파라핀 (Paraffin Wax)

개요

파라핀(paraffin wax)은 CnH2n+2(n≥19)의 화학식으로 표현되는 알칸(alkane)에 속하는 탄화수소 화합물을 일컫는 용어이다. 물에 녹지 않으나 에테르나 벤젠, 에스터(에스테르)에는 녹는다. 파라핀은 20~40 개의 탄소분자로 이루어진 탄화수소분자의 혼합물로 석유나 석탄, 오일셰일에서 도출된 하얗고 색깔 없는 부드러운 고체이다. 파라핀은 윤활, 절연, 양초에 사용된다. 녹는점은 37 ℃에서 녹기 시작하며 일반적으로 47 °C에서 64 °C이며, 끏는점은 370 °C 이상이다. 밀도는 0.9 g/㎤이다. 파라핀은 일반적으로 화학반응은 잘하지 않으나 연소는 잘 되는 편이며, 연소열은 42MJ/kg이다. 파라핀은 1013 ~ 1017 Ω의 전기저항을 가지는 우수한 전기절연체이며, 효과적인 중성자 감속제이기도 하다. 파라핀의 비열은 2.14~2.9 J⋅g-1⋅K-1을 가져 높은 열용량을 가지고 있는 물질이다.

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염색 등의 가공을 거치지 않으면 파라핀(paraffin wax)은 보통 무취이며 청백색이다. 파라핀 은 1830 년 독일의 칼 라이헨 바흐 (Carl Reichenbach)가 석유에서 자연적으로 발생하는 왁스와 같은 물질을 효율적으로 분리하고 정제하는 방법을 개발하려고 시도하면서 처음 만들어졌으며 수지 양초보다 깨끗하고 안정적으로 연소되고 생산 비용이 저렴하기 때문에 양초 제조에 많이 사용되었다. 파라핀은 처음 제조하였을 때 녹는점이 낮았기 때문에 스테아르산(Stearic Acid)와 첨가하기도 하였다.

파라핀이라는 단어는 라틴어 parum ( "매우 적음") + affinis에서 파생되었으며, "친화력 부족"또는 "반응성 부족"을 의미하는데, 이는 파라핀의 비반응성을 나타낸다.

제조

파라핀은 석유정제 공정에서 추출되는데 일반적으로 중간유분~중질유분에서 추출된다. 추출된 파라핀계 탄화수소가 많이 포함된 원료(Waxy Feedstock)은 Methyl Ethyl ketone(MEK), 톨루엔 등의 원료를 사용하여 파라핀왁스를 침전시킨 뒤 여과시키게 된다. 이 후 냉각과정을 통해 파라핀을 결정화하여 추출한다. 추출된 파라핀은 불순물이 많기 때문에 정제, 탈색, 탈취 공정 등을 따로 거쳐야 한다.

 

파라핀은 산업 응용 분야에서는 파라핀 자체의 탄소 단일 사슬에 분기를 추가하여 파라핀 왁스의 특성을 조정하기도 하는데, 일반적으로 EVA 공중합체, 미정질 왁스 또는 폴리에틸렌 형태와 같은 첨가제에 의해 진행된다. 이와 같은 분지(branch)에 의해 점도가 더 높고 결정 구조가 작으며 기능적 특성이 수정된 변형된 파라핀이 생성될 수 있다. 순수한 파라핀 왁스는 실온에서 상대적으로 부서지기 쉽고 작업 할 때 치핑 및 파손의 위험이 있다.

 

용도

조직학 또는 병리학 실험실에서 파라핀 왁스는 얇은 샘플을 절단하기 전에 조직을 함침시키는 데 사용되기도 한다. 알코올의 농도 상승(75%에서 절대 농도)을 통해 조직에서 수분을 제거한 다음 자일렌과 같은 유기 용매에서 알코올을 제거한다. 그런 다음 조직을 파라핀 왁스에 몇 시간 동안 넣은 다음 왁스로 주형에 넣어 냉각하고 응고시킨다. 그런 다음 절편을 마이크로톰(Micro Tomb)으로 잘라 시편을 만들수도 있다.

 

파라핀은 다음과 같이 다양하게 사용된다.

분석(현미경 등)에서 조직관찰을 위한 응고 및 고정물질

고결 방지제, 발습제, 비료용 방진 코팅

고무 등의 균열을 방지하기 위한 보호물질, 이형제

자전거 체인 윤활

총알 윤활제

양초

종이 코팅물질

서핑 보드 왁스, 스키 왁스, 스케이트 보드 왁스 등

크레용

사탕 등에 코팅제로 사용된다. 이와같은 파라핀 왁스는 먹을 수는 있지만 소화되지 않아 분해되지 않고 몸을 통과한다.

에담 치즈와 같은 다양한 종류의 경질 치즈 코팅

항아리, 캔 및 병용 실란트

츄잉껌 첨가제

각종 연소 연료, 로켓의 연료로 사용되기도 함

세면 용품 및 바셀린과 같은 화장품의 보습제.

중성자 방사선 차폐

상변이 등을 이용한 열 에너지 저장 재료

전자 부품을 캡슐화하여 수분 침투를 방지하고 전자기적으로 유도된 음향 소음 및 마이크로포닉 효과를 줄이기 위한 재료로 사용

연마된 강철과 철 표면의 산화를 방지하는 재료

기타 목재마감, 조각재료 등 다양하게 사용된다.