桐油(tung oil),又稱為中國桐油,桐子油。它是以油桐籽為原料制作的一種干性油,是一種黃棕色的液體,遇熱會發生膠化。桐油是中國的本土的一種傳統油料,傳統大宗出口商品。主要成分是桐油酸甘油酯[zhǐ],含量約80%以上,其他為油酸和亞油酸甘油酯。
桐油具備迅速干燥、比重輕、光澤度好、附著力強、耐熱、耐酸、耐堿、防腐、防銹、不導電等一系列特性,用途廣泛。它主要應用于建筑、機械、兵器、漁具、槳輪船和電器等領域的防水、防腐和防銹涂料,同樣也可用于制造油布、油紙、肥皂、農藥、醫藥用嘔吐劑和醫用殺蟲劑等產品。此外,桐油還是制造油漆和油墨的重要原料。桐油,可能引發身體不適,如惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉、呼吸困難、胸悶、頭痛、頭暈以及全身乏力等癥狀。在嚴重情況下,甚至可能導致意識障礙、抽搐和休克等狀況。
相關歷史
桐油是從桐樹果實中提取的,也就是桐果的籽仁,又被稱為桐仁。桐樹屬于大戟科木本植物,原產于中國,古稱為油桐。根據最早的桐樹資料記載,唐朝時陳藏器在《木草拾遺》中寫道:“罌子生山中,樹似梧。”
在中國歷史上,桐樹與桐油長期被重視和利用。不同朝代的文獻中均有相關記載,反映出古人對其價值的認知。自唐代至清代,桐樹種植規模逐步擴大,桐油的用途也逐漸被廣泛認知。在煤油燈普及前,桐油曾作為照明燃料使用,具體體現為通過桐油燈實現照明功能。
1935年至1937年期間,中國桐林的儲量約為303萬hm3;而到了1939年,這一數字增至近320萬hm3。然而,到了1950年,桐林的儲量再次降至303萬hm3。這顯示出中國桐林資源的波動情況。
油桐最早起源于中國中西部地區,并被引入到美國。1927年,美國開始商業化加工桐油,并在南部興起了第一家加工廠。產量從1939年的1000噸迅速增加到1952年的132000噸。1957年達到最高點時,桐油總產量達到了4200萬磅。由于多年的嚴寒和卡米爾颶風的破壞,東南部地區自2013年起停止了桐樹的商業生產。2023年,人們對佛羅里達州北部的桐樹種植再次產生了興趣,以滿足木材飾面方面的需求。這凸顯了桐油在建筑和裝飾領域的重要性。
應用領域
漆料領域
桐油是制造油漆的主要原料之一。它具有強大的粘著力、快速干燥、不溶于水、色澤光亮,并且具有耐水、耐酸、耐堿、防腐、防濕、防裂和防蟲等特性。因此,在現代工業制品中,如火車、汽車、船舶、機床、家具、房屋以及軍事裝備,如飛機、火炮、坦克和戰艦等方面,廣泛使用桐油制造的油漆。
電器領域
桐油是制造電器用品的原料,具有絕緣和柔軟性的優點。它可用作高壓發電機和變壓器等電器的絕緣油漆,也可用于海底電纜、電話線等的防水層。隨著現代電子工業的不斷發展,許多電器零配件以及某些防水紡織品都需要使用桐油,如制造油布、漆布、油氈和人造皮革等。
化學領域
混合桐油和脂松香可作為化學工業原料,制成高質量的礦物漆。將桐油與鋅、錳、鉛、鋁等混合可作為油漆制造中的干燥劑。通過將空氣吹入加熱的桐油中,可制成具有膠粘性的氧化油,用于制造油印墨、鉛印墨、石印墨、防水印刷油漆、高級金黃色印刷油墨和繪圖墨水等產品。此外,桐油還可制備桐油酸酐(TOA)、桐酸甲酯等衍生物,其中桐油酸酐是桐油與順丁烯酸酐的加成產物,可作為環氧樹脂固化劑;桐酸甲酯具有高不飽和度及大量共軛雙鍵,可用于制作表面活性劑、多元醇、聚氨酯固化劑、環氧樹脂增韌劑等。桐油的單元桐油酸分子含有三個共扼的雙鍵。這些雙鍵的存在使得桐油在空氣中容易氧化并聚合,從而形成柔韌的固態桐油膜。當桐油與其他材料結合時,能在表面形成一層固態桐油膜,保護材料。如果與建筑土料結合,還能使土料形成致密的固化結構,保護建筑。
醫用領域
醫藥用的原料桐油可制成嘔吐劑,用于治療牲畜的瘡癬和頑癬毒腫,還可作為殺蟲劑和消腫解毒藥膏。此外,它還可用于制作農業方面的一些防蟲和除蟲藥劑。
經濟領域
油桐是生物能源樹種,廣泛分布,適應性強,適合各種地形。2-3年后可高產,5年后進入盛果期。桐果含油高,干桐仁含油率約65%。山坡地種植油桐,每平方米可產750kg物質柴油原料。油桐種植和管理更集約,產量更高。油桐每年可采摘果實,經濟壽命長。可利用油桐果實榨取油生產生物柴油。油桐適宜在邊緣土地上種植,可發展生物質能源產業,增加農民收入,不占耕地資源。云南省是中國桐油的重要產區,年產量現居全國第六位。產區分布于昭通市、文山壯族苗族自治州、曲靖、保山市、大理白族自治州、玉溪市、德宏傣族景頗族自治州等地、州的五十多個縣,其中以昭通地區和文山壯族苗族自治州為主產區。中國的油桐生產前景廣闊。
桐油的分類
按照加工程度分類
桐油分為生和熟兩種,用途不同。生桐油用于醫藥和化工。熟桐油比生桐油更粘稠,顏色深。室內用途包括機器保養、木地板、天花板、桑拿板、木制陽臺扶手等,室外用途包括花架、木屋、船只、涼亭、圍欄、木橋、坐椅、木制農用工具等。熟桐油可分為熟純桐油和混合熟桐油,后者是漆。
按照溫度分類
桐油可分為廣油和明油。廣油是將生桐油加熱至110-140℃后,可用于調配色漆,以增強色彩的透明度和鮮艷度。一般以漆量的10%-20%為宜。明油則是將生桐油加熱至280℃后,可用于調制金地漆,用量較少。
按照制造方法與品質分類
桐油有四種,分別以制造方法和品質區分。它們是桐油、光油、洪油和秀油,其中桐油和光油最為常見。洪油產自湖南會同縣的洪江鎮,而秀油則產自四川秀山土家族苗族自治縣。由于地域和制法的不同,它們被命名為不同的種類。不過,隨著時間的推移,洪油和秀油的區別已經在本質上而非產地上。
以生產地域分類
桐油是湖南省和黔東地區特產的一種特殊油品,被稱為南桐。南桐的包裝方式可分為簍裝和桶裝,市場上常見的品種有北河貨、南河貨、中路貨、雜路貨和灘貨五種,南河產的桐油多為洪油,北河產的桐油多為秀油。此外,其他種類的桐油通常只以桐油的名稱來稱呼。桐油也可以簡單分為紅桐油和白桐油兩種。紅桐油是經過精煉加工后的桐油,顏色較深,主要供應國內市場。自第一次世界大戰后,西方國家開始使用精煉方法,將各種桐油出口到國際市場。白桐油是未經炒制和熬煮的純凈桐油,顏色較淺,大部分被出口到國際市場用作工業原料。
化學組成
桐油的成分主要由α-桐油酸三甘油酯和少量的油酸、亞油酸三甘油酯組成,飽和脂肪酸含量很少。其中α-桐酸占83%以上。此外,桐油還含有維生素E、角鱉烯(29.2毫克/100克桐油)、植物甾醇、戊聚糖及幾種蛋白質。
理化性質
物理性質
桐油的色澤為淺黃至棕黃,味道類似于煙熏豬油,有毒不可食用,相對密度為0.9360-0.9365,折射率(25℃)為1.5185-1.5220,酸值為2-8,碘值為163-173,凝固點為0℃。
參考資料
異構化
桐油易發生異構化。其中,α-桐酸是十八碳三烯酸,即十八碳三烯(9順11反13反)酸。桐酸含有三個共軛雙鍵,具有活潑的化學性質。當受到紫外線、日光或硫、、碘及其化合物的照射時,第9個碳原子上的氫原子會從順位變為反位,生成十八碳三烯(9反11反13反)酸。這種異構化也被稱為β化。在儲存過程中,桐油中的一部分α-桐酸會逐漸轉變為β型桐酸,但轉變速度非常緩慢。α-桐酸的異構體除了β型桐酸外,還有石榴酸雙鍵氫原子的位置是9順11反13順,存在于石榴籽油中;另一種是括縷酸雙鍵氫原子的位置是9順11順13反,存在于黃辰油中。
易聚合
桐油酸是不飽和物質,易于聚合。桐油中還存在以下二聚物(如右圖加熱反應式1所示):在加熱過程中要控制溫度,以避免三聚物的形成。在涂料工業中,桐油與樹脂一起加熱,使它們聚合到一定程度,這個過程稱為熱煉。經過熱煉后,桐油的分子變大,涂膜的強度、彈性硬度、防水性能和耐候性都得到增強。然而,一旦過度加熱,桐油會凝固成膠體,失去涂料的特性。
易氧化
桐油容易氧化干燥,經過熬制的桐油在常溫下與空氣接觸,表面會形成氧化皮,桐油涂片和油紙放在空氣中,幾天內就能自行干燥。經過熱煉或加入催化劑后,干燥速度更快,干燥后的表面光亮,能夠牢固附著于涂面,不被其他溶劑溶解。但是,如果涂層過厚,會出現起皺問題。
制作方法
桐油的制作,需要有篩選、晾曬,粉碎、碾粉、蒸炒、做餅等五項預處理流程,之后根據不同的需要會有不同的做法。
預處理
(1)篩選:清除桐籽中的果殼、梗莖、砂石和棕色粉末。去除這些雜質可減少磨損并保持油的顏色。通常用振動平篩清理大型雜質,用篩網去除小型雜質。(2)烘曬、剝殼、殼仁分離及破碎:與榨茶籽相同,桐籽經過破碎后不需要軋坯,可以直接進入蒸炒過程。(3)碾粉:桐籽先經過烘干,然后變得脆。通常會使用園碾槽,利用水力或畜力將桐籽研磨成細粉。(4)蒸炒:一種是用蒸汽蒸炒鋼炒料,另一種是用直火炒鍋炒料,另外一種方式是蒸坯,用水蒸氣或蒸汽鍋爐產生的汽蒸料。適合木榨和液壓式榨油機的壓榨。(5)做餅是使用木榨和液壓式榨油機的過渡操作,以確保坯粉能夠承受強大的壓力來榨取油。在兩道壓榨過程中,首先制作雙圈草色餅,然后制作單圈無草餅,工藝要求與榨茶籽相同。
制作方法
桐油可以分為四種,根據制造方法和品質進行區分。這些種類分別是桐油、光油、洪油和秀油,其中桐油和光油是最常見的。由于來自不同地域和采用不同制法,這些油被賦予了不同的名稱。然而,隨著時間的推移,洪油和秀油的區別已經在本質上而非產地上體現出來。
洪油
制造熟洪油的過程涉及將籽油、吸引洪油和洗油放入熬油鍋中進行加熱,隨后將混合物轉移到貯油池中進行澄清,并最終進行包裝。在這個過程中,如果用桐油取代吸引洪油,則稱之為生洪油。需要注意的是,使用更多的籽油配量可以提高洪油的質量,但也會增加成本。制造洪油需要一定數量的桐籽或者可以使用一定數量的次桐油作為替代品。
秀油
在混合脫煙子、桐油和次桐油后,通過加熱的方式將它們融合,并緩慢地添加煙子,同時輕輕攪拌以降低泡沫的生成。當焦油層完全溶解后,將其取出并與油腳混合,然后進行回收。經過過濾處理,將焦油煙子油儲存于貯池中。
光油
將桐油倒入鍋中,加熱至一定溫度后停火。此舉旨在逐漸提升油溫。等待油泡停止,繼續加熱,并將土子攪拌入鍋中。當油溫達到標準溫度時,滴幾滴油在鋼板上,并將其放入冷水中進行冷卻。用手指拉取油絲,若能順利拉起,則說明火候適宜,隨即減小火力。待油溫再次達到要求后,停火并進行過濾處理。最后,將過濾后的油裝入桶中。
安全事宜
急毒性
桐油是從油桐的種子中提取的一種物質,廣泛應用于工業上的防水涂料。然而,桐油與食用植物油相似,容易被誤食導致中毒。誤食桐油會引起一系列不適癥狀,包括惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉、呼吸困難、胸悶、頭痛、頭暈以及全身乏力,嚴重情況下甚至可能出現意識障礙、抽搐和休克等癥狀。桐油造成中毒的主要機制是對胃腸粘膜產生強烈刺激,導致嘔吐和腹瀉,進而引發脫水和低鉀等問題。因此,使用桐油時需特別注意避免誤食,確保人身安全。
慢毒性
長期暴露或過量攝入桐油可能導致其被吸收入血液,進而對肝臟、心臟、腎臟和神經系統造成損害。
急救措施
桐油具有毒性,不可食用。平時應佩戴護目鏡,并穿橡膠防護服進行接觸。如果不小心接觸到桐油,應立即用水沖洗眼睛,并用肥皂水清洗受污染的部位。如果吞服了桐油,應立即洗胃。此外,可食用牛奶、蛋清、糖水、淡鹽水等以解毒。適量食用紅糖米粥或干柿子餅也有解毒作用。另外,可以用甘草30g水煎服,或用綠豆30g、茅根30g、甘草15g水煎服。
參考資料 >
Tung Oil Production in Florida.UF.2023-09-05
桐油的分類.中商網.2023-08-17
Tung Oil Physical Properties.chest of books.2023-09-05
Pure Tung Oil.Milk paint.2023-09-05