事宜

急毒性

桐油是从油桐的种子中提取的一种物质,广泛应用于工业上的防水涂料。然而,桐油与食用植物油相似,容易被误食导致中毒。误食桐油会引起一系列不适症状,包括恶心、呕吐、腹痛、腹泻呼吸困难胸闷、头痛、头晕以及全身乏力,严重情况下甚至可能出现意识障碍、抽搐和休克等症状。桐油造成中毒的主要机制是对胃肠粘膜产生强烈刺激,导致呕吐和腹泻,进而引发脱水和低钾等问题。因此,使用桐油时需特别注意避免误食,确保人身安全。

慢毒性

长期暴露或过量摄入桐油可能导致其被吸收入血液,进而对肝脏、心脏、肾脏和神经系统造成损害。

急救措施

桐油具有毒性,不可食用。平时应佩戴护目镜,并穿橡胶防护服进行接触。如果不小心接触到桐油,应立即用水冲洗眼睛,并用肥皂水清洗受污染的部位。如果吞服了桐油,应立即洗胃。此外,可食用牛奶、蛋清、糖水、淡盐水等以解毒。适量食用红糖米粥或干柿子饼也有解毒作用。另外,可以用甘草30g水煎服,或用绿豆30g、大白茅30g、甘草15g水煎服。

参考资料

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Tung Oil Production in Florida.UF.2023-09-05

桐油的分类.中商网.2023-08-17

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Tung Oil Physical Properties.chest of books.2023-09-05

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Pure Tung Oil.Milk paint.2023-09-05

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