工業溶劑
廣義上亦包括起稀釋作用的液態物質。溶劑可以是單一組分,也可以是含兩種以上組分的混合物。按套用要求,可以是純度較高的化學試劑,也可以是工業粗製品。水是套用最廣的廉價又易得到的溶劑,芳烴、脂肪烴、鹵代烴、醇、醛、酮、醚、酯、胺、有機酸和有機硫化物等也是重要的工業溶劑(見表),它們可以通過天然物質如石油、煤等的初加工,也可通過有機合成獲得。早在19世紀就已發現由煤焦油所得的揮髮油可作橡膠的溶劑。隨著工業的發展,溶劑的種類和需求量日益增長,以美國為例,按生產量大小排列的50個工業化學品中,有一半屬於工業溶劑。 分類 按其用途可分為以下幾類:①塗料溶劑。用於塗料、顏料,一般選用溶解(或分散)力強、揮發速度快、毒性小的有機液體,如醇、醚、酯、酮和芳烴等。②農藥溶劑。許多農藥如殺蟲劑、除草劑、植物生長調節劑等大多以工業溶劑配製成農藥劑型,這類溶劑一般對人畜毒性要小,在土壤和農作物上擴散浸透力強,價格便宜,常用的是二甲苯等。③乾洗溶劑。這類溶劑對紡織物、纖維、毛、革等要有較強的除脂去污能力,揮發性強,無腐蝕,對人體毒性小,如脂肪烴、乙烯基氯代烴、礦油精等。有些溶劑雖溶解力強,但毒性大,不宜採用。目前乾洗業多採用氯代烴溶劑。④脫脂溶劑。用於清除金屬表面油脂和污垢(見金屬表面處理劑),要求脫脂力強,化學穩定性好,對人體毒性小。三氯乙烯,脂肪烴等是常用的脫脂溶劑。⑤反應溶劑。在化學反應中作為介質用,如高分子化工中溶液聚合用的溶液就是一種反應溶劑。一般要求分散性、溶解性好,熱穩定性高,傳熱性好,對設備無腐蝕,但具體要求隨反應而異。此外,化工中傳遞過程如萃取、結晶分離,石油煉製工業中芳烴抽提等採用的溶劑也屬於反應溶劑。溶劑的選擇參數 適宜的溶劑除了滿足針對特定用途所提出的要求外,下列參數是通常要考慮的。
① 沸點和凝固點 溶劑的使用溫度不能高於其沸點或低於凝固點,否則溶劑會汽化或凝固。
② 溶解度及溶解度參數 溶解度除依靠實驗方法測定外,也可按溶解度參數δ來判斷,
δ=(ΔE/V)½
式中(ΔE/V)是溶劑單位體積的蒸發內能,通常由實驗方法測得,對於多組分混合溶劑,δ值可用下式計算: 式中 δi為i組分的溶解度參數;φi為i組分的體積百分數。溶劑與溶質的溶解度參數值越接近,越易混合溶解,此原則特別對非極性和不含氫鍵的化合物,如油漆和樹脂的溶解度判斷十分有效。③ 共沸性質 套用混合溶劑時,組分間可能形成共沸物,即出現比純組分沸點降低或升高的現象,選擇時要考慮溶劑的共沸性質。此外,作為萃取劑,共沸劑使用以及考慮溶劑回收時,其共沸性質均十分重要。
④ 閃點和爆炸極限 溶劑的閃點和爆炸極限對防止火災和爆炸危險至關重要。所選溶劑閃點必須高於使用溫度,濃度必須在爆炸極限之外。
⑤ 生理學特性 有機溶劑可能被誤服或以蒸氣被吸入人體內,也可能通過皮膚、黏膜而進入人體。有的溶劑可通過人體代謝(如醋酸異戊酯)或直接排出(如環己烷);但有的會在體內積累(如苯胺),日久有損健康。因此,工作環境中溶劑蒸氣的含量不得超過允許濃度標準。