蠟組合物、以及金屬對燃燒速率的影響的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及基于天然油的蠟組合物（包括蠟燭組合物）以及金屬對這樣的蠟和蠟 燭組合物的燃燒速率的影響。
【背景技術(shù)】
[0002] 長時間以來，一直通常使用蜂蠟作為用于蠟燭的天然蠟。一百多年以前，與石油煉 制工業(yè)的發(fā)展同時地，石蠟烴出現(xiàn)。石蠟烴是由從煉制汽油和機油剩余的殘留物產(chǎn)生的。將 石蠟烴作為已經(jīng)變得越來越昂貴且在供應(yīng)上變得越來越稀有的蜂蠟的豐富且低成本的替 代物引入。
[0003] 現(xiàn)在，石蠟烴是用于制造蠟燭和其它基于蠟的產(chǎn)品的主要的工業(yè)蠟。由石蠟材料 制造的常規(guī)的蠟燭典型地在燃燒時放出煙并且可產(chǎn)生難聞的氣味。另外，在所述蠟燭燃燒 時可產(chǎn)生少量顆粒（"微粒"）。這些顆粒在被吸入時可影響人的健康。具有降低的石蠟烴 量的蠟燭是優(yōu)選的。
[0004] 因此，具有如下的其它材料是有利的：其可用于形成蠟燭形成用的清潔的燃烷基 礎(chǔ)蠟。如果可能，這樣的材料優(yōu)選為能生物降解的并且由可再生原材料諸如基于天然油的 材料得到。蠟燭基礎(chǔ)蠟應(yīng)優(yōu)選地具有允許該材料被容易地形成為具有令人愉悅的外觀和/ 或觸覺、以及具有期望的嗅覺性質(zhì)的蠟燭的物理特性（比如，在熔點、硬度和/或延展性方 面）。
[0005] 這樣的基于天然油的蠟燭可由氫化的天然油得到。氫化是其中多和/或單不飽 和天然油被飽和并且變成凝固的以提高粘度的過程。這通過氫氣與天然油在升高的溫 度（140°C_225°C)下在過渡金屬催化劑、典型地鎳催化劑的存在下的反應(yīng)進行。氫化的 天然油中過多鎳的存在可通過導(dǎo)致燭芯堵塞、不規(guī)則的火焰和/或火焰高度、差的香精 (fragrance)相互作用、或者這些問題的組合而對蠟燭的燃燒速率有影響。因此，需要降低 這樣的蠟中存在的鎳的量以改善這樣的蠟燭的燃燒速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在本發(fā)明的一個方面中，公開了蠟組合物。所述蠟組合物包括包含如下的氫化的 天然油：（i)至少約50重量％的具有如下的脂肪酸組成的三酰甘油組分：約14-約25重 量％的C16:0脂肪酸、約45-約60重量％的C18:l脂肪酸和約20-約30重量％的C18:0 脂肪酸，（ii)小于lppm的鎳含量，和（iii)約49°C-約57°C的熔點。將所述蠟組合物的 所述氫化的天然油過濾和/或漂白以獲得小于〇. 5ppm的過渡金屬含量。
[0007] 在本發(fā)明的另一方面中，公開了蠟燭組合物。所述蠟燭包括燭芯和蠟，其中所述蠟 包括包含如下的氫化的天然油：（i)至少約50重量％的具有如下的脂肪酸組成的三酰甘油 組分：約14-約25重量％的C16:0脂肪酸、約45-約60重量％的C18:1脂肪酸和約20-約 30重量％的(：18:0脂肪酸，（ii)小于lppm的鎳含量，和（iii)約49°C-約57°C的熔點。 將所述蠟燭組合物的所述氫化的天然油過濾和/或漂白以獲得小于〇. 5ppm的過渡金屬含 量。
【附圖說明】
[0008] 圖1描繪經(jīng)后過濾的（post-filtered)和未經(jīng)后過濾的基于天然油的蠟組合物的 燃燒速率的若干循環(huán)。
【具體實施方式】
[0009] 本申請涉及基于天然油的蠟組合物（包括蠟燭組合物）、以及金屬對所述蠟和蠟 燭組合物的燃燒速率的影響。
[0010] 如本文中使用的，單數(shù)形式"一個（種）（a，an)"和"該（所述）"包括復(fù)數(shù)個指示 物，除非上下文清楚地另有規(guī)定。例如，提及"一個取代基"涵蓋單個取代基以及兩個或更 多個取代基，諸如此類。
[0011] 如本文中使用的，術(shù)語"例如"、"比如"、"諸如"、或者"包括"意圖介紹對更上位的 主題進行進一步闡明的實例。除非另有詳細說明，這些實例僅是作為用于理解本公開內(nèi)容 中所示的申請的輔助手段提供的，并且絕不意圖為限制性的。
[0012] 如本文中使用的，以下術(shù)語具有以下含義，除非清楚地有相反說明。理解，單數(shù)形 式的任何術(shù)語可包括其復(fù)數(shù)個對應(yīng)物和反過來也成立。
[0013] 如本文中使用的，術(shù)語"天然油"可指由植物或動物來源得到的油。術(shù)語"天然 油"包括天然油衍生物，除非另有說明。天然油的實例包括，但不限于，植物油、藻油（algae 〇i1)、動物脂肪、妥爾油、這些油的衍生物、這些油中的任意油的組合等。植物油的代表性的 非限制性實例包括芥花油（canolaoil)、菜子油、椰子油、玉米油、棉子油、橄欖油、棕櫚油、 花生油、紅花油、芝麻油、大豆油、葵花油、亞麻子油、棕櫚仁油、桐油、麻風(fēng)樹油、芥子油、亞 麻薺油、菥蓂油、大麻油、海藻油（algaloil)、和蓖麻油。動物脂肪的代表性的非限制性實 例包括豬油、牛脂、禽類脂肪、黃脂膏、和魚油。妥爾油是木漿制造的副產(chǎn)物。在某些實施方 式中，所述天然油可為經(jīng)煉制、漂白和/或除臭的。在一些實施方式中，所述天然油可為部 分地或者完全地氫化的。在一些實施方式中，所述天然油是單獨地或者作為其混合物存在 的。
[0014] 如本文中使用的，術(shù)語"天然油衍生物"可指使用本領(lǐng)域中已知的方法的任一種或 者組合由天然油得到的化合物或化合物的混合物。這樣的方法包括皂化、酯基轉(zhuǎn)移、酯化、 酯交換、氫化（部分的或者完全的）、異構(gòu)化、氧化、和還原。天然油衍生物的代表性的非限 制性實例包括天然油的膠（膠質(zhì)，gum)、磷脂、皂腳、酸化的皂腳、餾出物或餾出物淤渣、月旨 肪酸和脂肪酸烷基酯（比如非限制性實例諸如2-乙基己基酯）、其羥基取代變體。
[0015] 蠟組合物
[0016] 在一些實施方式中，本發(fā)明的基于天然油的蠟組合物具有高的三酰甘油含量，其 中所述蠟的大部分、至少約50重量％、優(yōu)選至少約75重量％、和最優(yōu)選至少約90重量％為 三酰甘油組分。
[0017] 三酰甘油的物理性質(zhì)主要由如下決定：（i)脂肪?；湹逆滈L，（ii)脂肪?；?中存在的不飽和基團的量和類型（順式或反式），和（iii)在構(gòu)成所述天然油的三酰甘油中 不同脂肪酰基鏈的分布。具有高的飽和脂肪酸比例的那些天然油典型地在室溫下為固體， 而其中不飽和脂肪?；溦即蠖鄶?shù)的三酰甘油傾向于是液態(tài)。因此，三酰甘油原料的氫化 傾向于降低不飽和程度和提高固體脂肪含量并且可用于將液態(tài)油轉(zhuǎn)化為固態(tài)或者半固態(tài) 的脂肪。氫化，如果不完全的話，也傾向于導(dǎo)致脂肪?；溨械碾p鍵的一些從順式向反式構(gòu) 型的異構(gòu)化。通過改變天然油的三酰甘油部分中的脂肪?；湹姆植迹热?，通過將具有不 同脂肪酸分布型（profile)的材料共混在一起，可實現(xiàn)三酰甘油原料在恪融、結(jié)晶化和流 動性特性方面的變化。如本文中使用的，術(shù)語"三酰甘油原料"和"三酰甘油組分"可互換 地用于指完全由一種或多種三酰甘油化合物構(gòu)成的材料。通常，所述三酰甘油原料或三酰 甘油組分是很經(jīng)常地為C16和/或C18脂肪酸的衍生物的三酰甘油化合物的復(fù)雜混合物。 雖然所述三酰甘油原料可用于許多應(yīng)用，但是所述三酰甘油原料完全適合于用作蠟燭蠟、 特別是用于容器（container)錯燭。
[0018] 所述三酰甘油原料，無論是否進行了改變，通常由各種天然油來源得到。任何所給 的三酰甘油分子包括用三個羧酸分子酯化的甘油。因此，各三酰甘油包括三個脂肪酸殘基。 通常，天然油包括作為特定來源之特征的三酰甘油的混合物。從特定來源中的三酰甘油的 完全水解分離的脂肪酸的混合物在本文中被稱作三酰甘油的"脂肪酸組成"。通過術(shù)語"月旨 肪酸組成"，提及各種三酰甘油中的可識別的脂肪酸殘基的相對量。特定的可識別的脂肪酸 的分布在本文中通過單獨脂肪酸作為由三酰甘油的具體混合物的水解獲得的總的脂肪酸 混合物的重量百分?jǐn)?shù)的量表征。具體的天然油中的三酰甘油中的脂肪酸的分布可通過本領(lǐng) 域技術(shù)人員已知的方法諸如通過水解、隨后衍生以產(chǎn)生天然油衍生物（比如，形成甲酯混 合物）經(jīng)由常規(guī)的分析技術(shù)諸如氣相色譜法容易地測定。
[0019] 在樣品中的任何酯的完全水解之后分離得到的在本發(fā)明蠟組合物中的總的脂肪 酸混合物在本文中稱作該樣品的"脂肪酸分布型"。因此，樣品的"脂肪酸分布型"不僅包括 通過三酰甘油和/或其它脂肪酸酯的水解產(chǎn)生的脂肪酸，而且包括存在于該樣品中的任何 游離脂肪酸。在許多情況下，本發(fā)明的蠟基本上不含任何游離脂肪酸，比如，所述蠟具有不 超過約0. 5重量％的游離脂肪酸含量。如上所示，具體混合物中的脂肪酸的分布可通過本 領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法比如經(jīng)由氣相色譜法，或者轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯的混合物、之后通 過氣相色譜法分析而容易地測定。
[0020] 棕櫚酸（16:0)和硬脂酸（18:0)是飽和脂肪酸并且通過這些酸的任一種的酯化形 成的三酰甘油?；湶缓腥魏翁糭碳雙鍵。以上圓括號中的命名法涉及的是直鏈脂肪酸 中的總碳原子數(shù)，之后跟著的是該鏈中碳-碳雙鍵的數(shù)量。許多脂肪酸諸如油酸、亞油酸和 亞麻酸是不飽和的，即，含有一個或多個碳-碳雙鍵。油酸是具有單個雙鍵的18碳直鏈脂 肪酸（即，18:1脂肪酸），亞油酸是具有兩個雙鍵或者不飽和點的18碳脂肪酸（即，18:2脂 肪酸），和亞麻酸是具有三個雙鍵的18碳脂肪酸（即，18:3脂肪酸）。
[0021] 由天然油得到的三酰甘油原料（其構(gòu)成了本發(fā)明蠟組合物的顯著部分）的脂肪酸 組成通常主要由具有16或18個碳原子的脂肪酸構(gòu)成。在該三酰甘油的脂肪酸分布型中 較短鏈脂肪酸即具有14個或者更少碳原子的脂肪酸的量通常非常低，比如，不超過約3重 量％和更典型地，不超過約1重量％。所述三酰甘油原料通常包括適中量的飽和的16碳脂 肪酸，比如，至少約14重量％和典型地不超過約25重量％、優(yōu)選約15重量％ -20重量％ C16:0棕櫚酸。如上所述，所述三酰甘油的脂肪酸組成通常包括顯著量的C18脂肪酸（一 種或多種）。為了實現(xiàn)期望的容器蠟燭特性，所述脂肪酸典型地包括如下的混合物：飽和的 18碳脂肪酸（一種或多種），比如，約20重量％ -30重量％和更適宜地，約23重量％ -27 重量％C18:0硬脂酸；和18碳不飽和脂肪酸，比如，約45重量％ -60重量％和更典型地約 50重量％-57重量％C18:1脂肪酸（一種或多種），諸如油酸。所述不飽和脂肪酸主要為 單不飽和脂肪酸（一種或多種）。
[0022] 所述三酰甘油原料的脂肪酸組成典型地被選擇成提供具有約49°C_57°C的熔點 的基于三酰甘油的材料