Растворители
Растворителями называются химические соединения, которые способны растворять различные вещества, т.е. образовывать с ними однородные смеси переменного состава из двух или более компонентов.
Растворитель является одним из самых необходимых компонентов при производстве пленкообразующих веществ. Самый распространенный растворитель в природе - это обычная вода, но в лакокрасочной промышленности этот растворитель используется, в основном, в производстве воднодисперсионных красок, грунтовок и лаков. Среди растворителей для красок, эмалей и лаков гораздо более широкое распространение получили органические растворители. Все используемые лакокрасочной промышленностью органические растворители по химической природе можно разделить на следующие шесть групп:
1) углеводороы - алифатические, алициклические, ароматические, а так же нефтяные и терпеновые;
2) кетоны;
3) простые и сложные эфиры;
4) спирты;
5) галогенсодержащие растворители;
6) прочие растворители.
Углеводородные растворители нашли широкое применение в лакокрасочной промышленности из-за их низкой стоимости и широкой доступности.
К этой группе растворителей относятся предельные углеводороды алифатического ряда (парафины или алканы), алициклические углеводороды и ароматические углеводороды.
Углеводородные растворители получают при сухой перегонке дерева и каменного угля, из сланцевого бензина, из нефти и нефтяного газа.
В настоящее время основным природным источником большинства углеводородных растворителей является нефть.
В ней, в основном, содержатся парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды. В зависимости от типа нефти в ней преобладает тот или иной класс углеводородов.
А вот фракции нефти, перегнанные в широком диапазоне температур, состоят из смеси углеводородов различного химического строения.
Алифатические углеводороды - в лакокрасочной промышленности находят применение преимущественно парафины.
За рубежом широкое применение нашли изопарафины, так как они практически не имеют запаха (запах органических растворителей обусловлен их высокой летучестью и относится к вредным факторам работы с растворителями). Изопарафины применяются для создания малотоксичных покрытий, в медицине при производстве хирургических шовных материалов и т. п.
Алициклические углеводороды имеют ограниченное применение в производстве и технологии нанесения лакокрасочных покрытий, хотя и обладают более высокой растворяющей способностью, чем алифатические растворители, и меньшей токсичностью по сравнению с ароматическими. Основным природным источником получения этих растворителей является нефть.
Алициклические растворители достаточно широко используются в производстве синтетических волокон, резни, печатных красок.
Наибольшее применение в качестве растворителя получил циклогексан, который применяется для растворения этилцеллюлозы, масел и жиров, восков и каучуков.
Ароматические углеводороды - наиболее обширная группа углеводородных растворителей, выпускаемых химической промышленностью.
В настоящее время ароматические углеводороды получают преимущественно из нефтяных фракций методами каталитического риформинга и пиролиза и, значительно в меньшей степени, при переработке каменного угля.
Отечественной промышленностью выпускаются практически все ароматические растворители.
Ароматические растворители обладают более высокой растворяющей способностью по сравнению с другими углеводородными растворителями и в качестве составляющих компонентов входят в большинство смесевых растворителей.
К ароматическим растворителям относятся: бензол, толуол и ксилол, изопропилбензол, сольвент, тетралин и декалин.
Нефтяными растворителями принято считать фракции нефти, получаемые в результате перегонки и состоящие из смесей индивидуальных углеводородов (парафиновых, нафтеновых, ароматических).
Для характеристики нефтяных растворителей, объединяемых термином "нефрас" (нефтяной растворитель), используются признаки, характеризующие их углеводородный и фракционный составы; последние же определяют основные физико-химические свойства растворителей.
Указываются также и другие параметры, такие,например,как температура вспышки.
Различают следующие типы нефтяных растворителей по их углеводородному составу:
Нефрас-С - растворители смешанного состава, в которых присутствуют углеводороды всех групп (но не более 50% массовой доли углеводородов каждой из групп).
Нефрас-А - растворители с преобладанием алифатических углеводородов и пониженным содержанием ароматических углеводородов (не более 2,5%).
Нефрас-И - изопарафиновые растворители.
Нефрас-П - парафиновые, содержащие более 50% массовой доли парафиновых углеводородов.
Нефрас-Н - с преобладанием нафтеновых углеводородов.
Важнейшими эксплуатационными свойствами нефтяных растворителей являются:
- способность растворять органические соединения;
- способность удалять органические загрязнения с поверхности металлов;
- способность быстро испаряться;
- способность к минимальному образованию отложений своих компонентов;
- коррозионная агрессивность (определяется наличием в растворителях сернистых соединений);
- стабильность качества нефтяных растворителей, которая характеризуется их гарантийным сроком хранения.
Примерами нефтяных растворителей являются: бензины, уайт-спирит, гексановые и гептановые растворители.
Терпеновые углеводороды являются одним из давно известных классов растворителей растительного происхождения.
К ним относятся природные и синтетические углеводороды.
Терпены содержатся в эфирных маслах цветов, листьях различных растений, в природных смолах (бальзамах), в хвое и древесине хвойных деревьев (сосны, ели, пихты, можжевельника, лиственницы).
К числу широко применяемых терпеновых растворителей относятся скипидар, дипентен, сосновое масло (пайнойль), изопропилтолуол.
Кетоны являются растворителями большинства пленкообразующих веществ.
В лакокрасочной промышленности применяются алифатические и циклические кетоны.
Из алифатических предельных кетонов широко используются: ацетон, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, диизобутилкетон, диацетоновый спирт.
Основным достоинством алифатических кетонов является их высокая растворяющая способность и сравнительно малая токсичность.
Из циклических кетонов нашли применение циклогексанон и метилциклогексанон.
Они обладают более высокой токсичностью, чем алифатические кетоны.
К простым эфирам относятся производные одноатомных и двухатомных (гликолей) спиртов и их циклические соединения.
Из производных одноатомных алифатических спиртов находят применение диэтиловый и дибутиловый эфиры.
Наибольший интерес представляют моноалкиловые эфиры этиленгликоля - целлозольвы и диэтиленгликоля - карбитолы.
Сложные эфиры - самый распространенный класс органических растворителей, имеющих огромное практическое применение.
Сложные эфиры получают этерификацией соответствующих спиртов минеральными или органическими кислотами.
Наибольшее применение в качестве растворителей получили эфиры уксусной кислоты - ацетаты(метилацетат, этилацетат, бутилацетат).
Прочие эфиры (кислот молочной - лактаты, масляной - бутираты, муравьиной - формиаты) нашли ограниченное применение, в том числе и из-за их достаточно высокой стоимости.
Формиаты из-за сильной омыляемости и высокой токсичности в настоящее время почти не используются.
Спирты тоже получили широчайшее применение в качестве растворителей.
Наиболее распространены метанол, этиленгликоль, глицерин, пентаэритрит, бутанол, изопропанол.
Среди растворителей широкое распространение имеют самые разные классы спиртов: одноатомные и многоатомные; алифатические и циклические.
Спирты относятся к полярным растворителям и применяются в самых различных отраслях промышленности.
Самым распространённым спиртом среди растворителей является этанол - его мировой объём потребления в этом качестве немного не достигает 4 млн тонн в год.
Другими популярными растворителями являются метанол и изопропанол с объёмами потребления в этом качестве более 1 млн тонн в год.
Использование спиртов в качестве растворителей включает в себя следующие направления: технологический растворитель, растворитель в производстве красок и покрытий, очиститель, растворитель в производстве потребительской продукции, аэрозольный растворитель.
Галогеносодержащие растворители (хлорметаны, хлорэтаны, фторхлорсодержащие растворители, водородные фторалканы) обладают наибольшей растворяющей способностью, и на их основе получают качественные средства для обезжиривания.
Такие растворители используются, в частности, для обезжиривания кислородных баллонов или манометров.
Данные растворители отличаются пониженной горючестью, они обладают лучшей испаряемостью, чем большинство растворителей, и более эффективные.
Их основным недостатком является очень высокая токсичность.
Их применение вносят немалый "вклад" в парниковый эффект и "кислотные" дожди, и по этой причине их относят к материалам, приводящим к разрушению озонового слоя атмосферы Земли. Из-за этого, понятно, они пользуются очень большой нелюбовью экологов.
Растворители должны обладать химической инертностью по отношению к растворяемому веществу, т.е. не должны вступать в химическое взаимодействие с ним.
Растворители должны обладать низкой гигроскопичностью: даже при незначительном количестве воды их растворяющая способность резко снижается.
Органические растворители токсичны, они (и их пары) оказывают вредное воздействие на человека.
При работе с ними необходимо строго соблюдать меры безопасности, в частности обеспечивать хорошее проветривание помещений, а в необходимых случаях применять защитные средства - перчатки и респираторы.
При работе с растворителями необходимо учитывать их пожароопасность.
Подавляющее большинство органических растворителей горючи, а смесь их паров с воздухом при определенной концентрации образует взрывоопасную смесь.
Поэтому в помещениях, где хранятся растворители и ведутся работы с ними, надо строго соблюдать правила противопожарной безопасности.
