Файл: Методы анализа лакокрасочных материалов..pdf

парафиновые или нафтеновые. Ароматические углеводороды — бен­ зол, толуол, ксилол — широко используют в качестве растворителей и разбавителей для лаков и эмалей на основе эфиров целлюлозы, эпоксидных и алкидных смол. Основные свойства алифатических и ароматических углеводородов приведены в Приложении (табл.11).

Галогенсодержащие углеводороды. Хлорированные соединения ограниченно применяются в качестве растворителей лакокрасочных материалов, несмотря на то, что'они малогорючи. Хлорбензол при­ меняют для растворения перхлорвиниловых и поливинилхлоридных смол. Дихлорэтан хорошо растворяет жиры, каучуки и некоторые синтетические смолы. Метиленхлорид является заменителем огне­ опасных растворителей; он растворяет жиры, масла, хлоркаучуки, простые эфиры целлюлозы. Хлорированные соединения приме­ няются в смывочных составах, основным компонентом которых ча­ сто является метиленхлорид. Свойства наиболее употребляемых хлорированных углеводородов приведены в Приложении (табл. 12).

В связи с разработкой аэрозольных составов в последнее время нашли применение хлорфторсодержащие углеводороды. Раство­ ряющая способность хлорфторсодержащих углеводородов такая же, как хлорированных углеводородов.

Спирты. Гидроксильная группа в молекуле спиртов обусловли­ вает полярность и сильную гидрофильность этих веществ. Метило­ вый, этиловый и пропиловый спирты смешиваются с водой во всех соотношениях. Спирты являются весьма стабильными соединениями. Высшие члены гомологического ряда, такие, как бутиловые спир­ ты, улучшают розлив и предотвращают помутнение покрытий, при­ дают стабильность алкидно-мочевинным и алкидно-меламинным лакокрасочным материалам. Спирты используют в качестве раз­ бавителей для нитроцеллюлозных лаков и эмалей. Свойства неко­ торых алифатических и циклических спиртов приведены в Прило­ жении (табл. 13).

Кетоны. Алифатические кетоны более полярны, чем углеводо­ роды, и менее полярны, чем спирты. Низшие члены гомологиче­ ского ряда весьма гидрофильны, но .быстро теряют гидрофильность с увеличением молекулярного веса. Кетоны стабильны при нор­ мальных условиях. Скорость испарения кетонов изменяется в ши­ роких пределах.

Кетоны используются как растворители для многих смол, даже таких, которые растворяются в весьма ограниченном числе раство­ рителей; они широко применяются в нитроцеллюлозных лаках и эмалях, являются основными активными растворителями ацетилцеллюлозы и сополимеров винилхлорида.

Ацетон растворяет нитроцеллюлозу и ацетилцеллюлозу, масла и различные смолы. Метилэтилкетон и метилизобутилкетон состав­ ляют значительную долю летучей части лакокрасочных материа­ лов на основе нитрата целлюлозы и виниловых смол. Из цикличе­ ских кетонов наиболее широко применяют циклогексанон и метилциклогексанон, растворяющая способность которых такая же, .как

279

у алифатических кетонов; они смешиваются с различными органи­ ческими растворителями и используются в лакокрасочных соста­ вах на основе нитрата целлюлозы, ацетилцеллюлозы, поливинилхлорндных и хлорированных поливинилхлоридных смол. Основные свойства кетонов, наиболее употребительных в лакокрасочной про­ мышленности, приведены в Приложении (табл. 14).

Простые и сложные эфиры. Алифатические простые эфиры, та­ кие, как этиловый и изопроппловый, являются растворителями для относительно небольшого числа пленкообразующих, хотя в смеси с этиловым спиртом они растворяют нитрат целлюлозы. Цикличе­ ские эфиры, такие, как 1,4-диоксан и тетрагидрофуран, в отличие от алифатических эфиров растворяют очень много пленкообразую­ щих и в этом отношении сходны с кетоиамп. Диоксан и тетрагидро­ фуран растворяют ацетат целлюлозы и виниловые сополимеры, а тетрагидрофуран — также и полпвннплхлорид.

Моиоэфиры гликолей содержат в молекуле сильно полярную гидрокснльную группу и менее полярную эфирную группу. Моио­ эфиры гликолей широко применяют для растворения многих плен­ кообразующих—нитрата целлюлозы, алкидных смол и шеллака. Они полностью смешиваются с водой, а также с большинством углеводородов.

Сложные эфиры по полярности сходны с кетонами, но менее гидрофильны. В лакокрасочной промышленности используются ацетаты, которые хотя и менее стабильны, чем кетоны, но вполне применимы для нанесения летучих лаков и эмалей обычными ме­ тодами. Ацетаты входят в состав многих нитроцеллюлозных лако­ красочных материалов. Главным образом используется этилацетат, изопропилацетат и бутилацетат, а из более высококипящих сложных эфиров — ацетат моноэтилового эфира этиленгликоля. Свойства наиболее употребляемых простых и сложных эфиров приведены в Приложении (табл. 15).

Нитропарафины. Это бесцветные подвижные жидкости с прият­ ным запахом. Нитропарафины представляют собой смесь продук­ тов нитрования природных газов; применяются в качестве рас­ творителей многих смол, а также нитрата целлюлозы. Ацетат целлюлозы растворим в нитрометане и нйтроэтане, а сополимеры винилхлорида с винилацетатом — в нйтроэтане и нитропропанах3 . Свойства некоторых нитропарафинов приведены в Приложении (табл. 16).

МЕТОДЫ АНАЛИЗА РАСТВОРИТЕЛЕЙ

Качество лакокрасочных материалов во многом зависит от рас­ творителя— соотношения входящих в него компонентов, их чи­ стоты, содержания примесей (вода, кислоты, щелочи и др.). Стан­ дартные методы анализа растворителей — определение т. кип., плотности, коэффициента преломления, фракционная разгонка — уже не удовлетворяют требованиям к чистоте растворителя. Далее будут рассмотрены применяемые в различных лабораториях новы?

280

методы анализа, включающие хроматографический, полярографи­ ческий, ИК-спектроскопический анализ. Таким образом имеется возможность не только идентифицировать примеси, но и количе­ ственно оценить их состав.

Предварительные испытания растворителей

На основании предварительных испытаний можно составить представление о свойствах растворителя и предположительно ука­ зать класс соединений, к которому он относится.

Большинство растворителей обладает специфическим запахом. При наличии некоторого опыта можно уже по запаху определить, какие растворители содержатся в пробе.

Проба на растворимость в воде. На основании этого испыта­ ния можно установить содержание растворимых в воде веществ. В мерный цилиндр с пришлифованной пробкой приливают 5 мл испытуемого растворителя и 15 мл воды. Смесь встряхивают около 1 мин и оставляют до полного разделения слоев. Если смесь ос­ тается гомогенной, значит растворитель смешивается с водой, и можно предположить присутствие низших спиртов, простых эфиров, многоатомных спиртов, ацетона и т. д. При наличии полностью

При небольшом объеме испытуемого растворителя к 1—2 мл пробы прибавляют по каплям дистиллированную воду; если рас­ твор мутнеет и образуются два слоя, можно предположить, что наряду с углеводородами в растворе присутствуют кислородсодер­ жащие соединения.

Проба на растворимость в серной кислоте. Растворители, не содержащие кислорода и азота, практически нерастворимы в кон­ центрированной серной кислоте. При взаимодействии растворителя с концентрированной серной кислотой могут быть потери в резуль­ тате улетучивания, частичного сульфирования, образования олефинов и т. д.; поэтому обычно для определения растворимости исполь­ зуют смесь, содержащую 100 вес. ч. концентрированной (85%-ной) серной кислоты и 170 вес. ч. 85%-ной фосфорной кислоты.

При встряхивании исследуемого растворителя с 3—5-кратным объемом смеси кислот содержащиеся в нем кислородные соедине­ ния растворяются в кислотах, и это заметно по изменению перво­ начальных объемов слоев.

Проба с силикагелем4 . Это испытание основано на том, что ароматические углеводороды адсорбируются на силикагеле, в от­ личие от парафиновых и нафтеновых углеводородов.

Бюретку емкостью 5 мл на половину высоты заполняют сили­ кагелем марки АСК и приливают 3—5 мл испытуемого раствори­ теля. При наличии ароматических углеводородов объем прошед­ шего через бюретку растворителя уменьшается, •

281

После предварительных испытаний можно установить состав несложных смесей растворителей. Сложные смеси разделяют пере­ гонкой; для полученных фракций определяют физические кон­ станты и химический состав.

Определение физических констант

Чистоту растворителей проверяют по температуре кипения, плотности и показателю преломления.

Определение температуры кипения (ГОСТ 9884—61)

Методика разработана для определения температуры кипения растворителей при малом объеме образца.

(рис. IV. 1).

Ход' определения. Пробирку наполняют на 7—10 мм испытуемым растворителем и поме­ щают в нее термометр с прикрепленной капил­ лярной трубкой. Пробирку помещают в прибор и нагревают. За 10—15°С до предполагаемой температуры кипения скорость нагрева снижают до 1°С/мин. Вблизи точки кипения из капилляр­ ной трубки начинают выделяться пузырьки воз­ духа, число которых очень быстро увеличи­ вается, а затем появляется непрерывная цепочка пузырьков пара испытуемого образца. Этот момент принимают за точку кипения раствори­ теля.

282