rozdzial 20.pdf

Rozdział XX: Rozpuszczalniki i ciecze specjalne

Rozdział XX

ROZPUSZCZALNIKI

I CIECZE SPECJALNE

Pod pojęciem cieczy specjalnych lub inaczej cieczy technolo-

gicznych, należy rozumieć wyodrębnione ciecze eksploatacyjne,

stosowane w przemyśle do różnych celów, które nie mieszczą się

w pojęciach: oleje smarne i oleje przemysłowe.

Do cieczy specjalnych najczęściej zalicza się następujące grupy

cieczy eksploatacyjnych:

q rozpuszczalniki, stanowiące indywidualne związki chemiczne,

np.: heksan, toluen, etylobenzen, ksylen lub stanowiące mie-

szaniny określonych grup węglowodorów, np.: rozpuszczalniki

aromatyczne, alifatyczne oraz inne mieszaniny związków che-

micznych,

q benzyny, w tym: benzyny lakiernicze, benzyny ekstrakcyjne,

benzyny apteczne,

q nafty, w tym: nafty oczyszczone,

q rozpuszczalniki do farb drukarskich,

q ciecze do specjalnych technologii obróbki metali,

q nośniki dla agrochemii,

q oleje luksowe,

q zmywacze, plastyikatory węglowodorowe i syntetyczne,

q oleje mineralne, w tym: oleje emulgujące, oleje procesowe, oleje

luksowe i inne,

q olejowe nośniki ciepła (ciecze grzewcze),

q oleje białe,

q natłustki i inne.

q dobrej stabilności chemicznej,

q braku reaktywności,

q braku działania korozyjnego,

q braku palności lub wysokiej temperatury zapłonu i samozapłonu,

q bezwodności,

q stabilnych właściwości izycznych (wg specyikacji),

q małej toksyczności,

q biodegradowalności,

q możliwości regeneracji,

q niskich kosztów użytkowania.

20.1 Klasyikacja rozpuszczalników

Wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje rozpuszczalników:

q jonizujące (dysocjujące, elektrolityczne) – ciecze polarne,

o dużej wartości stałej dielektrycznej, zbudowane z cząstek

o dużym momencie dipolowym, służące głównie do rozpusz-

czania związków (substancji), które w roztworach tworzą jony

(sole, kwasy, zasady i niektóre inne). Przykładami rozpuszczalni-

ków jonizujących mogą być: woda (H 2 O), ciekły amoniak (NH 3 ),

ciekły dwutlenek siarki (SO 2 ) i wiele innych;

q niejonizujące (niedysocjujące, nieelektrolityczne) – będące

organicznymi cieczami niepolarnymi, o małej wartości stałej

dielektrycznej, w ich skład wchodzą cząsteczki związków o ma-

łym momencie dipolowym. Najczęściej są to związki organiczne

(ale nie tylko). Nie powodują one dysocjacji elektrolitycznej roz-

puszczonych w nich substancji. Przykładami rozpuszczalników

niejonizujących mogą być węglowodory, np.: benzen, toluen,

ksylen i inne;

q pośrednie – ciecze polarne, o pośrednich wartościach stałej

dielektrycznej, zbudowane z cząstek o pośrednim momencie

dipolowym, np.: alkohol metylowy, alkohol etylowy, eter diety-

lowy, octan etylu i inne.

W praktyce stosuje się liczne klasyikacje rozpuszczalników, wg

różnych cech: izycznych, chemicznych i użytkowych. Za podsta-

wowe można uznać klasyikacje według:

q cech izycznych: gęstość, temperatura wrzenia, temperatura za-

płonu, lepkość, zdolność rozpuszczania określonych substancji,

temperatura krzepnięcia lub krystalizacji i inne,

q budowy chemicznej i składu chemicznego: węglowodory, estry,

etery, alkohole, ketony, oraz heterozwiązki siarki, azotu, tlenu,

fosforu, chloru itp.,

q zastosowań w różnych dziedzinach przemysłu: rozpuszczalniki

i rozcieńczalniki lakiernicze, zmywacze, plastyikatory, ciecze

technologiczne itp.,

q cech użytkowych, związanych z bezpieczeństwem i ochroną

środowiska: niepalne, tworzące mieszaniny wybuchowe, tok-

syczne i nietoksyczne, biodegradowalne itp.

Rozpuszczalnik – substancja tworząca jednorodny układ

(roztwór) z substancjami w niej rozpuszczonymi. W przypadku

jednorodnej mieszaniny dwóch cieczy, jest to składnik roztworu,

który znajduje się w nadmiarze.

Rozpuszczalniki są ważną grupą przemysłowych cieczy specjal-

nych. Na ogół są to substancje ciekłe w warunkach stosowania,

przeznaczone do otrzymywania roztworów w wielu procesach

przemysłowych, np.: przy sporządzaniu mieszanin cieczy i ciał

stałych, ekstrakcji, mycia części itp. Od rozpuszczalników, obok

odpowiednich do zastosowań właściwości rozpuszczających, wy-

maga się wielu innych specyicznych właściwości, zależnych od

stosowanego procesu lub innych przeznaczeń, które nie zawsze

jednocześnie są możliwe do spełnienia. Dobór odpowiedniego

rozpuszczalnika jest ściśle uzależniony od właściwości substancji

rozpuszczanej i warunków stosowania. W niektórych przypadkach,

ze względu na zastosowania, spośród rozpuszczalników, wyróżnia

się: rozcieńczalniki (diluenty), zmywacze i inne.

W zastosowaniach technicznych od rozpuszczalników wymaga

się między innymi:

q czystości, klarowności i odpowiedniej barwy (na ogół bezbarw-

ności),

q odpowiedniej lotności, z małą pozostałością po odparowaniu,

q lepkości odpowiedniej do zastosowań,

Tabela 20.1 Podstawowy podział rozpuszczalników wg budowy chemicznej (we wzorach strukturalnych przedstawiających budowę chemiczną

łańcuchów węglowodorowych pominięto atomy wodoru, związane z atomami węgla)

Przykład

Klasa

Grupa

Nazwa

Wzór sumaryczny

Budowa chemiczna

n–parainy

n–heptan

C 7 H 16

C–C–C–C–C–C–C

i–parainy 2–metyloheksan

C 7 H 16

C–C–C–C–C–C

oleiny

2–penten

C 5 H 10

C–C=C–C–C

alkiny

2–pentyn

C 5 H 8

C–C=C–C–C

Węglowodory

CH 2

/ \

CH 2 CH 2

I I

CH 2 CH 2

\ /

CH 2

nafteny

cykloheksan

C 6 H 12

aromatyczne

toluen

C 7 H 8

C 6 H 5 . CH 3

terpeny

p–cymen

C 10 H 16

–

inne

mieszaniny

węglowodorów

benzyny

–

alkohole

etanol

C 2 H 6 O

C–C–O–H

ketony

aceton

C 3 H 7 O

C–C–C

estry

octan etylu

C 4 H 8 O 2

C–C–O–C–C

Zawierające tlen

etery

eter dietylowy

C 4 H 10 O

C–C–O–C–C

glikole

glikol etylenowy

C 2 H 6 O 2

H–O–C–C–O–H

kwasy organiczne kwas octowy

C 2 H 4 O 2

CH 3 –C=O

O–H

fenole

fenol

C 6 H 6 O

C 6 H 5 . OH

inne rozpuszczalniki roślinne tłuszcze (glicerydy)

–

aminy alifatyczne dietyloamina

C 4 H 11 NH

C–C–N–C–C

aminy aromatyczne anilina

C 6 H 7 NH 2

C 6 H 5 · NH 2

aminy cykliczne

pirydyna

C 5 H 5 N

Inne heterozwiązki

nitrozwiązki

nitrometan

CH 3 O 2 N

C–N=O

chlorowco–

pochodne

trichlorometan

CHCl 3

H–C–Cl

związki siarki

tiofen

C 4 H 4 S

HC–CH

II II

HC CH

\ /

Inne

woda

H 2 O

H–O–H

ditlenek węgla

CO 2

O=C=O

20.2 Budowa chemiczna i podstawowe właściwości roz-

puszczalników

także udział poszczególnych składników w gotowym rozpusz-

czalniku.

Rozpuszczalniki znajdują szerokie zastosowanie w następują-

cych procesach:

q do mycia i odtłuszczania części (elementów elektroniki i optyki,

detali metalowych po obróbce, czyszczenia tekstyliów itp.),

O przydatności rozpuszczalników do określonych zastosowań

decyduje ich skład chemiczny – budowa cząstek związków che-

micznych wchodzących w ich skład, a w przypadku mieszanin,

2 XX

Rozdział XX: Rozpuszczalniki i ciecze specjalne

q jako środki do ekstrakcji w wielu procesach stosowanych w prze-

myśle: spożywczym, farmaceutycznym, kosmetycznym itp.,

q jako surowce do otrzymywania innych wyrobów (farby, lakiery,

środki adhezyjne, tworzywa sztuczne, elastomery itp.),

q jako nośniki: leków, środków ochrony roślin itp.

Z punktu widzenia budowy chemicznej rozpuszczalniki mogą

być dzielone na rodzaje i grupy, wyszczególnione w tabeli 20.1.

Istnieje wiele innych podziałów wg budowy chemicznej związków,

wchodzących w skład rozpuszczalnika.

Podstawowe charakterystyki poszczególnych grup rozpuszczal-

ników oraz ich główne zastosowania, przedstawiono w tabeli 20.2.

20.3 Metody badań rozpuszczalników i cieczy

specjalnych

Rozpuszczalniki i inne ciecze specjalne, w wielu przypadkach

są badane specjalnymi metodami i oceniane wg specyicznych

wymagań. Ich charakterystyki wymagają stosowania specjali-

Tabela 20.2 Podstawowe właściwości i zastosowania poszczególnych grup rozpuszczalników

Grupa

Podstawowe właściwości

Główne zastosowania jako rozpuszczalniki

n-parainy,

n-alkany

Węglowodory nasycone, prostołańcuchowe, o ogólnym wzorze C n H 2n+2 .

Występują w ropie naftowej i gazie ziemnym, z których są otrzymywane.

Cechuje je bierność chemiczna. Parainy o liczbie atomów węgla 5…14 są

cieczami. Nietoksyczne.

Jako czyste związki lub jako mieszaniny są stosowane po-

wszechnie jako bardzo dobre lotne rozpuszczalniki.

i-parainy,

i-alkany

Węglowodory nasycone o łańcuchach rozgałęzionych, ogólnym wzorze

C n H 2n+2 . Obok n-parain występują w ropie naftowej i gazie ziemnym, z

których są otrzymywane. Cechuje je bierność chemiczna. i-Parainy o licz-

bie atomów węgla 4-15 są cieczami. Mają niższe temperatury krzepnięcia

niż parainy. Nietoksyczne.

Jako czyste związki lub jako mieszaniny z innymi i–parai-

nami są stosowane powszechnie, jako bardzo dobre lotne

rozpuszczalniki.

oleiny,

alkeny

Węglowodory nienasycone, z jednym wiązaniem podwójnym, prostołań-

cuchowe lub o łańcuchach rozgałęzionych, o ogólnym wzorze C n H 2n . Są

nietrwałe, łatwo ulegają utlenianiu w miejscu podwójnego wiązania. Są

reaktywne oraz wykazują skłonność do polimeryzacji, tworząc żywice.

Ograniczone zastosowanie jako rozpuszczalniki, ze wzglę-

du na dużą reaktywność. W niektórych rozpuszczalnikach

występują jako zanieczyszczenia.

alkiny

Węglowodory nienasycone, z jednym wiązaniem potrójnym, prostołań-

cuchowe lub o łańcuchach rozgałęzionych, o ogólnym wzorze C n H 2n-2 . Są

nietrwałe, łatwo ulegają utlenieniu w miejscu potrójnego wiązania. Są

reaktywne oraz wykazują skłonność do polimeryzacji, tworząc żywice.

Ograniczone zastosowanie jako rozpuszczalniki, ze wzglę-

du na dużą reaktywność. W niektórych rozpuszczalnikach

występują jako zanieczyszczenia.

nafteny,

cykloparainy,

cykloalkany

Węglowodory nasycone, zawierające w cząsteczce przynajmniej jeden

pierścień węglowy, o ogólnym wzorze C n H 2n . Występują w ropie naftowej,

z której są otrzymywane. Cechuje je bierność chemiczna. Nietoksyczne.

Jako czyste związki lub jako mieszaniny z parainami są

stosowane powszechnie jako rozpuszczalniki.

areny

(aromaty)

Węglowodory pierścieniowe, zawierające w cząsteczce przynajmniej

jeden pierścień aromatyczny, o specyicznej budowie i właściwościach.

Mało reaktywne. Do pierścienia aromatycznego mogą być przyłączone

łańcuchy parainowe, otrzymywane z ropy naftowej, uznawane jako

szkodliwe. Najprostszy węglowodór aromatyczny – benzen jest uznawa-

ny jako kancerogenny i bardzo toksyczny.

Jako czyste związki lub jako mieszaniny z parainami są

stosowane jako bardzo dobre rozpuszczalniki. Stosowanie

aromatów i ich mieszanin z innymi węglowodorami, ze

względu na toksyczność jest ograniczane.

terpeny

Węglowodory nienasycone o ogólnym wzorze (C 10 H 16 ) n , gdzie: n = 1; 1,6;

2... oraz ich pochodne tlenowe (tzw. kamfory), głównie otrzymywane

z roślinnych olejków eterycznych, ale również w procesach syntezy. Wy-

różnia się wiele grup tego typu związków. Nierozpuszczalne w wodzie,

natomiast dobrze rozpuszczane w węglowodorach, alkoholach, eterach.

Środki zapachowe i rozpuszczalniki. Terpeny są głównym

składnikiem ter-pentyny, stosowanej jako rozpuszczalnik

farb i lakie-rów oraz do innych celów.

benzyna

Mieszanina węglowodorów parainowych, naftenowych i aromatycz-

nych, otrzymywana jako frakcja ropy naftowej lub z innych procesów

przetwórczych. W zależności od przeznaczenia jest to frakcja, o zakresie

destylacji mieszczących się w przedziale temperatur 30…220 ° C. Do za-

stosowań przemysłowych często z benzyną są usuwane węglowodory

aromatyczne. Benzyny specjalne, o wąskim zakresie destylacji są znane

jako: eter naftowy, benzyna apteczna, benzyna ekstrakcyjna i inne.

Rozpuszczalniki tłuszczów, zmywacze, lotne składniki farb

i lakierów.

nafta

Mieszanina węglowodorów parainowych, nafte-nowych i aromatycz-

nych, otrzymywana jako frakcja ropy naftowej. W zależności od prze-

znaczenia jako frakcja, o zakresie destylacji mieszczących się w przedziale

temperatur 140…360 ° C. Do zastosowań przemysłowych, często z nafty

są usuwane węglowodory aromatyczne.

Rozpuszczalniki tłuszczów, zmywacze, lotny składnik farb

i lakierów.

alkohole

Grupa związków chemicznych, pochodnych, węglowodorów, w których

do cząsteczek parain lub naftenów jest przyłączona jedna lub więcej

grup –OH. Wyróżnia się alkohole alifatyczne – pochodne parain oraz

alkohole aromatyczne – pochodne aromatów. Mają charakterystyczny

zapach i smak. Większość alkoholi jest trująca. Małocząsteczkowe alkoho-

le są dobrze rozpuszczalne w wodzie.

Szerokie zastosowanie w przemyśle jako bardzo dobre

rozpuszczalniki, składniki paliw silnikowych oraz jako

reagenty w przemyśle chemicznym. Alkohol etylowy (eta-

nol) jest stosowany w składzie środków spożywczych.

ketony

Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, które w czą-

steczce zawierają grupę R 1 R 2 –C=O. Ze względu na rodzaj podstawników

R 1 , R 2 , wyróżnia się ketony alifatyczne i aromatyczne oraz mieszane.

Szerokie zastosowanie w przemyśle jako bardzo dobre

rozpuszczalniki (np. aceton), środki zapachowe oraz jako

reagenty w przemyśle chemicznym.

estry

Grupa związków chemicznych, pochodnych, które w cząsteczce zawiera-

ją jedną lub więcej grup:

R 1 –C = O

O – R 2

Pochodne kwasów organicznych i alkoholi i fenoli (estry organiczne)

lub kwasów nieorganicznych i alkoholi lub fenoli (estry nieorganiczne).

Otrzymywane w procesie estryikacji, polegającym na reakcji między

kwasami i alkoholami lub fenolami, poprzez odszczepienie cząsteczki

wody. Wyróżnia się monoestry, diestry, poliestry, w zależności od liczby

grup karboksylowych w cząsteczce estru.

Szerokie zastosowanie w przemyśle jako bardzo dobre

rozpuszczalniki (np. octan etylu), środki zapachowe

i smakowe, jako reagenty w przemyśle chemicznym, jako

składniki farb i lakierów oraz jako plastyikatory, ostatnio

także jako paliwa do silników diesla.

Tabela 20.2 Podstawowe właściwości i zastosowania poszczególnych grup rozpuszczalników (c.d ze strony XX-3)

Grupa

Podstawowe właściwości

Główne zastosowania jako rozpuszczalniki

etery

Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w któ-

rych cząsteczce jest przynajmniej jedna grupa –C–O–C–. W przypadku

większej liczby grup –C–O–C– w cząsteczce zwiazki takie są nazywane

polieterami. Są to substancje trwałe, obojętne chemicznie o charaktery-

stycznym zapachu.

Szerokie zastosowanie w przemyśle jako bardzo dobre

rozpuszczalniki (np. eter etylowy, anizol), środki zapa-

chowe, składniki olejów syntetycznych oraz jako składniki

farb i lakierów.

glikole

Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, alkohole,

w których cząsteczce są dwie grupy –OH. Dobrze rozpuszczalne w wo-

dzie. Substancje otrzymywane z glikoli, stanowiące produkty ich konden-

sacji, są nazywane poliglikolami.

Szerokie zastosowanie w przemyśle rozpuszczalniki (np.

glikoletylowy), składniki płynów chłodzących, olejów

syntetycznych oraz farb i lakierów.

kwasy

organiczne

Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których

cząsteczce jest przynajmniej jedna grupa karboksylowa –C=O

Małocząsteczkowe kwasy organiczne są dobrze rozpuszczalne w wodzie.

Ograniczone zastosowanie w przemyśle jako rozpuszczal-

niki oraz jako składniki środków spożywczych.

fenole

Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których

cząsteczce do pierścienia aromatycznego jest przyłączona grupa –OH.

Niektóre fenole są rozpuszczalne w wodzie, dobrze rozpuszczalne w alko-

holach i eterach. Mają charakterystyczny zapach i są trujące.

Ze względu na zapach i właściwości trujące, bardzo ogra-

niczone zastosowanie jako składniki rozpuszczalników

oraz innych produktów (inhibitory utlenienia).

tłuszcze

(glicerydy)

Grupa związków chemicznych, estrów glicerolu i kwasów organicznych

(kwasów tłuszczowych nasyconych lub nienasyconych) pochodzenia

zwierzęcego (z dużą zawartością kwasów nasyconych) lub roślinnego (z

dużą zawartością kwasów nienasyconych).

Składniki natłuszczające niektórych rodzajów rozpusz-

czalników, stosowane do wyrobu mydeł, świec oraz jako

pokosty i w wielu innych zastosowaniach przemysłowych

i spożywczych.

aminy

Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których

cząsteczce jest przynajmniej jedna grupa –NH 2 . Wyróżnia się aminy:

alifatyczne, cykliczne, aromatyczne, w zależności od tego, do jakiego

węglowodoru jest podstawiona grupa –NH 2 . Słabo rozpuszczalne w wo-

dzie lub w ogóle nie rozpuszczalne; dobrze rozpuszczalne w niektórych

rozpuszczalnikach organicznych.

Ze względu na zapach i właściwości trujące, bardzo ogra-

niczone zastosowanie jako składniki rozpuszczalników

oraz innych produktów (inhibitory utlenienia).

nitrozwiązki

Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których

cząsteczce jest przynajmniej jedna grupa nitrowa –NO 2 .

W składzie rozpuszczalników ograniczone zastosowanie

jako inhibitory korozji.

chlorowco-

pochodne

Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których

cząsteczce jest przynajmniej jeden atom chlorowca (F, Cl, I). Są to związki

o małej reaktywności, nierozpuszczalne w wodzie.

Doskonałe rozpuszczalniki, o ograniczonym zastosowa-

niu, ze względu na reakcję z ozonem, w procesie tworze-

nia tzw. dziury ozonowej. Składniki płynów gaśniczych

oraz jako czynnik chłodzący w układach chłodzenia.

związki siarki

Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których

cząsteczce jest przynajmniej jeden atom siarki (S). Wyróżnia się wiele

grup związków siarki: merkaptany (zawierające grupę (–SH) disiarczki

zawierające grupę (–C–S–S–C–) i wiele innych. Charakteryzują się nie-

przyjemnym intensywnym zapachem. W większości są trujące.

Ograniczone zastosowanie w składzie rozpuszczalników,

jako inhibitory korozji.

woda Substancja powszechnie występująca w przyrodzie.

Stosowana jako rozpuszczalnik wielu substancji oraz jako

składnik nowoczesnych rozpuszczalników (farby i lakiery)

oraz środków myjących w postaci roztworów lub emulsji.

ditlenek węgla

W normalnych warunkach jest to bezbarwny i bezwonny gaz, o gęstości

względem powietrza 1,53. Temperatura sublimacji wynosi –78,5°C, a tem-

peratura wrzenia (przy ciśnieniu 5,3 barów) – 56,6°C. Nie jest substancją

toksyczną, lecz w dużym stężeniu działa dusząco, w rezultacie zmniejsze-

nia stężenia tlenu. Pod zwiększonym ciśnieniem dobrze rozpuszcza się

w wodzie (woda sodowa), częściowo tworząc kwas węglowy. Ditlenek

węgla, przy odpowiednio wysokim ciśnieniu, przechodzi w tzw. stan

nadkrytyczny.

W postaci nadkrytycznej jest stosowany jako nowocze-

sny ekstrahent, rozpuszczalnik do farb i lakierów, środek

odtłuszczający oraz zmywacz. W handlu jest dostarczany

w postaci skroplonej (w butlach) lub w postaci stałej jako

tzw. suchy lód.

stycznych pojęć i terminów. Niektóre właściwości są oceniane tymi

samymi metodami, które są stosowane w badaniach przetworów

naftowych.

q temperatura palenia,

q temperatura zapłonu w tyglu zakrytym,

q temperatura płynięcia,

q temperatura krystalizacji,

q temperatura mętnienia,

q działanie korodujące na metale,

q zawartość siarki,

q współczynnik załamania światła,

q napięcie powierzchniowe,

q napięcie przebicia,

q zawartość wody,

q zawartość zanieczyszczeń mechanicznych,

q współczynnik załamania światła,

q biodegradowalność,

q toksyczność.

20.3.1 Podstawowe metody badań

Do oceny jakości rozpuszczalników i cieczy specjalnych, których

zasadniczymi składnikami są węglowodory, stosuje się metody

znormalizowane, przeznaczone do badań paliw i innych przetwo-

rów naftowych, są to między innymi:

q gęstość w temperaturze 15°C lub 20°C,

q barwa,

q wygląd,

q skład frakcyjny,

q prężność par, w różnych temperaturach,

q lepkość kinematyczna w temperaturach: 40°C i 100°C, ale nie-

kiedy i w innych,

q lepkość dynamiczna,

q temperatura zapłonu w tyglu odkrytym,

20.3.2 Specyiczne metody badań

Specyiczne metody badań rozpuszczalników i cieczy specjal-

nych są stosowane głównie do oceny:

4 XX

Rozdział XX: Rozpuszczalniki i ciecze specjalne

q zdolności do rozpuszczania,

q lotności,

q składu chemicznego i zawartości zanieczyszczeń.

rozpuszczalniki węglowodorowe. KBI jest wyrażany jako objętość

w mililitrach, rozpuszczalnika węglowodorowego, która w tem-

peraturze 25°C, może być dodana do wzorcowego roztworu ży-

wicy kauri, rozpuszczonej w czystym n-butanolu (400g żywicy

w 2 000g butanolu), bez wypadnięcia z roztworu śladów żywicy.

Oznaczanie jest wykonywane metodą znormalizowaną w ASTM

D 1133.

Skalę KBV określają dwa rozpuszczalniki wzorcowe:

q KBV = 40, dla mieszaniny 75/25 n-heptanu i toluenu,

q KBV = 105, dla czystego toluenu.

KBV jest bardzo ważną cechą rozpuszczalnika, deiniującą jego

charakter. Im większa wartość wskaźnika kauri-butanol, tym lepsza

ogólna zdolność rozpuszczania. Wskaźnik kauri-butanol znajduje

zastosowanie do oceny rozpuszczalności różnych żywic i gum.

Zdolność rozpuszczania jest zależna od składu rozpuszczalnika

i zwiększa się wraz z zwiększeniem zawartości węglowodorów aro-

matycznych – na ogół, im większa zawartość aromatów, tym więk-

sza wartość KBV; KBV jest bardziej precyzyjny i lepiej charakteryzuje

rozpuszczalnik, niż punkt anilinowy.

Punkt anilinowy jest to najniższa temperatura, wyrażana w: °C,

°F, K, w której równe objętości aniliny i badanego produktu są cał-

kowicie mieszalne w warunkach znormalizowanych. Punkt anilino-

wy jest podstawowym parametrem charakteryzującym zdolność

rozpuszczalników pod względem zdolności rozpuszczania. Jest

stosowany głównie w przypadku rozpuszczalników naftowych.

Oznaczanie punktu anilinowego jest wykonywane metodą ręczną

lub automatyczną. Zasadniczą część ręcznego aparatu do oznacza-

nia punktu anilinowego przedstawia rys. 4.70.

Wartości punktu anilinowego (°C) dla przykładowo wybranych

rozpuszczalników, podano poniżej:

q toluen 9,

q rozpuszczalniki węglowodorowe 41…81,

q rozpuszczalniki aromatyczne 9…16,

q benzyna lakowa 56…67,

q benzyna ekstrakcyjna 58…65,

q nafta oczyszczona z małą zawartością aromatów 64…78,

q parainowe oleje mineralne 93…117,

q plastyikatory węglowodorowe na bazie aromatów 25…45,

q plastyikatory węglowodorowe z dużą zawartością

aromatów

Parametry charakteryzujące zdolność do rozpuszczania

Parametry te mają zasadnicze znaczenie przy ocenie przydat-

ności rozpuszczalnika do określonych zastosowań, zaliczają się do

nich:

Wskaźnik Bondinga (HBI) jest to parametr charakteryzujący

energię wiązania między cząsteczkami rozpuszczalnika; energia ta

wynika z wiązania wodorowego. Wartości HBI są podawane w jed-

nostkach MPa 0,5 lub (kaloria/cm 3 ) 0,5 . Wiązanie wodorowe (mostek

wodorowy) jest to specyiczne wiązanie chemiczne występujące

wewnątrz cząsteczek lub pomiędzy cząsteczkami tego samego

rodzaju. W wiązaniu tym uczestniczy proton pozbawiony elektro-

nów (związany z innym atomem) i inny atom elektroujemny, tj.

tlen, luor, azot. W wyniku wiązań wodorowych powstają asocjaty,

np. cząsteczki wody połączone w cząsteczki podwójne, potrójne

itd. Wiązanie wodorowe dotyczy głównie rozpuszczalników tleno-

wych. Węglowodory nie tworzą wiązań wodorowych.

HBI jest jednym z parametrów rozpuszczalności, wykorzysty-

wanym do przewidywania zdolności do mieszania rozpuszczalnika

i substancji rozpuszczonej.

Wskaźnik rozpuszczalności Hansena (HSI) jest to jeden

z parametrów oceny rozpuszczalników, pod względem zdolności

rozpuszczania. Parametr ten jest obliczany na podstawie izycznych

właściwości rozpuszczalnika (masa cząsteczkowa, gęstość, tempe-

ratura wrzenia).

Wskaźnik rozpuszczalności Hansena jest stosowany do oceny

zdolności do rozpuszczania wszystkich typów rozpuszczalników;

jest szczególnie przydatny do oceny zdolności rozpuszczania

przede wszystkim niepolarnych rozpuszczalników węglowodoro-

wych i naftowych. Im większa wartość HSI, tym większa zdolność

rozpuszczania. Istnieje specjalna skala rozpuszczalności, oparta na

wskaźniku rozpuszczalności Hansena.

Typowe wartości dla wybranych grup rozpuszczalników, poda-

no poniżej:

q parainy i i-parainy 7,4

q alkeny 7,6

q nafteny 7,8

q aromaty 8,5

q octany 8,7

q ketony 8,8

q glikol etylenowy 9,0

q alkohole 11,0

Parametr rozpuszczalności Hildebranda (HSP) jest to miara

sił przyciągania między cząsteczkami rozpuszczalnika, które muszą

zostać przezwyciężone podczas rozpuszczania polimeru lub innej

substancji. Może on zostać obliczony na podstawie znajomości

ciepła odparowania rozpuszczalnika.

Parametr rozpuszczalności Hildebranda jest użyteczny do prze-

widywania zdolności do mieszania rozpuszczalnika i substancji

rozpuszczonej. Na ogół jest stosowany wraz z innymi parametrami

rozpuszczalności (indeks wiązania wodorowego, polarność cząst-

kowa), podczas opracowywania map rozpuszczalności polimerów,

a także do oceny przydatności rozpuszczalników do ekstrakcji ole-

jów z nasion roślin.

Została opracowana skala rozpuszczalności wg Hildebranda.

Jednostką, w której podawane są wartości tej skali jest: MPa 0,5 lub

(kaloria/cm 3 ) 0,5 . Wartości parametru rozpuszczalności Hildebranda,

w (kaloriach/cm 3 ) 0,5 , dla przykładowo wybranych rozpuszczalni-

ków, podano poniżej:

q benzyna lakowa 7,80

q benzyna ekstrakcyjna 7,00…7,60

q rozpuszczalniki aromatyczne 8,70…8,90

q nafta oczyszczona (bez aromatów) 7,60

Wskaźnik kauri-butanol, punkt butanolowy (KBV lub KBI),

jest to znormalizowana miara zdolności rozpuszczania przez

42…77,

q plastyikatory węglowodorowe z małą zawartością

aromatów 110.

Znajomość punktu anilinowego pozwala przewidzieć działanie

rozpuszczalnika na elastomery. Im niższy punkt anilinowy, tym

większa skłonność rozpuszczalnika do spęczniania gum.

W niektórych przypadkach jest oznaczany tzw. mieszany punkt

anilinowy (patrz p. 4.16).

Polarność cząstkowa jest to parametr charakteryzujący

oddziaływanie sił międzycząsteczkowych w rozpuszczalniku. Po-

larność cząstkowa jest obliczana na podstawie innych stałych i-

zycznych, podobnie jak stała dielektryczna, jest to miara udziału sił

międzycząsteczkowych między dipolami. Jednostkami polarności

cząstkowej są MPa 0,5 lub (kaloria/cm 3 ) 0,5 . Jest to jeden z parametrów

określających zdolność rozpuszczania, stosowany przy opracowy-

waniu składu mieszaniny rozpuszczalników. Polarność cząstkowa

większości rozpuszczalników węglowodorowych wynosi zero.

Stopień rozcieńczania jest to miara tolerancji roztworu nitro-

celulozy w aktywnym rozpuszczalniku, na dodatek innego rozpusz-

czalnika (diluenta).

W przemyśle lakierniczym są stosowane trzy podstawowe

rodzaje rozpuszczalników: aktywne (estry i ketony), utajone (al-

kohole) i diluenty węglowodorowe. Stopień rozcieńczania określa

maksymalną ilość słabszego rozpuszczalnika (diluentu), wyrażoną

w % (m/m) lub % (V/V), zapewniającą zachowanie wymaganych

właściwości użytkowych. Parametr ten jest stosowany wyłącznie

w przypadku rozpuszczalników stosowanych do rozpuszczania

nitrocelulozy. Stopień rozcieńczania jest oznaczany metodą znor-

malizowaną.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: