Органические растворители что это такое


Статьи по теме

Растворители органического происхождения широко востребованы в химической промышленности, а также в сферах строительства, ремонта, производства ЛКМ, автомобилестроения, полиграфии и др. Их применяют для расщепления жиров, приготовления клеевых составов и пропиток, удаления загрязнений и наслоений. В статье речь пойдет о разнообразии и правильном использовании органических растворителей.

Содержание:

Органические растворители

Особенностью веществ является их органическая природа и способность растворять соединения различных типов. По способу их получения выделяют такие основные группы, как:

  • углеводороды;
  • кетоны;
  • простые и сложные эфиры;
  • спирты;
  • галогенсодержащие растворители.

Плотности органических растворителей зависит от температуры.

Растворитель органических веществ фото

Использование органических растворителей

  • Растворяющие жидкости и их гомологи широко применяются во многих промышленных сферах. Также они востребованы при восстановительных и реставрационных работах художественных ценностей. Их используют для приготовления пропиток, лаков и очищения предметов из любых материалов.
  • На автомобильных предприятиях и в ремонтных цехах в основном в ход идет бензин, ксилол, хлорированные углеводороды, уайт-спирит и керосин. С их помощью осуществляется промывка, отмочка, мойка и обезжиривание машинных деталей.

Производство лакокрасочных материалов невозможно представить без органических растворителей, которые по большей части являются основой для изготовления ряда продукции.

В быту растворители необходимы в следующих случаях:

  • для разбавления высококонцентрированных ЛКМ до необходимой консистенции, вязкости;
  • для удаления с одежды или поверхностей пятен от красящих материалов;
  • для чистки рабочего инструмента, который использовался в малярных работах (кисть, краскопульт, валик и т.д.).

Эффективное очищение наслоений или загрязнений зависит от грамотного подбора подходящего растворителя. Наиболее распространенные примеры по удалению наплывов разного характера указаны в таблице ниже.

Состав загрязнений Какой растворитель поможет
Жирные и маслянистые пятна Этиловый спирт, изопропанол, углеводородные и хлорзамещенные вещества
Олифа смесь органических растворителей из этилового спирта и скипидара
Лаки, смолы, полимеры Ацетон, толуол, ксилол
Воск Скипидар, бензин, уайт-спирит
Парафин Толуол, ксилол
Масляная краска Диметилацетамид

Растворитель или разбавитель

  • Многие люди используют эти слова в качестве синонимов. Однако химический состав органических растворителей обладает совершенно разными физико-техническими характеристиками. Добавление разбавителя в концентрированные материалы не предполагает протекания каких-либо реакций.
  • Растворитель, в свою очередь, наоборот, воздействует на вещество, проникая в его структуру, растворяет пленкообразующие компоненты. Таким образом, краски, лаки эмали приобретают оптимальную текучесть (вязкость) для окрашивания.

Используемые растворители должны отвечать 2-м основным требованиям:

  • способность преобразовывать пленкообразующие вещества в жидкое состояние;
  • при испарении обеспечивать оптимальную структуру покрытия, без потери первоначальных свойств и без образования дефектов на окрашиваемой поверхности.

Виды органических растворителей

Органические растворители являются чаще жидкими веществами с характерным острым запахом. Классификация проводится по химическому строению, физическим свойствам и другим параметрам, определяющим их способность взаимодействия с различными веществами.

По составу:

  • однородные составы - это бутиловый спирт, ацетон, сольвент, бензин, изопропанол;
  • многокомпонентные (комбинированные) вещества – Р646, 649, Р-4 и др.

По скорости испарения:

  • вещества с низкой летучестью (скипидар) применяются для эмалей и лаков;
  • растворители со средней летучестью (керосин) используются в качестве разбавителей масляных красок;
  • высоко летучие органические растворители (бензин, уайт-спирит) подойдут практически для всех видов лакокрасочной продукции.

Следует помнить, что чем больше степень летучести, тем выше их взрывоопасность и воспламеняемость.

По точке кипения:

  • низкокипящие – до 100 градусов;
  • среднекипящие – до 150 градусов;
  • высококипящие – свыше 150 градусов.

По работе с органическими растворителями

В зависимости от типа растворителя, а именно его густоты, нанесение может осуществляться следующими способами:

  • окунание;
  • струйный облив;
  • выдержка в парах вещества;
  • пневматическое, безвоздушное или электростатическое распыление;
  • электроосаждение.

Обзор популярных органических растворителей

Растворители органического происхождения получили активное распространение на территории постсоветского пространства за счет высокой устойчивости к суровым климатическим условиям.

Группа углеводородов

Бензин «Галоша», Нефрас

  • Данные вещества получают в ходе перегонки малосернистой нефти. Они представляют собой прозрачную жидкость (допускается желтоватый оттенок) со сладковатым запахом. Главным отличием представленных продуктов является ярко выраженные свойства по растворению красок и эмалей.
  • Их используется для разбавления ЛКМ, подготовки и очистки поверхностей. Эти сильные растворители востребованы в ювелирном деле, где требуется высокий результат при минимальных дозировках.

Скипидар

  • Бесцветная и легковоспламеняющаяся жидкость – результат перегонки сосновой древесины или разгонки смолы хвойных пород (живичный скипидар). Температура ее воспламенения составляет 34 градуса.
  • Резко пахнущий растворитель применяют для разжижения масляных и алкидных красок, лаков, а также для очистки инструментов. Он прекрасно подходит для обезжиривания поверхностей перед их покраской или склеивания.

Уайт-спирит

  • Жидкое прозрачное вещество с острым специфическим запахом получается в результате смешивания алифатических и ароматических углеводородов. Субстанция характеризуется большой эффективностью по обезжириванию поверхностей и удалению масляных загрязнений.
  • Кроме этого, он используется в качестве разбавителя алкидных эмалей, лаков, мастик на основе битума или каучука. Композит растворит жиры, нефтяные фракции, органические соединения кислорода, азота и др.

Ксилол

  • Этот ароматический углеводород представляет собой бесцветную жидкость без посторонних примесей. Приятный запах не должен ввести в заблуждение, большая концентрация паров однозначно нанесет вред здоровью.
  • Он легко справляется с такими функциональными задачами, как: растворение красок на основе эпоксидных смол, полимерных лаков, полиуретановых мастик. Низкая степень испарения обеспечивает более гладкую и блестящую поверхность.
Группа кетонов

Ацетон

  • Бесцветная летучая жидкость с резким запахом легко воспламеняется. Ее получают в процессе синтеза фенола. Выгодно отличается хорошим смешиванием и с водой, и другими подобными растворителями.
  • Он широко применяется для растворения нитроэмалей и нитролаков, а также некоторых солей: иодида калия, хлорида кальция. Способен расщепить жиры на резиновых поверхностях, удалить жирные и восковые загрязнения.

Метилизобутилкетон

  • Данный растворитель не имеет цвета, обладает резким сладковатым запахом. Он является результатом конденсации ацетона с дальнейшей дегидратацией и гидрированием окиси мезитила.
  • Его активно используют в качестве важного компонента при производстве красок на основе эпоксидных смол. Он прекрасно растворяет канифоль, каучук, сополимер винилхлорида, многие природные и синтетические смолы.

Циклогексанон

  • Чуть вязкая бесцветная жидкость имеет очень резкий запах с мятным оттенком. Легко воспламеняющееся вещество схоже по свойствам с ацетоном. Его получают путем окисления циклогексана в присутствии нафтената.
  • Незаменим при растворении нитратов, природных смол, масел, ацетатов целлюлозы, поливинилхлоридов. Вместе с этилацетатом подходит для разбавления большинства видов красок. Он является составной частью пятновыводителей.
Группа простых и сложных эфиров

Диоксан 1,4

  • Это простой эфир, получаемый синтетическим путем. Он представляет собой бесцветную жидкость с сильным запахом. Легко растворяется в воде, спирте и смешивается с эфирами.
  • Особо востребован при производстве нитро и ацетилцеллюлозных лаков. Применяется как растворитель для красок. Свободно расщепляет жиры, масла, воски и др. Подходит в качестве стабилизатора для хлорсодержащих растворителей.

Этилацетат

  • Сложный эфир, не имеющий цвета, обладает приятным запахом (при небольших концентрациях). Получение осуществляется в результате переработки синтетической уксусной кислоты. Горючая жидкость характеризуется высокой растворимой способностью и летучестью.

  • Его используют для очищения и обезжиривания поверхностей, а также растворения пленок, эфиров целлюлозы, пигментов, масляных красок, полиэфирных лаков, эмалей, смазочных масел.

Метилацетат

  • Бесцветный этиловый эфир уксусной кислоты используется для растворения эфиров целлюлозы, большинства видов смол, жиров, лакокрасочной продукции. Может выступать в соединении с другими растворителями.
  • По своим растворяющим способностям схож с ацетоном и вполне может использоваться как его заменитель. Однако метилацетат отличается высокой токсичностью, несмотря на приятный запах.
Группа спиртов

Этанол

  • Легкоподвижную жидкость с характерным запахом получают путем анаэробного брожения углеводородов растительного происхождения. Легко воспламеняется при контакте с огнем.
  • Технический спирт применяют при производстве лакокрасочной продукции. Широко используются для дезинфекции, а также обезжиривания поверхностей перед дальнейшим их окрашиванием или склеиванием.

Метанол

  • Бесцветный одноатомный спирт отличается повышенной воспламеняемостью и характерным запахом. Его получение производится синтетическим способом. Легко смешивается с водой и большинством органических растворителей (этанолом, ацетоном, бензолом).
  • Он нашел широкое применение при изготовлении ЛКМ. Из-за высокой токсичности запрещено использование метанола в ряде потребительских товарах.

Бутанол

  • Слегка вязкая жидкость не имеет цвета, но обладает характерным сивушным запахом. Ее получение основывается на процессе оксосинтеза из ацетальдегида. Является важным компонентом при производстве ЛКМ, пластификаторов и смол.
  • Химические свойства органических растворителей позволяют растворять олифы, лаки, краски, каучуки, природные и синтетические смолы. Применим для удаления наслоений и загрязнений различного происхождения.

Правила работы с органическими растворителями

Большая часть растворителей органического происхождения негативно влияют на здоровье человека. Тяжесть воздействия определяется их видом. Чтобы исключить отравление или хотя бы снизить токсичное действие необходимо при работе с ними соблюдать правила безопасности.

  • Использование индивидуальных средств защиты, то есть не пренебрегать очками, перчатками, респираторными масками.

  • При попадании на кожу вещество немедленно вытереть сухой чистой тканью и промыть под проточной водой.
  • Помещение, выделенное под работы, должно быть оснащено вентиляционной системой. В крайнем случае, открываются окна, входные двери.
  • Важно следить за температурой в рабочем боксе, некоторые растворители взрывоопасны. В связи с этим запрещается их использование в непосредственной близости от горячих (раскаленных) предметов.
  • Тара с органическими растворителями транспортируется и хранится в прохладных помещениях строго в вертикальном положении (горлышком вверх).

Безопасность и здоровье

Способность растворяться в жирах и летучесть органических растворителей обуславливает их токсичное воздействие на здоровье человека. Обычно негативное воздействие происходит через дыхательные пути и кожу.

  • Отравление проявляется в следующих симптомах: раздражение кожных покровов, слизистой оболочки дыхательных органов, пищеварительной системы. При острой токсичности может появиться шум в ушах, тошнота, возбуждение, онемение подушечек пальцев, потливость, аритмичное сердцебиение.
  • В производственных условиях, где, как правило, происходит длительной контакт с веществами небольшой концентрации, у работников развивается хроническое отравление. Оно сопровождается плохим аппетитом, усталостью, сонливостью, потерей веса.

Специфическое действие органических растворителей может проявиться в любых признаках, а также их сочетаниях. 

  • Углеводороды ароматического ряда вызывают раздражение центрально-нервной системы, изменение картины крови. На коже может появиться покраснение, сопровождающееся зудом.

Для рабочих помещений концентрация в воздухе паров бензола должна составлять не более 5 мг/м.куб., для толуола и ксилола – 50 мг/м.куб.

  • Углеводороды жирного ряда. Сюда входят такие популярные растворители, как бензин, петролейный эфир и уайт-спирит. При хроническом отравлении наблюдается психическая нестабильность, дрожание век и вытянутых рук. Наличие хлора в углеводородах жирного ряда (хлорзамещенные вещества) придает специфическое воздействие на внутренние органы, развивает анемию, расстраивает сердечную деятельность.

Для рабочих помещений концентрация в воздухе паров для смеси алифатических и ароматических углеводородов должна составлять не более 100 мг/м.куб., для четыреххлористого углерода – до 2 мг/м.куб., дихлорэтана – 10 мг/м. куб.

  • Спирты поступают в организм через дыхательные пути или кожу. Углеродные атомы медленно накапливаются в организме и еще медленнее выводятся. Среди распространенных признаков отравления можно отметить: головные боли, атрофию зрительного нерва, а также хронические заболевания почек, сердца.

Для рабочих помещений концентрация в воздухе метанола не должна превышать 5 мг/м.куб., для пропилового и бутилового спирта – 10 мг/м.куб.

  • Сложные эфиры оказывают сильное воздействие на здоровье человека. При длительном вдыхании появляется головная боль, повышенное сердцебиение, снижение зрения, раздражение слизистых оболочек глаз.

Для рабочих помещений концентрация в воздухе паров сложных эфиров должна составлять не более 100 мг/м.куб.

  • Кетоны. Популярным растворителем данной группы выступает ацетон. Его большая концентрация приводит к острому отравлению, симптомами которого является анемия, раздражение слизистых оболочек, головокружение, слезотечение.

Для рабочих помещений концентрация в воздухе паров кетонов должна составлять не более 200 мг/м.куб.

  • Сероуглерод это высокотоксичное вещество. При тяжелых отравлениях замечено нарушение психики, расстройство желудочно-кишечного тракта, ослабление памяти, дрожание рук, потеря зрения.

Для рабочих помещений концентрация в воздухе паров сероуглерода должна составлять до 1 мг/м.куб.

  • Нитро- и аминопроизводные и их гомологи представляют расширенную группу растворителей. Хроническая картина отравления выражается в виде головной боли, апатии, синюшного цвета кожи, нарушения работы печени и центральной нервной системы.

Для рабочих помещений концентрация в воздухе паров аналина должна составлять не более 0,1 мг/м.куб, соединения бензола и толуола – до 1 мг/м.куб.

Уничтожение отходов

  • Проблема с утилизацией актуальна в промышленной деятельности. Некоторые предприятия обращаются за помощью в специализированные компании. Уничтожение должно быть безотходным и безвредным как для человека, так и окружающей среды.
  • Химические соединения и их смеси токсичны, активны, а многие из них пожаро- и взрывоопасны. Испарения, производимые этими летучими веществами, наносят непоправимый вред людям и природе. Поэтому к процессу необходимо подходить с соблюдением правил безопасности, включая использование средств личной защиты.

strport.ru

Органические растворители

Органические растворители (ОР) – это летучие жидкие химические вещества органической природы с характерным ярким запахом, которые обладают способностью к растворению всяческих материалов различных типов. Это достаточно объемная группа растворяющих субстанций, эффективных по отношению к значительному перечню твердых соединений: и низкомолекулярных, и полимеров (смолы, краски, лаки, резина, каучук, пластмассы). Они растворяют, способствуют экстракции, обезжиривают, промывают, отмачивают поверхности металлических изделий и детали из разных материалов, принимают участие в производстве клея и т.д. Их плотность зависит от температурных показателей. А хорошим считается тот растворитель, который соответствует двум главным требованиям:

  1. Наличие способности к преобразованию пленкообразующих веществ в жидкое состояние.
  2. Обеспечение оптимальной структуры покрытия (присутствие изначальных свойств, отсутствие дефектов) при улетучивании.

Детальнее о том, где используются органические растворители, какие их виды существуют, как выбрать нужный и что учитывать при работе с ним, поговорим далее.

Применение органических растворителей

Сказать, что сфера их применения очень широка – это ничего не сказать. ОР востребованы в промышленности и быту. Без них не обходятся химическая, кожевенная, текстильная отрасли, строительно-ремонтное направление, автомобилестроение, полиграфия… С их помощью расщепляют жиры, готовят клеевые составы, пропитки и лаки, удаляют грязь и наслоения с большого количества материалов. Их задействуют при восстановлении и реставрации художественных произведений.

Но, пожалуй, самая главная сфера их применения – это производство ЛКМ. Что-что, а лакокрасочную продукцию, в основе большинства изделий которой и лежат органические растворители, представить без них нереально.

В сегменте лакокрасочных работ их используют для:

– растворения (в результате растворитель испаряется, структура растворяемого материала приходит в изначальное состояние и создается покрытие-пленка);

– разведения (с целью достижения необходимой густоты раствора);

– очищения и обеззараживания поверхностей перед покраской;

– очистки инструментов и материалов (кистей, валиков, одежды и др.) по завершению покрасочных процессов.

Органические растворители. Их виды

Существуют разные классификации ОР, в зависимости от того, что лежит в основе разделения: химическая структура, физические характеристики или иные показатели, обозначающие связь с разными материалами.

В хим. плане они могут принадлежать к разным классам веществ. Все зависит от их происхождения. Так, по способу получения различают следующие группы: спирты, кетоны, эфиры (простые и сложные), углеводороды, галогенсодержащие растворители и нефтяного происхождения.

По составу различают однородные (простые) и многокомпонентные (комбинированные) растворители. К первым, которые создаются на основе одной составляющей или из нескольких однородных веществ, принадлежат бутанол, изопропанол, ацетон, сольвент, бензин и др. Примеры вторых, выполненных из ряда растворителей однородного состава, взятых в отмерянных объемах: 646, 647, 649, 650, Р-4 и Р-5.

Еще один важнейший показатель – скорость испарения. С его учетом выделяют следующие виды:

– низколетучие (скипидар);

– со средней летучестью (керосин);

– высоколетучие (бензин, уайт-спирит и др.).

Важно знать! Чем выше летучесть растворителя, тем он огне- и взрывоопаснее.

Если за основу брать точку кипения, то ОР бывают низко- (до 100 °С), средне- (100-150 °С) и высококипящими (от 150 °С).

Правила работы и безопасность

Все растворители применяются в жидком состоянии. Способ нанесения зависит от его типа и густоты и может быть таким: кистевым, струйным, а также окунание, выдерживание в парах, электроосаждение и распыление.

Важно всегда учитывать возможность воспламенения и поэтому соблюдать определенные правила при погрузочно-транспортировочных процессах, хранении и, непосредственно, при работе.

Кроме того, неправильное обращение с растворителем  может негативно отобразиться на здоровье человека (сложность такого воздействия зависит от вида вещества). Поражения кожи, слизистых, пищеварительного тракта, тошнота, аритмия, ушной шум, повышенное потовыделение – это лишь часть возможных пагубных последствий. Чтобы избежать отравления или минимизировать токсичный эффект, необходимо строго придерживаться техники безопасности и использовать СИЗ (очки, маски, респираторы). Не допускайте контакта вещества с кожными покровами и проникновения его в дыхательные пути. Если оно все-таки попадет на кожу, поскорее вытрите и промойте место контакта проточной водой.

Следите, чтобы помещение, где выполняются работы, хорошо проветривалось, чтобы температура воздуха в рабочем боксе не превышала допустимых границ, ведь часть растворителей является взрывоопасной. Также в связи с этим избегайте соседства горячих (раскаленных) источников.

Хранение и транспортировка должны осуществляться в прохладных условиях при обязательном вертикальном положении тары.

Популярные ОР

Насколько удовлетворительным будет результат применения органического растворителя, зависит от грамотного его подбора для конкретной задачи. Представляем перечень популярных материалов с краткими описаниями, которые могут вам сослужить хорошую службу.

Изопропиловый спирт (изопропанол). Вторичный спирт, который может образовывать разные эфиры. Жидкое бесцветное вещество с резким запахом спирта, более насыщенным, нежели запах этанола. Является превосходным растворителем, в то же время, растворяется в ацетоне и бензоле, смешивается в различных соотношениях с водой и другими ОР. Хороший растворяющий эффект имеет по отношению к смолам (натуральным и ряду синтетических), а также к этилцеллюлозе, поливинилбутиралю и преимущественному количеству масел. Обратите внимание! Изопропанол не подходит для резины и некоторых пластмасс.

Толуол. Бесцветное жидкое вещество из класса аренов, обладающее характерным запахом. В качестве растворителя может применяться как самостоятельно, так и в составе комплексных субстанций (645, 646, 647, Р-4 и др.). Более востребован второй вариант. С помощью толуола растворяюще воздействуют на эпоксидные, виниловые и акрилатные полимеры, битумную мастику, резину, каучук и хлоркаучук. В хим. синтезе он является составляющей частью широкого круга товарных растворителей для лаков и красок. Задействуется в изготовлении нитролаков, эмалей НЦ и дорожных красок. Востребован и в ЛК промышленности, и в военной, топливной, и даже в косметической отрасли применяется в качестве растворителя.

Этилацетат. Сложный эфир, лишенный цвета, с более приемлемым ароматом в малых концентрациях, нежели имеют иные рассматриваемые вещества. Это летучий горючий жидкий реактив с высокой растворяющей способностью. Сам поддается растворению в воде, этиловом спирте, диэтиловом эфире, бензоле и трихлорметане. С его же помощью очищают и обезжиривают поверхности, растворяют пленки, эфиры целлюлозы, пигменты, масляные краски, полиэфирные лаки, эмали и смазочные масла. На этом варианте часто останавливают выбор ввиду его дешевизны, малой токсичности и приемлемого запаха.

Хлороформ. Летучая жидкость, не имеющая цвета, сладкая на вкус, с запахом эфира. В воде почти не растворима, со многими ОР смешивается. Соединять ее с глицерином и концентрированной h3SO4 запрещено.

Это превосходный растворитель различных соединений органической природы (алкалоидов, жиров, каучуков, смол, парафина и т.д.) и части неорганических материалов (йода, фосфора и серы). Его пары отличаются безопасностью, опасности воспламенения и взрыва не несут.

Диметилсульфоксид. Жидкое вещество без цвета и запаха, со сладким вкусом. При смешивании его с водой явно увеличивается температура.

ДМСО является важным биполярным апротонным растворителем. Его часто задействуют в хим. реакциях с неорганическими солями, карбоанионами. Благодаря медленному испарению он подходит для осуществления реакций при нагреве. Также он находит применение в ЯМР-спектроскопии, изготовлении микроэлектроники, эффективно справляется с удалением пятен краски, свежих следов супер-клея и монтажной пены.

Бутилацетат. Сложный эфир в виде бесцветной или слегка желтой жидкости, обладающий приятным запахом фруктов. Слабо растворим в воде, с ОР и растительными маслами смешивается. Является отличным растворителем нитроцеллюлозы, хлоркаучука, глифталевых смол и прочих пленкообразователей ЛК отрасли. Кроме того, он часто выступает компонентом комбинированных субстанций.

Нитроэтан. Малотоксичное жидкое вещество маслянистой консистенции, без цвета, с фруктовым запахом. Отличный растворитель, имеющий широкий спектр воздействия. Растворяюще действует на органические материалы, в том числе, акриловые и виниловые смолы, а также на ряд неорганических веществ (например, на азотную кислоту). Служит растворителем и при экстракции из древесной канифоли.

Гексан. Линейный насыщенный углеводород в виде бесцветного жидкого вещества с легким запахом дихлорэтана. Активно используется для пром. растворения, очистки и обезжиривания. Среди его преимуществ как растворителя: относительная безопасность, легкое испарение и доступность.

Керосин. Смесь жидких углеводородов, прозрачное, бесцветное/с желтым оттенком жидкое вещество маслянистой консистенции. Среднелетучий растворитель, применяемый для разбавления масляных и акриловых красок, для растворения воска и парафина. Также задействуется в производстве ПВХ.

Бензол. Простейший ароматический углеводород, лишенный цвета, жидкое вещество с характерным сладким запахом. Обладает высокой растворяющей способностью к смоляным кислотам. Дорогой, но эффективный продукт, который находит своего потребителя.

Переоценить значение органических растворителей как в бытовых, так и в промышленных масштабах сложно. Большая востребованность требует сопутствующей информации по применению. Если знать, что к чему и для чего, тогда и результат будет максимально положительным и опасности никакой не случится.

Остались вопросы? Обращайтесь! С радостью поможем вам с выбором идеально подходящего органического растворителя!

www.systopt.com.ua

Растворители органические: описание, классификация, виды и особенности использования

Разговор начнем с того, что выделяют растворители органические и неорганические. Рассмотрим подробнее особенности первой группы. Представим информацию о тех соединениях, которые считаются самыми распространенными растворителями. Особое внимание уделим правилам безопасного применения этих соединений.

Классификация

Растворители органические могут принадлежать к определенным классам соединений: ароматическим, алифатическим, нитропроизводным, карбоновым кислотам, амидам, кетонам, простым и сложным эфирам. Выделяют также класс галогенопроизводных веществ, обладающих свойствами растворителей.

Бензин

Это отличный растворитель органического жира, который представляет собой смесь углеводородов, имеющих диапазон температур кипения от 30 до 205 градусов. В легкие человека бензин попадает с воздухом через дыхательные пути. Это вещество является опасным на всех стадиях его производства, перевозки, а также непосредственной эксплуатации.

Предельная допустимая концентрация его составляет от 100 до 300 мг/м3. В случае острого отравления возникает головная боль, появляется сильный кашель, неприятные ощущения в горле. При серьезном отравлении замедляется пульс, происходит психическое перевозбуждение, раздражается слизистая оболочка носа, глаз. В тяжелых случаях возможна потеря сознания, сильные головокружения. Для выведения из подобных состояний необходимо пострадавшего поместить на свежий воздух, обеспечить доступ кислорода, дать ему успокоительные и сердечные препараты.

Если бензин попадает в желудок, необходимо принять 30-40 граммов растительного масла. В быту данный органический растворитель используют при проведении покрасочных и отделочных работ, не всегда соблюдая правила техники безопасности. Например, запрещено использовать бензин в закрытых небольших помещениях, а также осуществлять работы с этим растворителем вблизи открытого источника огня.

Ацетон

Все растворители органические, в том числе и ацетон, имеют характерный запах. Эта жидкость включена в качественные растворители органических веществ: ацетатов и нитратов целлюлозы. Имея достаточно невысокую токсичность, ацетон применяют в фармацевтической и пищевой промышленности. Именно этот представитель класса карбонильных соединений является сырьем для технологического процесса производства диацетонового спирта, уксусного ангидрида, котена.

В состав органических растворителей данного вида входит углерод, кислород, водород. В процессе вдыхания, наблюдается накапливание паров ацетона в организме человека. Из-за медленного выведения существует риск появления хронических отравлений. При появлении первых симптомов, пострадавшего человека нужно вывести из помещения, в котором превышена концентрация паров ацетона.

Метанол

В промышленности часто применяется смесь органических растворителей: метанола и этанола. Метиловый спирт требуется для приготовления некоторых наружных лекарственных средств, а также для растворения красок. При нормальных условиях он является бесцветной прозрачной жидкостью, обладающей специфическим винным запахом. Небольшое количество метанола, попадая внутрь организма, способствует летальному исходу (смерти потерпевшего человека).

Хорошая растворимость в органических растворителях данного представителя класса одноатомных предельных спиртов, сделала его одним из основных веществ, используемых в химической промышленности. При отравлении метанолом, возникают сильные головные боли, спазмы конечностей. Слизистая оболочка и кожа приобретают синюшный вид, возникает одышка, теряется координация движений, возможен паралич дыхания.

Среди профилактических мер, способствующих безопасному применению метанола в качестве органического растворителя, отмечают герметизацию, обязательную очистку спецодежды, качественную вентиляцию.

Области применения

Растворители органические применяют в сельском хозяйстве, на различных промышленных производствах, в быту. Среди алифатических углеводородов, обладающих свойствами растворителей, выделим октан, гексан, пентан.

В органических растворителях хорошо растворяются жиры, что применяется для очистки веществ в технологическом производстве.

Все виды таких веществ имеют токсикологические свойства, действуют угнетающе на центральную нервную систему, оказывают наркотическое действие.

Особенности

В качестве коммерческих растворителей рассматривают смесь серо- и азотосодержащих органических веществ. Такие соединения применяют при производстве лаков, красок, клеев, органических красителей. Отравление такими продуктами объясняется именно содержанием в них токсичных органических веществ.

В зависимости от летучести растворителей, выделяют три группы. Подробнее остановимся на особенностях каждой из них.

В качестве легколетучих соединений можно представить этиловый спирт. Органический растворитель данной группы имеет высокую скорость испарения, поэтому представляет серьезную опасность для воздушной среды производственных помещений.

Продукты коксохимического и нефтяного производства, эфиры, кетоны, терпены в отдельном виде либо в качестве смесей, выступают отличными средствами для предварительного обезжиривания поверхностей металлических изделий.

Среднелетучие соединения, например, ксилол, бутиловый спирт, оказывают гораздо меньшее негативное действие на атмосферу.

В зависимости от коэффициента растворимости паров в воде, существенно меняется возможность появления острого отравления. Помимо наркотического действия, у растворителей есть свойство раздражать слизистую оболочку глаз, стимулировать возникновение кожных заболеваний.

Сероуглерод

Данное соединение является летучей бесцветной жидкостью. В чистом виде этот растворитель обладает приятным запахом, а для технического продукта характерен запах гнилой редьки. Используют этот соединение в вискозной промышленности в качестве растворителя масел, жиров, фосфора, восков, резины. Кроме того, сероуглерод востребован при производстве органического стекла, является ускорителем в вулканизации каучука, изготовлении искусственного шелка.

Сероуглерод является растворителем, который способен вызывать серьезные поражения нервной системы органического характера. При растворении в липидах он быстро проникает через кожу. Выведение из организма данного химического соединения осуществляется через кишечник, почки.

При длительном нахождении в нервной ткани сероуглерод воздействует на обмен серотонина, выступает в качестве замедлителя реактивных аминогрупп. Сероуглерод называют не только «нервным», но и сосудистым ядом. Даже при незначительной интоксикации происходят серьезные изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы.

Для профилактики отравлений сероуглеродом важно следить за герметизацией производственного оборудования, применяемого при изготовлении шелка.

Сотрудники зон, в которых существует повышенное содержание сероуглерода, должны использовать специальные фильтрующие промышленные противогазы марки «А».

Бензол

Данное химическое соединение является бесцветной жидкостью, которая легко испаряется при комнатной температуре. Среди гомологов С6Н6 максимальное применение в качестве органических растворителей получил стирол (винилбензол), ксилол (диметилбензол).

Бензол используется для изготовления малеинового альдегида, нитробензола, в производстве фенола. Это соединение запрещено к использованию в качестве отдельного растворителя, заменяется ксилолом либо толуолом.

Отравления парами бензола возникают достаточно редко. Они связаны с проведением работ в помещениях с некачественной вентиляцией, использованием быстросохнущих красок в непроветриваемых помещениях.

При незначительном отравлении парами бензола у человека возникает состояние опьянения, в тяжелых случаях возможна потеря сознания, судороги, паралич сосудистого и дыхательного центров.

Для профилактики осуществляется постоянный контроль концентрации ароматических углеводородов в производственных помещениях, обеспечивается надежная защита органов дыхания противогазом, применяется спецодежда.

Заключение

Органические растворители включают в себя множество разнообразных по свойствам и составу веществ. К ним относятся различные хлорпроизводные вещества, сложные и простые эфиры, спирты, нитросоединения, применяемые в различных отраслях химической промышленности. Они часто выступают катализаторами технологических процессов, позволяют ускорять химические реакции. Среди безопасных и незаменимых для жизни и деятельности человека органических растворителей, выделим воду. Именно она выступает катализатором в обменных процессах, способствует развитию растений.

При правильном их применении, внимательном соблюдении техники безопасности, можно обезопасить всех людей, контактирующих с данными органическими соединениями, от различных отравлений, поражений нервной системы, избежать нарушений в деятельности сердечной мышцы.

fb.ru

Органические растворители.

В эту группу условно объединены различные органические химические соединения (летучие жидкости), применяемые для растворения твердых веществ как низкомолекулярных, так и полимерных (резин, каучуков, смол, пластических масс, красок, лаков). Растворители применяются также для изготовления клеев, экстракции и растворения жиров, воска, обезжиривания металлических поверхностей и т. п.

В качестве растворителей применяют преимущественно нефтяные и коксохимические углеводороды, терпены, спирты, эфиры, кетоны, хлорированные углеводороды, a также их смеси в разных сочетаниях, обычно выпускаемые под определенным номером или маркой.

По летучести (быстроте испарения) растворители принято делить на 3 группы: легколетучие, среднелетучие и малолетучие.

К группе легколетучих растворителей относятся: ацетон, бензин, бензол, сероуглерод и др.

К группе среднелетучих растворителей - бутиловый спирт (бутанол), ксилол и др. Относительно малолетучими растворителями являются тетралин, декалин и др.

Легколетучие растворители создают наибольшую опасность загрязнения воздушной среды производственных помещений. Растворители более токсичные, но менее летучие, могут быть менее опасны при работе с ними, чем менее токсичные, но быстрее испаряющиеся. Определенное значение имеет скорость поступления, насыщения и выделения этих веществ из организма. Чем ниже коэффициент растворимости паров в воде (бензол, толуол, сероуглерод и др.), тем больше возможность развития острого отравления. С другой стороны вещества с большим коэффиентом растворимости паров в воде могут попадать в организм в больших количествах (в результате растворения в сыворотке крови и в других биологических средах), нежели вещества с малым коэффициентом растворимости. Отсюда следует, что способность к кумуляции, а следовательно, потенциальная опасность возникновения хронических отравлений при повторном воздействии малых концентраций выше для веществ с большим коэффициентом растворимости паров. Целый ряд растворителей (бензол, дихлорэтан и др.) может вызвать отравление в результате проникновения их через кожные покровы. Наибольшую опасность отравления через кожу представляют липоидорастворимые вещества.

Почти все растворители оказывают на ЦНС наркотическое действие. Помимо этого, некоторые растворители (ацетон, бензин и др.) обладают способностью раздражать слизистые оболочки глаз и ВДП, а также могут вызывать кожные заболевания воспалительного и аллергического характера (декалин, тетралин).

Приводим краткую характеристику токсического действия на человеческий организм отдельных представителей веществ группы растворителей.

Бензин - смесь метановых, нафтеновых, ароматических и непредельных углеводородов - представляет собой прозрачную, бесцветную или желтую, летучую, легко воспламеняющуюся жидкость с характерным запахом.

Бензины применяются в основном как топливо для двигателей, а также в качестве растворителя и разбавителя в резиновой и лакокрасочной промышленности, для экстракции растительных масел из семян и жмыхов, жира из костей и т. д.

Пары бензина поступают в организм и выводятся через легкие. Бензин может всасываться через неповрежденную кожу. Возможны отравления при его попадании в желудочно-кишечный тракт.

Острые отравления могут иметь место при чистке цистерн, баков, при очистке нефтеналивных судов, переливании бензина в небольших помещениях, пневматической окраске, при авариях маслоэкстракционного и другого оборудования.

Хронические отравления возможны при применении бензина в качестве, горючего (на бензозаправочных станциях, в гаражах), либо в качестве растворителя (например, в резиновой, обувной промышленности).

Клиника острых интоксикаций зависит от концентрации вдыхаемых паров бензина. При концентрации 5000 – 10000 мг/м3 уже через несколько минут появляются головная боль, кашель, раздражение слизистой оболочки глаз, носа, покраснение кожи лица.

При воздействии на организм более высоких концентраций паров бензина (15000 - 20000 мг/м3) возможна потеря сознания.

Выдыхаемый воздух имеет запах бензина. Ещё более высокие концентрации бензина (35000 - 40000 мг/м3) могут вызвать мгновенную смерть.

Отравление бензином через рот наблюдается при засасывании бензина через шланг ртом. Возможны заглатывание и аспирация его. Сразу же начинается резкий мучительный кашель до рвоты, который продолжается 20 - 30 мин. После недлительного бессимптомного периода (2 - 8 ч, в отдельных случаях до 2 сут)! развивается плевропневмония.

При попадании бензина в желудок отравление протекает как острый гастроэнтерит.

Хроническое (и подострое) отравление бензином проявляется в виде головокружения, сонливости или бессонницы, похудания, онемения и сведения пальцев, судорог в икроножных мышцах, нарушения пищеварения

При систематическом контакте кожи рук с безином возможно развитие острых и хронических кожных заболеваний (дерматиты, фолликулиты, экземы и др.).

Профилактика. При работе в атмосфере с повышенной концентрацией бензина (при опасности острого отравления) необходимо пользоваться шланговыми противогазами, спецодеждой. Для защиты кожи рук применяют пасты типа «биологических перчаток», другие защитные мази, смазывание кожи рук жирными кремами и мазями после работы. В атмосфере с высокой концентрацией бензина запрещается работать в одиночку. Категорически запрещается засасывание бензина ртом.

ПДК для бензина 100 мг/м3.

Ацетон - бесцветная летучая жидкость с неприятным запахом, легко воспламеняющаяся. Относится к группе растворителей наркотического типа действия. Применяется как растворитель нитро- и ацетилклетчатки, резины, смол, для желатинизации нитроклетчатки и т. д.

Поступает в организм ингаляционным путем, возможно, и через кожу. Оказывает раздражающее действие на слизистые оболочки глаз и ВДП.

При остром отравлении, помимо признаков раздражения слизистых глаз, носа и горла, могут быть головные боли, обморочные состояния.

При хронической интоксикации - воспалительные изменения верхних дыхательных путей, упадок питания.

Профилактика. Герметизация производственных процессов, вентиляция. Защита кожных покровов - применение защитных мазей и паст, «ожирение» кожи.

Сероуглерод - маслянистая бесцветная летучая жидкость, обладающая в чистом виде приятным запахом; технический продукт имеет запах гнилой редьки. Пары сероуглерода тяжелее воздуха в 2,6 раза.

Применяется в вискозной промышленности, как растворитель фосфора, жиров, масел, резины, восков, при изготовлении оптического стекла, в синтезе ускорителей вулканизации каучука, для изготовления искусственного шелка, где он особенно опасен и др.

Сероуглерод относится к растворителям, вызывающим органические поражения нервной системы. Легко растворяясь в липидах, он хорошо проникает не только через органы дыхания, но и кожу. Выводится через почки, кишечник и в значительной мере через кожу.

Долго задерживаясь в нервной ткани (в том числе и мозговой), сероуглерод влияет на обмен серотонина, он является ингибитором peaктивных аминогрупп и металлоферментов.

Сероуглерод является не только «нервным», но и сосудистым ядом. Сердечно-сосудистые изменения возникают уже на самых ранних стадиях развития интоксикации (гипертензивные реакции).

В настоящее время показано, что ингибирующее действие сероуглерода на ферментные системы печени приводит к накоплению в организме холестерина, гистамина и катехоламинов. Нарушение биотрансформации холестерина (гиперхолестеринемии) приводит к развитию атеросклероза сосудов сердца, головного мозга и т. д.

Установлен факт значительно большей смертности от ишемическои болезни сердца среди рабочих вискозной промышленности.

В профилактике сероуглеродных интоксикаций важную роль играют герметизация оборудования в производстве вискозного шелка, капсуляция машин, укрытие их кожухами в сочетании с местной и общеобменной вентиляцией. Важную роль играет защита рук и кожных покровов. При работе в зоне с повышенным содержанием сероуглерода необходимо пользоваться фильтрующим промышленным противогазом марки А.

Женщины к работе в цехах по производству сероуглерода не допускаются.

Противопоказаниями н работе с сероуглеродом являются различные заболевания периферической нервной системы, заболевания органов дыхания и сердечно-сосудистой системы, наркомании, эндогенные психозы и др. При периодических медицинских осмотрах очень важно выявление ранних стадий интоксикации с последующим лечением. ПДК сероуглерода в воздухе рабочей зоны: среднесменная - 3 мг/м3, максимально разовая – 10 мг/м3.

Бензол C6H6 - бесцветная жидкость, легкоиспаряющаяся при комнатной температуре. Пары бензола в 2,7 раза тяжелее воздуха. Из гомологов бензола наибольшее распространение получили толуол (метилбензол), ксилол (диметилбензол) и стирол (винилбензол).

Бензол применяется для получения фенола, нитробензола, малеинового ангидрида. Использование бензола в качестве растворителя запрещено, и он заменен толуолом или ксилолом.

Основные пути поступления в организм - через дыхательные пути (в виде паров) и через кожу (в жидком состоянии). Бензол и его гомологи выделяются большей частью легкими в неизменённом виде. В организме бензол окисляется до фенолов и полифенолов, которые связываются серной и глюкуроновой кислотами, и в виде органических сульфатов выделяются с мочой. Бензол действует на нервную систему и органы кроветворения, оказывая наркотические и отчасти судорожное действие.

Острые отравления в производственных условиях возникают редко: при авариях, чистке цистерн из-под бензола и его гомологов, при переливании в плохо вентилируемых помещениях и применении их в составе быстро сохнущих красок при работе в замкнутых помещениях.

Легкая форма острого отравления бензолом напоминает опьянение, в более тяжелых случаях - потеря сознания, судороги тонического и клонического характера. При очень высоких концентрациях может наступить (иногда мгновенно) смерть от паралича дыхательного и сосудистого центров.

Ранним признаком хронического отравления, являются функциональные изменения нервной системы: неврастенический или астенический синдром с вегетативной дисфункцией. У женщин - наклонность к меноррагиям.

Профилактика. Герметизация оборудования; постоянный контроль за концентрацией бензола и его гомологов в воздухе производственных помещений; защита органов дыхания (работа в противогазах при наличии высоких концентраций), кожи (спецодежда из непроницаемого для растворителей материала, применение защитных мазей и паст). Соблюдение мер личной гигиены.

На работу, связанную с производством и применением бензола, женщины и лица моложе 18 лет не допускаются (последние, не допускаются также на работы с гомологами бензола). Беременные и кормящие женщины должны отстраняться от работ, связанных с воздействием гомологов бензола.

Противопоказаниями для работы с бензолом являются заболевания крови, печени, нервной системы, доброкачественные опухоли, хронический алкоголизм, эндогенные психозы.

ПДК бензола в воздухе рабочей зоны – 5 мг/м3 (среднесменная) и 15 мг/м3 (максимальная).

studfiles.net

Краткий обзор органических растворителей

  • Данная статья представляет собой краткий обзор органических растворителей, которые нужны для очистки различных приборов, производства химических волокон, косметических, лекарственных и пищевых продуктов. Также они применяются для разбавления красок и лаков, мастик и полиролей. Органические разбавители используются для ремонта и покраски, очистки и обезжиривания, снятия старых покрытий, приготовления художественных красок.

    Классификация

    С точки зрения химии все органические разбавители можно разделить на:— углеводородные различного типа;— спирты разного типа;— эфиры;— кетоны;

    — галогеносодержащие.

Органические растворители легколетучи, огнеопасны и взрывоопасны, вредны для человека и для окружающей среды, хотя и в разной степени, поэтому работать с ними следует с соблюдением противопожарной техники безопасности, в помещениях с хорошей вентиляцией и используя индивидуальные средства защиты (перчатки и маски). Хранить следует в герметично закрытых сосудах с соблюдением мер противопожарной безопасности.

Углеводородные растворители

Делятся на:— алифатические (парафины и алканы);— алициклические;— ароматические;— нефтяные;

— терпеновые.

Разбавители этого типа дешевы и доступны. Большей частью их получают из нефти и сопутствующих газов, реже — из каменного угля, древесины, сланцевого бензина.

— Алифатические углеводороды, в основном парафины и изопарафины, применяются в производстве красок и лаков. Особенно интересны изопарафины, которые благодаря малой токсичности используются при изготовлении хирургических нитей.

— Алициклические углеводороды применяют в производстве химических нитей, резин, полиграфических красок, для растворения каучуков и жиров.

— Ароматические углеводороды широко используются из-за высокой растворимости. К ним относятся, например, толуол, бензол, сольвент.

— К нефтяным растворителям относят группу веществ, объединенную общим названием «НЕФРАС». Это: уайт-спирит, бензиновые и некоторые другие растворители.

— Терпеновые углеводороды бывают природного и искусственного происхождения. Как правило, их получают из растительного сырья. К таким относятся, в частности, скипидар и пайнойль.

Спирты

Спиртовые разбавители: этанол, метанол, глицерин, этиленгликоль, изопропанол, бутанол и другие, используются в промышленности и быту миллионами тонн. Применяются в производстве красок и эмалей, для очистки, как составная часть аэрозолей, косметических, лекарственных средств и пищевых продуктов.

Растворители на основе эфиров

Делятся на простые и сложные. К простым относят одно- и двуатомные спирты и их соединения. Например, моноалкиловые эфиры этилен- и диэтиленгликоля.

Очень востребованы ацетаты — сложные эфиры уксусной кислоты. Эфиры других кислот стоят дороже и используются редко.

Кетоновые растворители

бывают алифатическими и циклическими.  Алифатические слаботоксичны, отличаются высокой растворяющей способностью. К ним относятся ацетон, диизобутилкетон и др. В группу более токсичных циклических кетонов входят циклогексанон и его производные.

Галогеносодержащие растворители 

Весьма востребованы промышленностью, несмотря на высокую токсичность и разрушающее воздействие на озоновый слой. Зато они обладают высокой растворяющей способностью и наименее пожароопасны среди всех органических растворителей. На основе галогеносодержащих соединений получают высококачественные растворители и обезжиривающие составы.

К этому классу растворителей относятся хлорэтаны и -метаны, фтор- и хлорсодержащие вещества.

В нашем химическом интернет-магазине вы можете купить такие растворители как изопропиловый спирт, глицерин, этиленгликоль, циклогексанон, цена на который у нас невысокая, а также другие реактивы и широкий спектр товаров для лабораторий по доступным ценам. В ассортименте есть и средства защиты.

pcgroup.ru

Растворители

Статья посвящена различным аспектам использования растворителей в технологических процессах изготовления электронной техники и не только.

Общие сведения

Растворители — индивидуальные химические соединения или их смеси, способные переводить различные вещества в раствор. В свою очередь, растворы — это гомогенные однородные системы, состоящие из двух или более компонентов, состав которых в определенных пределах может непрерывно изменяться [1]. Преобладающий компонент называется растворителем, остальные — растворенными веществами. Различают газовые, жидкие и твердые растворы. К газовым относится воздух, горючие природные газы и др. На практике нам часто приходится иметь дело с жидкими растворами.

Обычно растворители применяются в качестве среды для проведения химических реакций или для технологических целей. Образование растворов существенно изменяет условия протекания химических реакций между компонентами. Причем многие процессы могут происходить только в растворах. Растворители создают гомогенную среду, обеспечивая контакт между реагирующими частицами (ионами, молекулами), а также влияют на механизм химических реакций, их скорость, установление равновесия и т. п. В экзотермических реакциях растворители, разбавляя реагирующие вещества, помогают отвести избыточное тепло. Как технологическое средство растворители широко применяются в различных областях техники (при производстве лаков и красок, взрывчатых веществ, в фармацевтике, парфюмерии, сельском хозяйстве и др.). Растворители находят широкое применение и в большей части микро- и макротехнологий, используемых при производстве электронной техники.

Как и все химические соединения, растворители разделяют на неорганические и органические. Важнейший неорганический растворитель — вода. Менее известные неорганические растворители — легкоплавкие галогениды (например, BrF3), оксогалогениды (например, сульфурилхлорид, тионилхлорид), азотсодержащие растворители (жидкий аммиак) и др. Круг органических растворителей гораздо шире.

Растворители можно классифицировать по их физическим свойствам.

Растворители СЃ температурой кипения ниже 100 °РЎ относят Рє низкокипящим, СЃ температурой кипения выше 150 °РЎ — Рє высококипящим.

По степени летучести растворители подразделяют на легколетучие, среднелетучие и труднолетучие.

В зависимости от величины вязкости растворители подразделяют на маловязкие (менее 2 мПа-с), средней вязкости (2-10 мПа-с) и высоковязкие (более 10 мПа-с).

В соответствии с наличием/отсутствием диполь-ного момента и величиной диэлектрической проницаемости различают полярные и неполярные растворители. В зависимости от диэлектрической проницаемости и донорно-акцепторных свойств различают четыре группы растворителей.

1. РџСЂРѕС‚онные растворители (РІРѕРґР°, спирты, карбо-новые кислоты Рё РґСЂ.). РћРЅРё являются донорами протонов Рё обладают высокой диэлектрической проницаемостью (ε > 15).

2. РђРїСЂРѕС‚онные биполярные растворители (некоторые апротонные амиды, кетоны, сульфоксиды). Обладают высокой диэлектрической проницаемостью, РЅРѕ РЅРµ обладают РґРѕРЅРѕСЂРЅРѕ-акцепторными свойствами.

3. Р­Р»РµРєС‚ронодонорные растворители (эфиры).

4. РќРµРїРѕР»СЏСЂРЅС‹Рµ растворители СЃ РЅРёР·РєРѕР№ диэлектрической проницаемостью (ε < 15). Это сероуглерод, углеводороды. Такие растворители РЅРµ обладают РґРѕРЅРѕСЂРЅРѕ-акцепторными свойствами РЅРё РїРѕ отношению Рє протонам, РЅРё РїРѕ отношению Рє электронам.

В зависимости от кислотно-основных свойств, растворители могут быть кислотными (уксусная кислота), основными (пиридин), нейтральными (бензол).

Вариантов классификации растворителей великое множество, так же, как и для любых химических соединений.

Чудесная молекула

Не задумываясь, можно сказать, что самым распространенным растворителем на Земле является вода. �ногда даже говорят, что нашу планету правильнее было бы назвать Вода. Причина проста: вода занимает около 70% поверхности земного шара. Количество воды на Земле оценивается в 1,39Т018т [2]. Ученые, чтобы доказать, что в том или ином уголке Вселенной возможна жизнь (органическая жизнь), ищут там следы воды. � находят! Молекулы воды обнаружены в межзвездном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы. Какая же она, эта удивительная, чудесная и в какой-то степени незаменимая молекула?

Так называемая брутто-формула воды (Н20) известна даже двоечнику. Стереометрия, а точнее, планиметрия этой молекулы приведена ниже.

Р›. Салем РІ РєРЅРёРіРµ «Р§СѓРґРµСЃРЅР°СЏ молекула» [3] использует сравнение молекулы РІРѕРґС‹ СЃ персиком, Рє которому прикреплены РґРІР° абрикоса. Персик, расположенный РІ центре, — это атом кислорода. Два маленьких абрикоса РїРѕ бокам — атомы РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Атомы РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рё кислорода расположены РІ углах равнобедренного треугольника. Для оценки величины молекулы РІРѕРґС‹ достаточно привести длину СЃРІСЏР·Рё Рћ-Рќ. РћРЅР° равна 0,0957 РЅРј.

Поскольку атомы РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рё кислорода имеют различную электроотрицательность, Р° химические СЃРІСЏР·Рё Рћ-Рќ расположены РїРѕРґ углом, отличным РѕС‚ 180° (104,5°), молекула РІРѕРґС‹ полярна (диполь). РљСЂРѕРјРµ того, РѕРЅР° еще Рё поляризуема. Эти свойства РІРѕ РјРЅРѕРіРѕРј определяют поведение РІРѕРґС‹ РїСЂРё взаимодействии СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё химическими соединениями.

Р’РѕРґР° обладает очень большой диэлектрической проницаемостью. РџСЂРё комнатной температуре ε = 78,3. Абсолютно чистая РІРѕРґР° — довольно хороший изолятор: удельное объемное сопротивление изоляции РІРѕРґС‹ РїСЂРё 0°РЎ составляет 1,47-10 Р± РћРј-Рј, РїСЂРё 50 °РЎ — 18,9· 10-6 РћРј-Рј. Можно было Р±С‹ даже сказать, отличный изолятор, РЅРѕ этому мешает то, что незначительная доля молекул РІРѕРґС‹ (примерно 1 РёР· 5-10-9) подвергается электролитической диссоциации РїРѕ схеме:

Концентрация ионов Н+ (фактически Н30+) и связанная с ней концентрация ионов ОН+ характеризуются водородным показателем (рН среды). На практике на характеристику проводимости воды гораздо больше влияют растворенные в ней соли, кислоты, основания — постоянные спутники не идеально чистой, а реальной воды. Даже небольшой концентрации этих компонентов вполне достаточно для того, чтобы вода, словно по мановению волшебной палочки, превратилась из диэлектрика в проводник.

Вода — химическое соединение, без упоминания о котором невозможно объяснение смысла таких понятий, как гидрофильность и гидрофобность. Гидрофильность и гидро-фобность — характеристики взаимодействия вещества и воды. Если вещество и вода близки по строению друг к другу и сильно взаимодействуют друг с другом, например образуют водородные связи, то говорят о ги-дрофильности. При слабом взаимодействии вещества и воды говорят о гидрофобности. Мерой интенсивности межмолекулярного взаимодействия служит поверхностное натяжение на границе между веществом и водой. Молекулы воды, обладая большим диполь-ным моментом, сильно взаимодействуют и друг с другом с образованием водородных связей. Даже в водяном паре при невысоких температурах и умеренных давлениях имеется около 1% димеров воды.

Р’РѕРґР° — прекрасный растворитель. РћРЅР° хорошо растворяет полярные Рё диссоциирующие РЅР° РёРѕРЅС‹ вещества. РЎ точки зрения реакционной способности РІРѕРґР° довольно инертное вещество. РќРѕ некоторые вещества, растворяясь РІ РІРѕРґРµ, реагируют СЃ нею. Так, газы ΝΗ3 Рё S02, растворяясь РІ РІРѕРґРµ, превращаются РІ РёРѕРЅС‹ Nh5+ Рё S032+.

Органические растворители

Вода — самый распространенный неорганический растворитель. А вот в среде органических растворителей претендентов на лидирующее положение нет. Можно лишь выделить группу так называемых нефтяных растворителей, которых с недавних пор стали сокращенно называть нефрасами. В качестве нефтяных растворителей используются узкие прямогонные фракции или фракции, выделенные из продуктов вторичной переработки нефти.

Большинство растворителей нефтяного происхождения имеют исторически сложившиеся названия, которые часто абсолютно РЅРµ связаны СЃ РёС… составом Рё химической РїСЂРёСЂРѕРґРѕР№ соединений, входящих РІ РёС… состав. Р’ некоторых случаях названия таких растворителей РЅРµ только РЅРµ информируют, РЅРѕ даже дезинформируют пользователей РѕР± РёС… составе. Реальный пример — уайт-СЃРїРёСЂРёС‚. Необремененные знанием английского языка так Рё РЅРѕСЂРѕРІСЏС‚ исправить «РѕС€РёР±РєСѓ» Рё назвать его «СѓР°Р№С‚-спиртом». Р’ какой-то степени РѕРЅРё правы. Действительно, РІ дословном переводе СЃ английского языка white spirit означает «Р±РµР»С‹Р№ СЃРїРёСЂС‚». РќРѕ такое название, РІРёРґРёРјРѕ, отражает лишь внешнюю схожесть. Химический состав уайт-спирита очень широк: предельные углеводороды, нафтеновые углеводороды, РІ небольшом количестве ароматические соединения Рё РґСЂ. Рђ РІРѕС‚ спиртовая составляющая, СѓРІС‹, отсутствует.

В стремлении упорядочить и унифицировать названия растворителей нефтяного происхождения и появилось название нефрасы. По углеводородному составу нефрасы разделяют на следующие типы:

  • нефрасы РЎ — растворители смешанного состава, РІ которых присутствуют углеводороды всех классов;
  • нефрасы Рђ — растворители СЃ преобладанием алифатических углеводородов Рё пониженным содержанием ароматических углеводородов (РЅРµ более 2,5%);
  • нефрасы Р� — растворители СЃ преобладанием изопарафиновых углеводородов;
  • нефрасы Рџ — растворители СЃ преобладанием парафиновых углеводородов;
  • нефрасы Рќ — растворители СЃ преобладанием нафтеновых углеводородов;
  • нефрасы РђСЂ — растворители СЃ преобладанием ароматических углеводородов.

Поскольку нефрасы не являются индивидуальными растворителями, для них не характерна фиксированная температура кипения. Они выкипают в определенном диапазоне температур. Этот диапазон также указывается в их названии.

Так, например, сольвент РІ соответствии СЃ такой классификацией называется Рђ 130/150. Это означает, что сольвент представляет СЃРѕР±РѕР№ смесь углеводородов СЃ преобладанием алифатических Рё пониженным содержанием ароматических соединений, выкипающую РІ диапазоне температур РѕС‚ 130 РґРѕ 150 °РЎ.

В условном обозначении широко используемых в производстве электронной техники бензинов-растворителей БР-1 (СЗ 80/120) и БР-2 (С2 80/120) присутствует еще одна цифра. Дело в том, что группа растворителей смешанного типа (С) в зависимости от содержания ароматических соединений подразделяется на подгруппы:

  • 0 — менее 0,1%;
  •  1 —от 0,1% РґРѕ 0,5%;
  • 2 — РѕС‚ 0,5% РґРѕ 2,5%;
  • 3 — РѕС‚ 2,5% РґРѕ 5,0%;
  • 4 — РѕС‚ 5,0% РґРѕ 25,0%;
  • 5 — РѕС‚ 25,0% РґРѕ 50,0%.

Говорят, что бензины БР-1 и БР-2 взаимозаменяемы. Действительно, фракционный состав у них близок. Но если эти растворители используются для отмывки или обезжиривания чего-либо, излишне чувствительного к активным растворителям, предпочтение следует отдать последнему. Он содержит меньше ароматических углеводородов. Кроме того, он менее токсичен. Если же избирательность не является главным требованием к растворителю, то ответ, очевидно, будет иным.

Аналогичные мысли возникают по отношению к уайт-спириту. Отечественный растворитель содержит гораздо больше ароматических соединений, нежели его зарубежный аналог (до 16%). Очищенный от ароматических соединений уайт-спирит почти не имеет запаха, но его растворяющая способность значительно меньше.

В отличие от нефтяных растворителей, индивидуальные органические растворители характеризуются константами своих физических свойств. Хотя для технических растворителей также характерен некоторый диапазон, в пределах которого изменяются эти свойства. Но этот диапазон гораздо меньше, чем у нефтяных растворителей. Растворителями богаты практически все известные классы органических соединений: предельные углеводороды; хлорированные углеводороды; ароматические соединения; спирты; простые и сложные эфиры; кетоны и др. Физические свойства некоторых наиболее распространенных органических растворителей приведены в таблице 1.

Термодинамика растворов

Растворы низкомолекулярных и/или высокомолекулярных соединений являются обратимыми системами. Они подчиняются правилу фаз Гиббса и могут быть описаны обычными диаграммами состояния.

Растворение является самопроизвольным процессом Рё сопровождается уменьшением изобарно-изотермического потенциала (ΔG):

РіРґРµ ΔРќ — изменение теплосодержания (энтальпии) системы, ΔS — изменение энтропии системы, Рў — абсолютная температура, СЂ — давление.

Растворимость химических соединений в растворителях определяется термодинамическим сродством, мерой которого является разность изобарно-изотермических потенциалов раствора и суммы изобарно-изотермических потенциалов компонентов:

Чем больше РїРѕ абсолютной величине ΔGсмеси, тем больше сродство между компонентами, тем лучше растворимость.

Если же уйти РѕС‚ уравнений, то можно сказать, что РїСЂРё растворении главенствует принцип «РїРѕРґРѕР±РЅРѕРµ растворяется РІ РїРѕРґРѕР±РЅРѕРј». Максимальное значение ΔGсмеси будет РІ том случае, если растворяемое вещество Рё растворитель Р±СѓРґСѓС‚ максимально похожи РґСЂСѓРі РЅР° РґСЂСѓРіР°. Общее правило: гидрофильные вещества лучше растворяются РІ гидрофильных растворителях, Р° гидрофобные —в гидрофобных. Поэтому попытки растворить обойный клей РІ бензине всегда Р±СѓРґСѓС‚ обречены РЅР° неудачу. Термодинамика выступает против этого.

Гидрофильно-гидрофобный баланс

Однажды РєРѕ РјРЅРµ обратился знакомый технолог, озадаченный нелогичным, РЅР° его взгляд, поведением меламино-алкидного лака. Нелогичность выражалась РІ том, что нужно было уменьшить его вязкость, Р° РѕРЅ РЅРµ желал растворяться. РќР° РІРѕРїСЂРѕСЃ Рѕ том, чем РІС‹ его пытались растворить, ответ был такой: «РўРµРј, чем рекомендовано РЅР° этикетке — уайт-спиритом». Как сделать так, чтобы лак РЅРµ захотел растворяться РІ том, РІ чем РѕРЅ обязан растворяться? Для решения задачи РЅРµ нужно изобретать ничего РЅРѕРІРѕРіРѕ. Решение уже есть, нужно попытаться виртуально его повторить, ограничивая себя лишь тем, что можно использовать только внутренние ресурсы системы.

РќР° РІРѕРїСЂРѕСЃ, что РІС‹ делали СЃ этим лаком, был получен ответ: «Р›Р°Рє использовался ранее для пропитки трансформаторов». Пребывание трансформаторов РІ лаке, скорее всего, РЅРµ могло привести Рє таким «С‚яжелым» последствиям. После уточнения РІРѕРїСЂРѕСЃР° оказалось, что речь шла Рѕ вакуумной пропитке трансформаторов. РќР° этой стадии причина столь неожиданного явления РјРЅРµ была СЏСЃРЅР° уже РЅР° 90%. Рђ после того, как СЏ посмотрел, какие растворители используются РІ лаке изначально, 90% уже превратились РІ 100%.

В молекулах полимерного (олигомерного) связующего меламино-алкидных лаков имеются как гидрофобные, так и гидрофильные фрагменты. Поэтому в этих лаках используется смесь растворителей (уайт-спирит или его аналоги и бутанол). Первый отвечает за растворение гидрофобных фрагментов связующего, а второй — за растворение гидрофильных.

В нормальных условиях испаряется преимущественно более летучий растворитель. В данном случае — уайт-спирит или его аналоги. Поэтому изготовители и рекомендуют при загустевании лака разводить его уайт-спиритом. Но если лак подвергается воздействию вакуума, то улетучивается еще и менее летучий растворитель — бутанол. � добавления только уайт-спирита уже недостаточно, чтобы растворить загустевший лак. Гидрофильные группировки связующего лака просят еще и близкого им по химической природе растворителя.

Обобщая, можно сказать, что полимеры или олигомеры (связующие большей части лакокрасочных материалов) содержат РІ СЃРІРѕРёС… молекулярных цепочках гидрофобные Рё гидрофильные фрагменты. Р—Р° гидрофобные свойства ответственны метильные, этильные Рё РґСЂСѓРіРёРµ углеводородные радикалы. Гидроксильные, карбоксильные Рё РґСЂСѓРіРёРµ полярные РіСЂСѓРїРїРёСЂРѕРІРєРё гидрофильны. Поэтому растворители также должны включать компоненты СЃ преимущественно гидрофобными свойствами (уайт-СЃРїРёСЂРёС‚, толуол, сольвент Рё С‚. Рї.) Рё компоненты, имеющие сродство Рє РІРѕРґРµ (этанол, этилцеллозольв, ацетон, этилацетат Рё РґСЂ.). Рђ РёС… сочетание определяется химической РїСЂРёСЂРѕРґРѕР№ связующего лака. Для получения некоторых лаков набор универсальных «РЅРѕРјРµСЂРЅС‹С…» растворителей (таблица 2) недостаточен. Поэтому приходится изобретать собственные неповторимые комбинации компонентов растворителя. Гидрофильно-гидрофобный баланс может быть реализован Рё РІ пределах молекул РѕРґРЅРѕРіРѕ растворителя.

Аналогичные проблемы встречаются в технологиях отмывки печатных узлов от загрязнений. В общем случае последние также отличаются по своей полярности и, соответственно, гидрофильности/гидро-фобности. В известной спирто-бензиновой смеси первая составляющая отвечает за растворение гидрофильных загрязнителей (в первую очередь остатков канифоли), а вторая — за растворение гидрофобных загрязнителей (жиры и т. д.). В изопропи-ловом спирте (основе многих отмывочных жидкостей зарубежного производства) гидрофильно-гидрофобный баланс реализуется преимущественно в пределах одной молекулы.

Растворы полимеров

Растворы полимеров и их низкомолекулярных аналогов (олигомеров) будут интересны преимущественно специалистам, занимающимся нанесением полимерных покрытий и герметизацией радиоэлектронной аппаратуры полимерными материалами.

Таблица 1. Физические свойства некоторых индивидуальных органических растворителей

(открыть изображение)

Таблица 2. Рецептура некоторых «РЅРѕРјРµСЂРЅС‹С…» растворителей Рё разбавителей

Растворы полимеров обладают целым рядом особенностей по сравнению с растворами низкомолекулярных соединений из-за специфических свойств макромолекул: больших размеров, широкого диапазона гибкости, большого набора конформаций (пространственных конфигураций), способности изменять конформаций при изменении температуры или смене растворителя и т. д. Растворы полимеров характеризуются высокой вязкостью, замедленной диффузией, обладают тиксотропией и т. д. Все это, с одной стороны, осложняет работу с ними, а с другой — предоставляет гораздо больше потенциальных возможностей.

Особенностью процесса растворения высокомолекулярных соединений является их набухание. Скорость диффузии макромолекул значительно меньше, чем скорость диффузии молекул растворителя. Поэтому последние быстрее проникают в полимерную фазу, чем макромолекулы в растворитель. В результате объем полимера сильно увеличивается. Набухание не всегда может закончиться растворением. Если полимер и растворитель смешиваются друг с другом ограниченно, в конце процесса образуется две фазы: насыщенный раствор полимера в растворителе и насыщенный раствор растворителя в полимере. С изменением условий, например температуры, ограниченное растворение может перейти в неограниченное, и наоборот.

Полимеры пространственного (трехмерного) строения в лучшем случае могут только набухать. Наличие химических связей не позволяет макромолекулам оторваться друг от друга и перейти в раствор.

На практике при приготовлении растворов полимеров учитывают специфику их растворения, не вводя в раствор сразу весь растворитель. В противном случае на поверхности полимера образуется набухшая оболочка, препятствующая дальнейшему проникновению растворителя. С такой проблемой, думаю, сталкивались те, кто пытался за один прием приготовить обойные клеи на основе крахмала, карбоксиметилцеллюлозы и прочих водорастворимых полимеров.

Фазовое равновесие РІ системе «РїРѕР»РёРјРµСЂ — растворитель» устанавливается правилом фаз Гиббса:

РЎ = Рљ-Р¤ + 2,

где С — число степеней свободы в системе, К — число компонентов, Ф — число фаз.

Правило фаз определяет состояние системы в момент равновесия, независимо от пути, по которому система подошла к этому состоянию. Число степеней свободы С указывает, сколько переменных, определяющих состояние системы, можно произвольно изменять, не изменяя числа фаз.

Р�Р· этого уравнения следует, что РІ двухкомпонентных системах максимальное число степеней СЃРІРѕР±РѕРґС‹ равно трем. Это означает, что состояние системы «РїРѕР»РёРјРµСЂ — растворитель» полностью определяется температурой, давлением Рё концентрацией полимера. Поскольку РІ конденсированных системах равновесие почти РЅРµ зависит РѕС‚ давления, поэтому правило фаз можно записать РІ упрощенном РІРёРґРµ:

РЎ = Рљ-Р¤+ 1.

Однофазная система имеет две степени свободы. При наличии двух фаз система имеет всего одну степень свободы. Это означает, что изменение температуры автоматически приводит к изменению концентрации в обеих фазах.

РќР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ приведена типичная кривая фазового равновесия РІ двухкомпонентной системе «РїРѕР»РёРјРµСЂ — растворитель».

Кривая фазового равновесия отделяет область неограниченного растворения от области ограниченного растворения.

Р’ области ограниченного растворения, например РІ точке «Р°», число фаз равно 2, Р° число степеней СЃРІРѕР±РѕРґС‹ — 1. Состояние системы однозначно определяется либо температурой, либо концентрацией. Р’ точке «Р°» раствор полимера характеризуется температурой РўР° Рё составом фаз: фаза 1 — С…a1 Рё фаза 2 — С…a2. РџСЂРё повышении температуры концентрации растворов РІ обеих фазах начинают сближаться, изменяются Рё объемы фаз. РџСЂРё достижении температуры РўРєРІ (верхней критической) составы обеих фаз выравниваются, Рё РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ переход РёР· двухфазной системы РІ однофазную — гомогенный раствор полимера РІ растворителе. Охлаждение однофазной системы РІРЅРѕРІСЊ приведет Рє расслоению. Такой переход может быть осуществлен неограниченное количество раз.

Фазовые диаграммы для реальных систем «РїРѕР»РёРјРµСЂ — растворитель» РЅРµ так просты. Отсутствует резкая граница между областями неограниченного Рё ограниченного растворения. Вследствие полидисперсности полимеров кривая фазового равновесия практически представляет набор кривых, отвечающих отдельным фракциям полимера. Фазовое расслоение РІ растворах полимеров может происходить РЅРµ только РїСЂРё понижении, РЅРѕ Рё РїСЂРё повышении температуры.

В отличие от растворов низкомолекулярных соединений, растворы полимеров даже при очень небольших концентрациях представляют собой довольно вязкие среды. Но главное отличие не в этом. Способность молекул полимеров деформироваться под действием внешнего силового поля и ориентироваться в потоке приводит к тому, что вязкость становится переменной величиной.

Течение низкомолекулярных жидкостей и их растворов подчиняется закону Ньютона:

τ = ηγ,

РіРґРµ τ — напряжение СЃРґРІРёРіР°, РџР°; η — коэффициент вязкости, Па•с; γ — скорость СЃРґРІРёРіР° (градиент скорости СЃРґРІРёРіР°), СЃ-1.

Р’ ньютоновских жидкостях вязкость η РЅРµ зависит РѕС‚ напряжения (скорости) СЃРґРІРёРіР°. Р’ структурированных системах РІ большинстве случаев вязкость зависит РѕС‚ напряжения СЃРґРІРёРіР°. Растворы полимеров РІ общем случае являются неньютоновскими жидкостями. Р�С… вязкость уменьшается СЃ увеличением градиента скорости. Чем быстрее течет такая жидкость, тем меньше ее вязкость. Объяснение очень простое. Р’ области РЅРёР·РєРёС… концентраций отдельные макромолекулы ориентируются вдоль потока. Р’ области высоких концентраций разрушаются структуры, возникающие РїСЂРё взаимодействии макромолекул РґСЂСѓРі СЃ РґСЂСѓРіРѕРј. РџСЂРё очень малых или РїСЂРё очень больших скоростях потока растворы полимеров также подчиняются закону Ньютона.

Эффективная вязкость растворов полимеров зависит от концентрации, молекулярной массы полимера, его молекулярно-массового распределения, температуры и природы растворителя.

�звестны различные виды вязкости: кинематическая, динамическая, относительная, удельная, приведенная, а для полимеров еще и характеристическая. Характеристическая вязкость — это приведенная вязкость, экстраполированная к нулевой концентрации полимера.

На практике о вязкости полимеров чаще всего судят, измеряя не абсолютные значения, а время истечения жидкости через калиброванное отверстие. В лакокрасочном производстве технологи обычно оперируют так называемой вязкостью по ВЗ-4 [4]. �змерение такой вязкости сводится к измерению времени истечения (в секундах) определенного объема лакокрасочного материала из обыкновенной воронки через калиброванное отверстие. Поскольку технология нанесения лакокрасочных покрытий допускает изменение вязкости в довольно широком интервале, точность такого измерения бывает вполне достаточной. Для высоковязких лакокрасочных материалов используют воронки с подогревом.

Более точные измерения проводят при тер-мостатировании на капиллярном вискозиметре, например ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4 [5]. При этом появляется возможность перейти от секунд к абсолютным значениям вязкости.

Растворы наоборот

Большинство практически используемых полимеров в чистом виде не обладают высокоэластическими свойствами. Такие свойства могут у них появиться при добавлении специальных низкомолекулярных соединений,

называемых пластификаторами [6]. Система «РїРѕР»РёРјРµСЂ — пластификатор», РїРѕ сути дела, представляет СЃРѕР±РѕР№ очень концентрированный раствор, РІ котором содержание пластификатора изменяется РІ диапазоне РѕС‚ долей процента РґРѕ десятков процентов. Это своеобразные растворы СЃ обратным знаком — раствор жидкости РІ твердом веществе (твердый раствор).

Пластифицировать можно практически РІСЃРµ полимеры. Для обеспечения необходимого комплекса эксплуатационных свойств система «РїРѕР»РёРјРµСЂ — пластификатор» должна РІ течение длительного времени сохранять СЃРІРѕРё свойства. Это достигается использованием РІ качестве пластификаторов веществ, имеющих высокую температуру кипения Рё очень РЅРёР·РєСѓСЋ летучесть.

Пластификаторы классифицируют по химической природе и степени совместимости с полимером. Впервые в качестве пластификатора была использована камфора, а первой пластифицируемой пластмассой был целлулоид (Англия, 2-я половина XIX века). Сейчас в качестве пластификаторов наибольшее распространение получили сложные эфиры фталевой кислоты (примерно 80% всего объема). Применяются также эфиры алифатических дикарбоновых кислот, эфиры фосфорной кислоты, низкомолекулярные полиэфиры, хлорированные парафины, кремнийорганические жидкости, парафины, продукты лесохимического производства и др.

Сущность пластификации заключается в увеличении гибкости и подвижности макромолекул в присутствии низкомолекулярного компонента. Как правило, непременным условием пластификации является термодинамическая совместимость пластификатора с полимером, то есть образование истинного раствора пластификатора в полимере. При использовании пластификатора, имеющего термодинамическое сродство к полимеру, происходит самопроизвольное образование его истинного раствора в полимере (полимер набухает в пластификаторе).

Если пластификатор РЅРµ имеет сродства Рє полимеру, его введение РІ полимер можно осуществить принудительно — РІ смесителях. Р’ этом случае образуется термодинамически неустойчивая коллоидная система, склонная Рє расслаиванию. Внешне это проявляется РІ появлении капелек пластификатора РЅР° поверхности изделия. РџСЂРё удачном сочетании «РїРѕР»РёРјРµСЂ — пластификатор» такие процессы РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґСЏС‚ СЃ очень медленной скоростью, вследствие чего изделия сохраняют эксплуатационные свойства РІ течение нескольких десятков лет.

По характеру взаимодействия с полимерами пластификаторы могут быть разделены на две группы: полярные и неполярные. Первые способны сольватировать полярные группы полимера, снижая их межмолекулярное взаимодействие и, следовательно, температуру стеклования. Понижение температуры стеклования при этом пропорционально числу молей введенного пластификатора (правило Журкова). Неполярные пластификаторы существенно не изменяют внутреннюю энергию системы. Они играют роль своеобразной смазки. Поэтому иначе их называют мягчителями.

Особый РІРёРґ пластификации — пластификация полимера полимером. Эластичность жесткого полимера можно увеличить добавлением Рє нему эластичного полимера. Обязательное условие — термодинамическое сродство полимеров. Пример такой термодинамически устойчивой системы: «РїРѕ-ливинилхлорид — бутадиеннитрильный каучук».

Есть химические соединения, называемые изоцианатами [7]. �зоцианаты содержат функциональные группировки -NCO. Это чрезвычайно химически активные и к тому же токсичные соединения. Высокая химическая активность и высокая токсичность, как правило, соседствуют друг с другом. В производстве электронной техники изоцианаты находят применение в качестве отвердителя алкидно-уретанового лака УР-231 — диэти-ленгликольуретан (ДГУ), при изготовлении компаундов и др.

Высокая химическая активность изоциа-натов находит практическое применение и в иных областях. Так, для модификации полиолефинов диизоцианатами было синтезировано химическое соединение с очень длинным названием: 1,1-1,6-гексаметилен-3,3,31,31-тетракис-(2-оксиэтил)-бисмочеви-на (далее — бисмочевина). Добавку получали в результате взаимодействия 1,6-гек-саметилендиизоцианата и диэтаноламина по реакции:

Эта добавка случайно оказалась РІ руках медиков. Оказалось, что РѕРЅР° обладает уникальными криопротекторными свойствами. Еще РёР· школьного РєСѓСЂСЃР° физики РјС‹ знаем, что РІ отличие РѕС‚ большинства химических соединений, РІРѕРґР° РїСЂРё замерзании РЅРµ уменьшается РІ объеме, Р° увеличивается. Р�менно благодаря этому лед РЅРµ тонет, Р° плавает. Р�менно благодаря этому сохраняется жизнь РІ водоемах Рё С‚. Рґ. РЎ РґСЂСѓРіРѕР№ стороны, благодаря этому же свойству РІРѕРґС‹ РїСЂРё замерзании любого живого существа кристаллики льда необратимо разрушают органические клетки. РќРѕ биообъекты (РєСЂРѕРІСЊ, костный РјРѕР·Рі, человеческие органы Рё РґСЂ.) можно длительно сохранять, замораживая РёС… РїСЂРё температуре жидкого азота (-196 °РЎ) РІ присутствии криопротекторов. РќР° практике для этого чаще всего используется РґРё-метилсульфоксид, довольно токсичное Рё недостаточно эффективное соединение. Оказалось, что бисмочевина обладает прекрасными криопротекторными свойствами. Р� самое главное, несмотря РЅР° чрезвычайную токсичность используемых для ее получения химических соединений, сама РѕРЅР° практически нетоксична. РџРѕ словам разработчиков, ее можно даже намазывать РЅР° хлеб Рё есть его.

Вслед за положительными результатами испытаний возникла потребность в разработке промышленной технологии получения бисмочевины. Первоначально синтез добавки проводился по реакции (1) с использованием традиционной для химии технологии — в среде органического растворителя. Целевой продукт получался в виде раствора и выделялся в кристаллическом виде известными методами, например многократной перекристаллизацией. Технология сложна и многостадийна, особенно на стадии очистки бисмочевины от примесей. Химики обычно, если имеется возможность, стремятся уйти от органических растворителей. � разработчики ушли от них, заменив органический растворитель на обычную воду. Решение сверхоригинальное. Дело в том, что исходный продукт (диизоцианат) активно реагирует с водой. Было предложено проводить реакцию при очень низкой (отрицательной) температуре. При такой температуре реакция (1) еще идет, а скорость реакции диизоцианата с водой практически снижается до нуля. Выбирая это решение, разработчики имели в виду, что даже при нормальной температуре скорость реакции (1) была в несколько раз выше скорости реакции диизоцианата с водой. Целевой продукт получался в виде водного раствора, именно в таком виде он и использовался в медицине. Следовательно, необходимость в выделении бисмочевины из раствора отпадала. В теории, а в некоторых случаях и на практике, все получалось прекрасно. Но почему-то водный раствор бисмочевины, полученный по этой технологии, часто оказывался токсичным.

Автор присоединился Рє разработчикам технологии РЅР° этой стадии. Отдавая должное красоте технического решения, можно сказать, что РѕРЅРѕ было РЅРµ лишено недостатков. Принципиальный недостаток технологии заключался РІ том, что РѕРЅР° была работоспособна лишь тогда, РєРѕРіРґР° исходные продукты РІ реакции (1) взяты РІ абсолютно стехиометрических соотношениях. Теоретически это возможно, Р° практически РјС‹ можем только более или менее приблизиться Рє этому. Напомню, что РІ 1 Рі-моле вещества содержится 6,02· 1023 молекул (число РђРІРѕ-гадро). Попробуйте ввести РІ реакцию вещества СЃ такой точностью, чтобы каждой молекуле РѕРґРЅРѕРіРѕ вещества точно отвечало столько же молекул РґСЂСѓРіРѕРіРѕ вещества (РІ данном случае соотношение 2:1). Р’СЂСЏРґ ли это удастся. Поэтому РІ тех случаях, РєРѕРіРґР° соотношение исходных компонентов РІ реакции было близко Рє стехиометрическому, получали нетоксичный РїСЂРѕРґСѓРєС‚. Р’ иных ситуациях, Р° РѕРЅРё РїРѕ теории вероятности должны были случаться гораздо чаще, раствор получался токсичным РёР·-Р·Р° остатков токсичных исходных соединений.

Для решения этой, казалось бы нерешае-мой, проблемы был использован известный из теории решения изобретательских задач (ТР�З) прием разрешения технических противоречий (использовать частично избыточное или частично недостающее действие) [8]. Одного вещества из исходных (диизоцианат) взяли чуть больше, чем это нужно по реакции. Формула изобретения [9], в котором реализовано это решение, выглядит следующим образом:

РЎРїРѕСЃРѕР± получения 1,1-1,6-гексаметилен-3,3,31,31-тетракис-(2-оксиэтил)-бисмочевины взаимодействием 1,6-гексаметилендиизоциа-ната СЃ диэтаноламином РІ среде растворителя СЃ последующей выдержкой реакционной массы Рё выделением целевого продукта, отличающийся тем, что гексаметилендиизо-цианат берут РІ количестве 1,0005-1,1 РѕС‚ сте-хиометрического, Р° РІ качестве растворителя используют РІРѕРґСѓ Рё реакционную смесь выдерживают РїСЂРё 25-60 °РЎ РІ течение времени, необходимого для выработки 1,6-гексамети-лендиизоцианата.

Р�збыточное РїРѕ отношению Рє стехиометрическому количество 1,6-гесаметилендии-зоцианата гарантирует РІРѕ всех случаях отсутствие РІ РІРѕРґРЅРѕРј растворе целевого продукта диэтаноламина. Оставшийся РІ реакционной среде 1,6-гексаметилендиизоцианат РїСЂРё последующей выдержке РІ результате реакции СЃ растворителем (РІРѕРґРѕР№) переводится РІ полимочевины. Полимочевины выпадают РІ осадок Рё отфильтровываются. Таким образом получается водный раствор бисмочевины, готовый Рє использованию РїРѕ назначению. Р�нъекции такого раствора мышки, РЅР° которых проверяли его токсичность, переносили безболезненно. Таким оригинальным СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРј были практически реализованы «РІРѕРґРЅС‹Рµ устремления» РІ этой технологии.

«Р’одные устремления» прослеживаются практически РІРѕ всех технологиях производства электронной техники. Р’ некоторых технологиях (нанесение гальванических или химических покрытий, травление Рё РґСЂ.) для РёС… реализации РЅРµ требуется никаких усилий. Р’ принципе, для получения таких покрытий можно использовать Рё неводные среды. Научные исследования РІ данном направлении ведутся. РќРѕ нужно ли это?

В других технологиях, к примеру, при формировании промежуточных или финишных покрытий печатных плат (фоторезисты, паяльные маски), чтобы уйти от органопрояв-ляемых композиций к водо-щелочепроявляе-мым, пришлось приложить немалые усилия.

Тенденция СѓС…РѕРґР° РѕС‚ «РѕСЂРіР°РЅРёРєРё» главенствует Рё РІ технологиях отмывки печатных узлов РѕС‚ всевозможных РІРёРґРѕРІ загрязнений. РќР° смену токсичным Рё недружественным РїРѕ отношению Рє окружающей среде органическим растворителям РїСЂРёС…РѕРґСЏС‚ моющие составы РЅР° РІРѕРґРЅРѕР№ РѕСЃРЅРѕРІРµ.

Продолжение следует.

Литература

  1. Политехнический словарь / Редкол.: А. Ю. �шлинский и др. М.: Сов. Энцикл. 1989.
  2. Химическая энциклопедия: В 5 т. Т. 1 / Редкол.: �. Л. Кнунянц и др. М.: Сов. Энцикл., 1988.
  3. Салем Л. Чудесная молекула // Пер. с франц. М: Мир, 1982.
  4. ГОСТ 8420-74. Материалы лакокрасочные. Методы определения условной вязкости.
  5. Мусакин А. П., Рачинский Ф. Ю., Суглобо-ва К. Д. Оборудование для химических лабораторий. Л.: Химия, 1982.
  6. Барштейн Р. С, Кирилович В. П., Носовский Ю. Е. Пластификаторы для полимерных материалов. М.: Химия, 1982.
  7. Саундерс Дж. X., Фриш К. К. Химия полиуретанов // Пер. с англ. М.: Химия, 1972.
  8. http://www.urazaev.narod.ru
  9. Пат. РФ № 2072352. Уразаев В. Г., Архиреев В. П., Батдалов Ю. Р. Способ получения ^-^б-гексаметилен-ЗДЗ^З`-тетра-кис (2-оксиэтил)-бисмочевины. Приоритет от 10.08.1994.

www.tech-e.ru


Смотрите также