解读烃类溶剂的性能特点及其应用(下)

2018-10-29 16:51:36 51

四、烃类溶剂的应用

 

烃类溶剂广泛应用于工业及民用的各行业。它既可以当溶剂、稀释剂,又可以当助剂充分发挥产品效能,还可以在一些特的化学反应中作介质和热载体。

在工业上使用的用来除去污垢的化学或生物制剂统称为工业清洗剂(常见的工业清洗剂有:船舶冷却器清洗剂、甲板清洗剂、皮革光亮清洗剂、碳钢件除油清洗剂、模具清洗剂、五金件除蜡清洗剂、铜件清洗剂、光学清洗剂、颜料件除油清洗剂、路板铜点除氧化清洗剂、铁板除锈清洗剂、清洗机专用清洗剂)。工业清洗剂的成分和用途不同于民用的清洁剂如:洗洁精、洗手液等。工业清洗剂是指用于工业清洗作用的清洗剂。工业清洗剂是一个很大的范畴,而且用途广泛,种类繁多。工业清洗剂常用表面活性剂:阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂等,一般低泡沫清洗剂常用非离子表面活性剂。烃类工业清洗剂要求有强清洗效能,不损害物料表面,清洗后不留油斑。通常采用饱和烃类溶剂。这种溶剂能有效地除去各类油污,油脂及助焊树脂等。广泛用于金属及精密器件的清洗、电子器件装配以及维修保养中的清洗等。过去工业清洗中大量使用氯化溶剂,如二氯甲烷,三氯乙烯及四氯乙烯等。由于这些氯化溶剂有毒害性及低职业接触极限,被归类为危害性空气污染物。这类氯化溶剂将被不破坏臭氧层的烃类清洗剂彻底取代。

碳氢溶剂又称环保清洗剂,低粘度、清洗力强、防锈性能好,几乎没有芳香烃成份,对清洗污渍及各类树脂、油墨、铝、不锈钢、工业油脂等皆有极佳效果。其主要成份为高纯度烷烃碳氢化合物。碳氢溶剂是常用的干洗溶剂之一。所使用的碳氢溶剂仍然是由石油烃组成的产品,仍然是石油烃的混合物。高纯度碳氢溶剂是理想的化学反应用溶剂或载剂。这些碳氢溶剂在石油化工生产的聚合以及其他的化学反应中可用于制催化剂,也可用作反应物的载剂和热传输载体,甚至还可参与碳链的改性。

异构烷烃类、脱芳烃的饱和烃类、芳烃类和正构烷烃类溶剂分别可用于制聚烯烃、有机过氧化物、过氧化氢;也可作为聚丙烯酰胺乳化剂,还可在制备二异氰酸酯、发泡聚苯乙烯、环氧乙烷、抗氧化剂、油田污水处理添加剂的化学反应中用作溶剂、剂或发泡剂。

烃类溶剂用于家居装饰和装修用品、汽车护理用品、个人护理用品等均为家居用品。用于此领域的高品质烃类溶剂有:异构烃类溶剂、脱芳烃溶剂、环烷烃溶剂,可替代环保性能较低的传统溶剂,用于制亮光剂、亮光蜡、清洗剂、污点去除剂、皮革/鞋面保护剂、家居用杀虫剂、空气清新剂、车身亮光剂、挡风玻璃清洗剂、仪表板清洗剂和擦洗净手液等。用这些溶剂生产而成的气雾剂、粉剂、流质或糊状的产品性能优良,具有纯度高、香烃含量低、对皮肤、眼及呼吸系统刺激性低;挥发度适中,适合不同的应用需要;不会引起金属腐蚀或塑料包装变形;它们低表面张力使其具有良好润湿特性。

工业用的溶剂适于家庭去污用的溶剂,由于考虑安全性的问题,种类比较少。烃类溶剂的价格比较便宜,而且对油脂类的溶解性良好,是常用的溶剂。煤油是这类溶剂的代表,也是干洗剂的主要溶剂。此外,如石油醚,环己烷等主要作为擦掉衣服上的污斑使用。这类溶剂的共同缺点是易燃易爆,使用时要特别注意避免明火。氯化烃类溶剂也是常用的溶剂,特别是三氯乙烯和四氯乙烯等主要用于干洗机和其他洗涤用溶剂。这类溶剂虽然有不燃或难燃的特点,但其毒性比一般溶剂的大,特别是四氯化碳的毒性最强,家庭不宜使用。新近开发的1,1,1三氯乙烷是低毒性的溶剂,可代替三氯乙烯。它的缺点是和水分等共存时容易水解。氯化氟化烃类难燃、毒性低,是比较安全和稳定的溶剂,可作为洗涤溶剂,也可作为家庭用气雾剂的溶剂使用。由于它的气体在空气中大量扩散,增加紫外线的通过量,间接诱发皮肤癌症,因此,美国最近限制使用这类溶剂作为气雾剂的原料。由于这类溶剂的沸点限度比较低,作为洗涤溶剂使用时,可同其他溶剂混合,作为共沸点混合物使用,提高其去污效果。

烃类溶剂的另一重要应用领域为制备农药及植保化学品,生产中所用的溶剂和稀释剂为芳香烃溶剂及特殊性能的专用溶剂。用于农药及植保化学溶剂的性能要求是:对原药有好的溶解性;不易挥发;闪点不低于27°C,不易燃烧;粘度低,对人、畜毒性低,无刺激性;对植物无药害,对环境安全;货源丰富,价格适中。选择一种既符合某种液体制剂各项性能(如溶解性、挥发性、闪点、黏度、药害、毒性等)要求的理想溶剂是很困难的。如用二甲苯作农药乳油溶剂能满足溶解性、低粘度、药害低和毒性低的要求,但它蒸气压高、挥发性高、易燃烧;用植物油作农药油悬浮剂溶剂能满足低挥发性、高粘度、无药害和无毒性的要求,但目前在货源和价格上还难以和矿物油竞争。所以实践中常用混合溶剂,即一种主溶剂同一种助溶剂组合。烃类溶剂应用中要求有不同的溶解能力及不同的挥发速度。该溶剂也作上述产品的增效成分使用,其独特性能包括降低产品的挥发速度,增加附着力和润湿能力,从而增强农药的有效能力以及增强渗透入昆虫或树叶表层的能力;同时还对植物的蜡质表层有改善作用。

涂料行业对溶剂的环保性能要求高,同时还要求有较强的溶解能力和高的挥发速率。高纯度异构烷烃溶剂特别适合于生产低气味涂料,高碳芳香烃溶剂适用于各类高级涂料。溶剂型涂料是以有机溶剂为分散介质而制得的涂料。虽然溶剂型涂料存在着污染环境、浪费能源以及成本高等问题,但溶剂型涂料仍有一定的应用范围,还有其自身明显的优势。首先从性能比较来看,溶剂型涂料仍占有很大优势。溶剂型涂料对树脂的选择范围较广;在溶剂型涂料中,各类树脂几乎都可溶解在溶剂中,选择余地较宽。不同的树脂具有各自独特的性能,如聚氨酯具有优异的耐候及耐化学性、高光泽、耐磨性等,有机硅树脂具有极优秀的耐热性,可用作耐热、耐候涂料的基料。

工业粘合剂广泛的应用于建筑、包装、纺织、汽车、制鞋、电子及电工、书籍装订等。粘合剂的成分中有溶剂或稀释剂。不同的粘合剂系统,对溶剂及稀释剂有不同的要求。烃类溶剂中环己烷、脱芳己烷和其他的脱芳溶剂可用作粘合剂的稀释剂。两种聚合物在具有相容性的前提下相互紧密接触时,由于分子的布朗运动或链段的摆动可产生相互扩散现象。这种扩散作用是穿越胶黏剂被粘物的界面交织地进行的,结果导致界面的消失和过渡区的产生,从而形成牢固的接头。胶黏剂与粘接表面之间产生的吸附作用,可以是一种力单独起作用,也可以是几种力联合起作用。能否促使胶液与接合表面之间达到分子间的接触,是产生良好粘接强度的关键。工业胶水是胶粘剂的一种应用分类,工业上用于同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术,具有应力分胶粘剂布连续,重量轻,或密封,多数工艺温度低等特点。

 

五、烃类溶剂的发展

 

我国的烃类溶剂有普通型6#,9#120#140#180#200#等。由直馏汽油切割、酸碱精制、精密分馏制得。用作植物油的抽提溶剂、橡胶工业用溶剂、油漆工业用溶剂。无芳溶剂有6#70#120#160#,190#,200#,260#,经深度化学精制、磺化法脱芳、高活性吸附剂吸附、精密分馏制得。用于香料制造、油脂工业、橡胶工业、油漆工业、洗涤溶剂、医药溶剂等。低硫,低芳的烃类溶剂有沸程3060°C6090°C90120°C石油醚,用作化学试剂、医药溶剂、电子工业清洗剂以及橡胶、塑料、油脂、食品、香料的溶剂。也有一些企业生产普通油墨溶剂和高芳油漆、墨溶剂。我国的烃类溶剂品种少、类别不全、杂质含量高,不饱合烃含量高,其溴值都在0.1以上,而国外溶剂的溴值为(55010-3,大部分小于15×10-3,硫质量分数为0.012%0.02%,有些品种还无控制指标。因此有些溶剂色度偏深、气味大、对操作环境污染大。溶剂精制处理中深度加氢精制的手段少。随着环保要求的严格和精细化工、电子工业、家居用品、日用化学品对溶剂性能的要求提高,对高品质的溶剂需求日益增加,国内需要加快开发、生产高品质绿色环保溶剂,尽快改变这类溶剂主要依靠进口的局面。

我国烃类溶剂发展中需要解决的问题如下:按照国外常规烃类溶剂分类法,开发我国相应的品种、牌号;提高我国烃类溶剂脱杂质深度;逐渐扩大加氢精制的手段;加强溶剂回收,防治污染。原油中的轻馏分是烃类溶剂生产的主要原料。近年来,国民经济各行业对烃类溶剂的质量要求提高,品种和数量的需求增加,队烃类溶剂品种和质量踢出新的要求。世界烃类溶剂的主要生产厂商有壳牌化学、埃克森莫比尔化学、韩国SK等,类别和品种齐全,能适应各个行业的要求。韩国SK有基础烃类溶剂品种60个左右,经摸拟调合品种可扩展到200上,其年销售溶剂370kt/a

一个世纪以来,人类为适应社会和工业生产的需要,在化学领域取得了十分辉煌的进步,创造了巨大的业绩。但由于受传统发展观念的影响,一些化工企业向环境排放了大量的污染物,某些化学品被不加节制地滥用,给整个生态环境造成了非常严重的影响。如在涂料、胶粘剂、油漆、橡胶、化纤、医药及油脂等加工使用过程中需要使用大量的有机溶剂,此外在机械、电子和文具等精密仪器的清洗乃至于服务业如服装干洗过程中都要用到大量的各种溶剂,使用量最大、最常见的溶剂主要有石油醚、苯类芳香烃、醇、酮和卤代烃等。目前,这些有机溶剂绝大多数都是易挥发、有毒和有害的,这些溶剂在使用过程中相当大一部分经过挥发进入到空气中,在太阳光的照射下容易在地面附近形成光化学烟雾,导致并加剧人们的肺气肿、支气管炎,甚至诱发癌症病变。此外这些溶剂还会污染水体、毒害水生动物及影响人类的健康。因此,挥发性有机溶剂是造成大气污染的主要废气物之一。随着人们对环境的重视,需要寻找一种能够替代这类有机溶剂的没有(或尽可能少的)环境副作用的新型绿色溶剂。而绿色化学针对污染物的来源及特性通过设计新路线,寻找绿色替代化合物和原材料,选择高效催化剂等方面从源头上防止污染的产生,其中寻找绿色替代溶剂是绿色化学主要研发内容之一。随着环保要求的日益严格,一些破坏大气层的化学溶剂使用受到了限制,一些有毒害性及低职业接触极限的化学溶剂将被烃类溶剂取代。同时,随着工业的发和人民生活水平的提高,各种烃类溶剂产品需求量将会有很大增加。

 

六、结束语

 

在有机化学中大多数反应是在溶剂中进行的,溶剂在有机化学反应中的作用越来越受到重视,特别是在合成中如何有效的使用溶剂,已成为一个很重要的问题。一般可以把溶剂分为质子溶剂、极性非质子溶剂、非极性非质子溶剂三种。同一反应使用不同的溶剂,反应效果相差甚大。随着我国烃类溶剂产品绿色溶剂不但可以替代传统的有机溶剂而且能够为反应分子提供新的分子环境,使反应的选择性转化率得到改变和提高,使分离提纯等过程较容易进行,不久将来绿色溶剂将迎来一个更加繁荣的春天。

 

(收稿日期:2014-07-16)

                                                                                                                                                                                                                                                                                       以上摘自豆丁网

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