Las ceras son una clase diversa de compuestos orgánicos que son sólidos lipófilos y maleables cerca de la temperatura ambiente. Incluyen alcanos superiores y lípidos , típicamente con puntos de fusión superiores a aproximadamente 40 °C (104 °F), que se funden para dar líquidos de baja viscosidad . Las ceras son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos no polares como el hexano , el benceno y el cloroformo . Las ceras naturales de diferentes tipos son producidas por plantas y animales y se encuentran en el petróleo .
Las ceras son compuestos orgánicos que característicamente consisten en largas cadenas alquílicas alifáticas , aunque también pueden estar presentes compuestos aromáticos. Las ceras naturales pueden contener enlaces insaturados e incluir varios grupos funcionales como ácidos grasos , alcoholes primarios y secundarios , cetonas , aldehídos y ésteres de ácidos grasos . Las ceras sintéticas suelen consistir en series homólogas de hidrocarburos alifáticos de cadena larga ( alcanos o parafinas) que carecen de grupos funcionales . [1]
Las ceras son sintetizadas por muchas plantas y animales. Los de origen animal suelen consistir en ésteres de cera derivados de una variedad de ácidos grasos y alcoholes carboxílicos. En las ceras de origen vegetal pueden predominar mezclas características de hidrocarburos no esterificados sobre los ésteres. [2] La composición depende no sólo de la especie, sino también de la ubicación geográfica del organismo.
La cera animal más conocida es la cera de abejas , utilizada en la construcción de los panales de las colmenas, pero otros insectos también secretan ceras. Un componente importante de la cera de abejas es el palmitato de miricilo, que es un éster de triacontanol y ácido palmítico . Su punto de fusión es de 62 a 65 °C. Los espermaceti se encuentran en grandes cantidades en el aceite de la cabeza del cachalote . Uno de sus principales constituyentes es el palmitato de cetilo , otro éster de un ácido graso y un alcohol graso . La lanolina es una cera obtenida de la lana, formada por ésteres de esteroles . [1]
Las plantas secretan ceras dentro y sobre la superficie de sus cutículas como una forma de controlar la evaporación, la humectabilidad y la hidratación. [3] Las ceras epicuticulares de las plantas son mezclas de hidrocarburos alifáticos de cadena larga sustituidos, que contienen alcanos, ésteres alquílicos, ácidos grasos, alcoholes primarios y secundarios, dioles , cetonas y aldehídos. [2] Desde la perspectiva comercial, la cera vegetal más importante es la cera de carnauba , una cera dura obtenida de la palma brasileña Copernicia prunifera . Al contener el éster miricil cerotato, tiene muchas aplicaciones, como recubrimientos de confitería y otros alimentos, cera para automóviles y muebles, recubrimiento de hilo dental y cera para tablas de surf . Otras ceras vegetales más especializadas incluyen el aceite de jojoba , la cera de candelilla y la cera de ouricury .
Las ceras o aceites de origen vegetal y animal pueden sufrir modificaciones químicas selectivas para producir ceras con propiedades más deseables que las disponibles en el material de partida no modificado. [4] Este enfoque se ha basado en enfoques de química verde que incluyen metátesis de olefinas y reacciones enzimáticas y puede usarse para producir ceras a partir de materiales de partida económicos como aceites vegetales. [5] [6]
Aunque muchas ceras naturales contienen ésteres, las ceras de parafina son hidrocarburos, mezclas de alcanos generalmente en una serie homóloga de longitudes de cadena. Estos materiales representan una fracción significativa del petróleo. Se refinan mediante destilación al vacío . Las ceras de parafina son mezclas de n- e isoalcanos saturados , naftenos y compuestos aromáticos sustituidos con alquilo y nafteno. Una composición química típica de cera de alcano-parafina comprende hidrocarburos con la fórmula general CnH2n + 2 , tales como hentriacontano , C31H64 . El grado de ramificación tiene una influencia importante en las propiedades. La cera microcristalina es una cera a base de petróleo de menor producción que contiene un mayor porcentaje de hidrocarburos isoparafínicos (ramificados) e hidrocarburos nafténicos.
Anualmente se producen millones de toneladas de ceras de parafina. Se utilizan en alimentos (como chicles y envoltorios de queso), en velas y cosméticos, como revestimientos antiadherentes e impermeabilizantes y en abrillantadores.
La cera montana es una cera fosilizada extraída del carbón y del lignito . [7] Es muy duro, lo que refleja la alta concentración de ácidos grasos saturados y alcoholes. Aunque son de color marrón oscuro y olorosos, se pueden purificar y blanquear para obtener productos comercialmente útiles.
En 1995 [actualizar]se consumían anualmente unos 200 millones de kilogramos de ceras de polietileno. [3]
Las ceras de polietileno se fabrican mediante uno de tres métodos:
Cada técnica de producción genera productos con propiedades ligeramente diferentes. Las propiedades clave de las ceras de polietileno de bajo peso molecular son la viscosidad, la densidad y el punto de fusión.
Las ceras de polietileno producidas mediante degradación o recuperación de corrientes de resina de polietileno contienen materiales de muy bajo peso molecular que deben eliminarse para evitar la volatilización y posibles riesgos de incendio durante el uso. Las ceras de polietileno fabricadas mediante este método generalmente se eliminan de fracciones de bajo peso molecular para producir un punto de inflamación >500 °F (>260 °C). Muchas plantas de resina de polietileno producen una corriente de bajo peso molecular a menudo denominada cera de bajo polímero (LPW). LPW no está refinado y contiene oligómeros volátiles, catalizadores corrosivos y puede contener otros materiales extraños y agua. El refinado de LPW para producir una cera de polietileno implica la eliminación de oligómeros y catalizadores peligrosos. El refinado adecuado de LPW para producir cera de polietileno es especialmente importante cuando se utiliza en aplicaciones que requieren certificación de la FDA u otra certificación regulatoria. [ cita necesaria ]
Las ceras se consumen principalmente industrialmente como componentes de formulaciones complejas, a menudo para revestimientos. El principal uso de las ceras de polietileno y polipropileno es en la formulación de colorantes para plásticos. Las ceras confieren efectos mateantes (es decir, para conferir acabados no brillantes) y resistencia al desgaste a las pinturas. Las ceras de polietileno se incorporan a las tintas en forma de dispersiones para disminuir la fricción. Se emplean como agentes desmoldantes , se utilizan como agentes deslizantes en muebles y confieren resistencia a la corrosión. [3]
Para fabricar velas, se utilizan ceras como la parafina o la cera de abejas , y grasas duras como el sebo , que se utilizan para iluminación y decoración. Otro tipo de combustible utilizado en la fabricación de velas incluye la soja . La cera de soja se elabora mediante el proceso de hidrogenación utilizando aceite de soja.
Las ceras se utilizan como acabados y revestimientos para productos de madera. [8] La cera de abejas se usa con frecuencia como lubricante en las guías de los cajones donde se produce el contacto de madera con madera.
En la Edad Media se utilizaba lacre para cerrar documentos importantes . Se utilizaron tablillas de cera como superficies para escribir. En la Edad Media había diferentes tipos de cera, a saber, cuatro tipos de cera ( Ragusan , Montenegro , Bizantina y Búlgara ), ceras "ordinarias" de España , Polonia y Riga , ceras sin refinar y ceras coloreadas (roja, blanca y verde). [9] [10] Las ceras se utilizan para fabricar papel encerado , impregnar y recubrir papel y cartón para impermeabilizarlo o hacerlo resistente a las manchas, o para modificar sus propiedades superficiales. Las ceras también se utilizan en betún para zapatos , para madera y para automóviles, como agentes desmoldantes en la fabricación de moldes , como recubrimiento para muchos quesos y para impermeabilizar cueros y telas. La cera se ha utilizado desde la antigüedad como modelo temporal y removible en la fundición a la cera perdida de oro , plata y otros materiales.
La cera con pigmentos coloridos añadidos se ha utilizado como medio en la pintura encáustica y hoy en día se utiliza en la fabricación de crayones , marcadores de porcelana y lápices de colores . El papel carbón , utilizado para hacer duplicados de documentos mecanografiados , estaba recubierto con negro de carbón suspendido en cera, típicamente cera montana , pero ha sido reemplazado en gran medida por fotocopiadoras e impresoras de computadora . En otro contexto, el lápiz labial y el rímel son mezclas de diversas grasas y ceras coloreadas con pigmentos, y tanto la cera de abejas como la lanolina se utilizan en otros cosméticos . La cera para esquís se utiliza en el esquí y el snowboard . Además, los deportes de surf y skate [11] suelen utilizar cera para mejorar el rendimiento.
Algunas ceras se consideran aptas para alimentos y se utilizan para recubrir tablas de cortar de madera y otros elementos que entran en contacto con los alimentos. La cera de abejas o cera sintética coloreada se utiliza para decorar los huevos de Pascua en Rumania, Ucrania, Polonia, Lituania y la República Checa. La cera de parafina se utiliza para hacer dulces cubiertos de chocolate.
La cera también se utiliza en balas de cera , que se utilizan como ayudas de simulación.
