Растворителями называются химические соединения, которые могут растворять различные вещества, то есть 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 вододисперсионных красок, грунтовок и лаков. Среди растворителей красок, эмалей и лаков наиболее общее распространение получили органические растворители. Все органические растворители, используемые в лакокрасочной промышленности по химической природе, можно разделить следующими шестью группами:
- 1) углеводороды – алифатические, алициклические, ароматические, а также нефтяные и терпиновые;
- 2) кетоны;
- 3) простые и сложные эфиры;
- 4) спирты;
- 5) галогенсодержащие растворители;
- 6) другие растворители.
Углеводородные растворители нашли широкое применение в лакокрасочной промышленности из-за своей низкой стоимости и общей доступности.
К этой группе растворителей относятся граничные углеводороды алифатического ряда (парафины или алканы), алициклические углеводороды и ароматические углеводороды.
Углеводородные растворители получают из сухого перегона древесины и каменного угля, также из сланцевого бензина, из нефти и нефтяного газа.
Сейчас 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 разнообразного химического строения.
Алифатические углеводороды – в лакокрасочной промышленности находят применение прежде парафины.
За рубежом широкое применение нашли изопарафины, потому что 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 обладают органическим применением в производстве и технологии нанесения лакокрасочных покрытий, хотя и обладают более высокой растворимой способностью, чем алифатические растворители, и меньшей токсичностью в отличие от ароматических.
Главным природным источником получения этих растворителей является нефть. Алициклические растворители достаточно широко используются в производстве синтетических волокон, резни, типографских красок. .Главным применением в качестве растворителя получил циклогексан, применяемый для растворения этилцеллюлозы, масел и жиров, восков и каучуков.
Ароматические углеводороды – наиболее обширная группа углеводородных растворителей, производимых химической промышленностью.
В настоящее время ароматические углеводороды получают преимущественно из нефтяных фракций методами каталитического риформинга и пиролиза, а также значительно в меньшей степени при переработке каменного угля.
Отечественной промышленностью выпускаются практически все ароматические растворители.
Ароматические растворители имеют более высокую растворимую способность по сравнению с другими углеводородными растворителями и в качестве компонентов состава относятся к большинству смесевых растворителей.
К ароматическим растворителям относятся: бензол, толуол и ксилол, изопропилбензол, сольвент, тетралин и декалин.
Нефтяными растворителями считаются фракции нефти, получаемые в результате перегона и состоящие из смесей индивидуальных углеводородов (парафиновых, нафтеновых, ароматических).
Для характеристики нефтяных растворителей, объединяемых термином «нафроз» (нефтяной растворитель), используются признаки, характеризующие их углеводный и фракционный состав; последние проявляют главные физико-химические характеристики растворителей.
Указываются также и другие параметры, такие, например, как температура вспышки.
Различаются следующие типы нефтяных растворителей по их углеводородному составу:
Нафроз-3 – растворители смешанного состава, в которых присутствуют углеводороды всех групп (но более 50% массовой доли углеводородов каждой из групп).
Нафроз-А – растворители из преимущественно алифатических углеводородов с пониженным содержанием ароматических углеводородов (не более 2,5%).
Нафроз-I – изопарафиновые растворители.
Нафроз-П – парафиновые, состоящие из более 50% массовой доли парафиновых углеводородов.
Нафроз-Н – преимущественно из 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 осадка своих компонентов;
- коррозионная агрессивность (проявляется наличием в растворителях серных соединений);
- стабильность качества нефтяных растворителей, характеризующаяся их гарантийным сроком годности.
Примерами нефтяных растворителей являются: бензины, уайт-спирит, гексановые и гептановые растворители.
Терпеновые углеводороды являются одним из давно известных классов растворителей растительного происхождения.
К их составу относятся природные и синтетические углеводороды.
Терпени содержатся в эфирных маслах цветов, листьях разных растений, в природных смолах (бальзамах), в хвое и древесине хвойных деревьев (сосны, елки, пихты, можжевельника, лиственницы).
К числу широко применяемых терпиновых растворителей относятся скипидар, дипентен, сосновое масло (пайнойль), изопропилтолуол.
Кетоны являются растворителями большинства пленкообразующих веществ.
В лакокрасочной промышленности используются алифатические и циклические кетоны.
Из алифатических граничных кетонов широкое использование имеют: ацетон, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, диизобутилкетон, диацетоновый спирт.
Основным преимуществом алифатических кетонов является высокая способность к растворению и относительно малая токсичность.
Из циклических кетонов нашли назначение циклогексанон и метилциклогексанон.
Они обладают более высокой токсичностью, чем алифатические кетоны.
К простым эфирам относятся производные одноатомных и двухатомных (гликолей) спиртов и циклические соединения.
Из производных одноатомных алифатических спиртов находят назначение диэтиловый и дибутиловый эфиры.
Наибольший интерес представляют собой моноалкиловые эфиры этиленгликоля – целозольвы и диэтиленгликоля – карбитолы.
Сложные эфиры – самый распространённый класс органических растворителей, имеющих большое 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).
Другие эфиры (кислот молочной – лактаты, масляной – бутираты, муравьиной – формиаты) нашли ограниченное применение, в том числе при их достаточно высокой стоимости.
Формиаты из-за сильного омывания и высокой токсичности в настоящее время почти не используются.
Спирты тоже получили широкое применение в качестве растворителей.
Более всего 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 разных отраслях промышленности.
Самым распространенным из спиртов среди растворителей является этанол – его мировой объем потребления в этом качестве почти достигает 4 млн тонн в год.
Другими популярными растворителями являются метанол и изопропанол с объемами 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;
- очисник;
- розчинник у виробництві споживчої продукції;
- аерозольний розчинник.
Галогеноместные растворители (хлорметаны, хлорэтаны, фторхлорсодержащие растворители, водородные фторалканы) имеют наибольшее из растворимого качества, 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 лучшим испарением, чем большинство растворителей и более эффективны.
Их основным недостатком является очень высокая токсичность, но применение вносит не малый вклад в парниковый эффект и кислотные дожди, и по этой причине их относят к материалам, приводящим к разрушению озонового слоя атмосферы Земли. И за это понятно, что они пользуются очень большой нелюбовью экологов.
Растворители должны обладать свойством химической инертности по отношению к растворенному веществу, то есть не должны вступать в химическое взаимодействие с ним.
Растворители должны обладать низкой гигроскопичностью: даже при незначительном количестве воды их способность к растворению 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 достаточное проветривание помещений, а в крайних случаях применять защитные средства – перчатки и респираторы.
При работе с растворителями необходимо обратить внимание на их огнеопасность.
Подавляющее большинство органических растворителей представляют собой горючие жидкости, а смесь их испарений с воздухом при некоторой концентрации образует взрывоопасную смесь.
Поэтому в помещениях, где хранятся растворители и проводятся работы с ними, нужно строго соблюдать правила пожарной безопасности!