我們都知道酒精是液態(tài)的,但是火鍋店中常見的燃料固體酒精為什么就是固態(tài)的呢?原因就在于液體酒精中加入了一些固化劑。固化劑的種類很多,醋酸鈣、硝化纖維、乙基羧基乙基纖維素、高級(jí)脂肪酸等等,其中最常用的就是硬脂酸。除了硬脂酸之外,還要加入氫氧化鈉等添加劑。硬脂酸顯酸性,而氫氧化鈉呈堿性,兩者可以發(fā)生中和反應(yīng)生成硬脂酸鈉。
而硬脂酸鈉是一個(gè)長(zhǎng)鏈的極性分子,不溶于乙醇,可均勻分散在乙醇中形成溶膠。當(dāng)溫度降低時(shí),膠粒的動(dòng)能減少,原本分散的溶膠不穩(wěn)定,大量膠粒析出, 膠??糠肿又g的范德華引力相互連接起來(lái)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
酒精分子處于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙中,被束縛于相互連接的硬脂酸鈉三維空間網(wǎng)狀骨架間隙中,呈不流動(dòng)狀態(tài)而凝固,形成了固體酒精,這時(shí)膠體呈凝膠狀態(tài)。
當(dāng)溫度升高時(shí),膠粒的動(dòng)能增大,分子的運(yùn)動(dòng)速度加快,膠粒的聯(lián)系消失,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不再存在,膠粒呈自由活動(dòng)狀態(tài),就又變成了液態(tài)的溶膠。
那么問(wèn)題來(lái)了,如何制備固體酒精呢?
制備固體酒精的方法并不復(fù)雜,步驟如下:
取含量95%的工業(yè)酒精100g,加入13g硬脂酸,在燒瓶中加熱攪拌,維持溫度在60℃,直至硬脂酸完全溶解。
時(shí)間大約需要40min。在另一燒瓶中加入酒精84g, NaOH 2g,在同樣溫度下加熱攪拌,直至NaOH完全溶解。
然后,將兩份溶液趁熱混合均勻,然后倒入模具中,待自然冷卻后得均勻一致、幾乎透明的固體酒精。
影響固體酒精性能的條件:
①混合溫度。
在溫度很低時(shí)由于硬脂酸不能完全溶解,因此無(wú)法制得固體酒精。最適宜的溫度是60℃ 。在60℃時(shí)兩溶液混合后并不立刻產(chǎn)生固化,因此可以使溶液混合的非常均勻,混合后在自然冷卻的過(guò)程中,酒精不斷地固化,最后得到均勻一致的固體酒精。雖然在 70℃時(shí)所制得的產(chǎn)品外觀亦很好,但該溫度接近酒精溶液的沸點(diǎn),酒精揮發(fā)速度太快,因此不宜選用該溫度。
②硬脂酸的用量。
隨著硬脂酸用量的增加,產(chǎn)品的燃燒性能得到改善,燃燒時(shí)的流淌現(xiàn)象減輕,燃燒時(shí)間延長(zhǎng)。但是隨著硬脂酸用量的增加,燃燒后的殘?jiān)吭龆?,同時(shí)固體酒精的成本提高。硬脂酸的用量在6%時(shí)效果較好。
③堿的用量。
隨著氫氧化鈉的加入量增加,產(chǎn)品的硬度越來(lái)越大,固化效果越好,當(dāng)加入的氫氧化鈉超過(guò)1.5%時(shí),燃燒時(shí)間明顯變短,加入的堿越多,成本也高,腐蝕性也大,并且會(huì)出現(xiàn)明顯的燒焦氣味,氫氧化鈉的用量控制在1.3%時(shí)較好。
④添加劑對(duì)固體酒精質(zhì)量的影響。
酒精在燃燒時(shí)火焰基本無(wú)色,而固體酒精由于加入了氫氧化鈉,鈉離子的存在使燃燒時(shí)的火焰為黃色。若加入0.5%的硝酸銅,固體酒精的各項(xiàng)指標(biāo)基本不受影響,但燃燒時(shí)火焰變?yōu)樗{(lán)色??梢赃x擇不同的鹽類,加入到固體酒精中去得到不同顏色的火焰,增加燃燒時(shí)的美感。
⑤制造多彩的固體酒精。
通過(guò)在原料中加入著色劑,可以使原本無(wú)色的固體酒精呈現(xiàn)出五彩繽紛的色彩。著色劑可以是酚酞、甲基橙、甲基紅、硝酸銅、硝酸鈷、氯化鋇等。