主题:【分享】非水溶剂溶解能力的判断指标

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儒雅凤
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非水溶剂对高聚物、油垢等的溶解,既包括使被溶解的物质转变成分子状态的溶解过程,也包括使被溶解物质溶胀和分散为更小颗粒状态的过程。其溶解能力的大小可由多种方法和指标判断。常用的极性相似相溶原则 、溶解度系数、KB值——贝壳松脂丁醇值和苯胺点等。

    1.极性相似相溶原则

    极性小的物质易溶解于极性小的溶剂中;极性大的物质易溶解于极性大的溶剂中。

    例如,属于非极性的常用溶剂有苯、甲苯、汽油等,可以考虑用其溶解天然橡胶,尤其是未经硫化的橡胶,无定型聚苯乙烯和硅树脂等。

    属于中等极性的常用溶剂有酯、酮、卤代烃等,可以溶解环氧树趴不饱和聚酯树脂、氯了烯橡胶;聚氯乙烯和聚氨基甲酸酯等。属于极性的常用溶剂有醇、酚以及水等,可以溶解或溶胀聚—醚、聚乙烯醇、聚酰胺、聚乙烯醇缩醛等。

    当高聚物分子中含有不同极性的基团时,宜采用由含有不同极义性的溶剂组成的混合溶剂。例如,由强极性的乙醇和非极性的苯的混合溶剂、可以溶解和清除含二醋酸纤维素酌聚合物垢,二醋酸纤维素分子中既含有极性较小的醋酸脂基,又含有强极性的羟基;采用单一溶剂不易于溶解。

    当高聚物处于晶态时,其溶解的过程先是破坏结晶,这是一个吸热过程,所以,加热有利于其完成;然后再被溶剂分散、溶解。非极性晶态高聚物若被加热到熔点附近,比较容易被溶剂溶解。极性的晶态高聚物进入极性溶剂以后,分子中的无定形部分可以和溶剂分子相互作用,在分子间形成极性键,并放出热,有利于补偿破坏晶格所需要的能量。因此,在常温下,极性高聚物可以溶解于极性溶剂中。例如,极性的聚酰胺等能溶解于极性的甲酚中。
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    2.溶解度系数δ相似原则

    溶解度系数δ又称为溶解度参数,是将单位体积(1cm3或 1m3)的物质分子分散所需的能量。它代表物质分子间相互吸引和作用力的大小;溶解度参数和分子的极性有关。溶解度参数大的物质,其分子极性强,分子间的作用力大。溶剂和溶质的溶解度参数越相近,越易于相互溶解,符合相似相溶的规律。
          高聚物也有一定的溶解度参数,见表5-2。例如,聚苯乙烯的溶解度参数为9.1,按照相似相溶的规律,可从表中查出溶解度参数与之相近的溶剂是醋酸乙酯9.1、苯9.2、甲苯9.0、二甲苯9.2、氯仿9.2和甲乙酮9.3等,当然不可以采用丙酮9.8,苯胺11.3等作为溶剂;
    如果在现有的溶剂中找不到溶解度参数相近者,可以采用混合溶剂。
    混合溶剂的溶解度参数(δ总)是两种溶剂的溶解度参数(δ)与相应溶剂在混合溶剂中的体积分数(声)的乘积之和。

    δ总=Ø1δ1+Ø2δ2

    例如,溶解度参数为11的硝化纤维素,不溶解于溶解度参数为7.4的乙醚、溶解度参数为14.1的甲醇或溶解度参数为12.7的乙醇等,但是,可溶解于按一定比例组成的,使溶解度参数接近于11的任何两种溶剂的混合物中。混合溶剂的溶解能力往往比单一溶剂的强。
        溶解度参数可由不同的方法测算出,例如,高聚物的溶解度参数是由表面张力法、渗透压法与溶胀法等测出的;而溶剂的溶解度参数一般是由摩尔蒸发能求出的。
        用溶剂溶解高聚物的能力大小,除了考虑溶解度参数是否相近以外,还应该考察与溶解有关的其他因素。例如,高聚物的结晶度、是否有氢键存在等。在结晶度比较低的高聚物中,无定形结构的比例大,分子链之间的间隙大,溶剂分子的渗透比较容易,有利于高聚物的溶解。结晶度较高的高聚物则反之。溶解度参数相近相溶的规律,仅适用于非极性体系,不适用于极性高聚物以及能生成氢键的体系。
儒雅凤
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3.KB值——贝壳松脂丁醇值

    贝壳松脂丁醇值是评价溶剂溶解能力的另一个指标。主要应用示涂料工业,评价涂料及相关产品在溶剂中的溶解能力。溶剂的佃值越高;表明其对极性有机化合物的溶解能力越强。

    在测定贝壳松脂丁醇值中,要使用贝壳松脂丁醇溶液。

    贝壳松脂丁醇溶液的配制方法:取400g贝壳树珀圯树脂,研磨,置于3L的烧瓶中,边剧烈搅拌,边加入2ks正丁醇(沸点 116~18℃);搅拌至树脂全部溶解;也可以,在55℃左右的水浴中搅拌48h使之溶解,或者在回流装置中,用蒸汽加热以后,静置48h,用布氏漏斗过滤,除去不溶物。所得滤液即为贝壳松脂丁醇溶液。

    贝壳松脂丁醇值的测定方法:在25~(2的条件下,取贝壳松脂丁醇溶液(20±0.1)cm3置于250cm3三角烧瓶中,用标准甲苯溶剂滴定。当溶液开始变?昆时为滴定终点。记录所用标准甲苯溶剂的体积且(cm3)。再用甲苯:正庚烷的体积比=25:75的混合溶剂,对20cm3贝壳松脂丁醇溶液进行滴定,至溶液产生浑浊为终点。记录所用甲苯—正庚烷混合溶剂的体积B(cm3)。然后采用与上述相、同的方法,用待测溶剂滴定20cm3贝壳松丁醇脂溶液,记录所用待测溶剂的体积C(cm3)。

                65(C - B)

被测溶剂的KB值=  —————— -40

                    A - B

式中 A——所加标准甲苯溶剂的体积,cm3;

    B——所加甲苯-正庚烷混合溶剂的体积,cm3;

    C——待测溶剂的体积,cm3。

    当溶液的温度偏离25℃时,应对溶液的体积量进行校正。

    4.苯胺点(AP)

    把等体积的苯胺与待测定溶解能力的溶剂均匀混合,逐渐降低温度,观察该体系即将发生浑浊的最低温度,即为该溶剂的苯胺点(℃)。

    苯胺点越低,表明该溶剂对苯胺的溶解能力越强。由于苯胺是极性有机化合物,因此苯胺点的高低,表征溶剂对极性有机化合物的溶解能力。

    饱和脂肪链烃溶剂的苯胺点(70℃左右)>脂环族饱和烃溶剂的苯胺点(50℃左右)>芳香烃溶剂的苯胺点(10℃左右)这一顺序表明三者对极性有机化合物的溶解能力依次增强。

    对于苯胺点很低的溶剂;由于在常温下很难测到其苯胺点,必须以混合苯胺点表示。

    混合苯胺点是把待测溶剂、苯胺和一定纯度韵正庚烷以1:2:1体积比均匀混合,测定其即将浑浊的最低温度。加入正庚烷可使,胺在低温下的溶解性增大,把苯胺点提高到室温以上,便于测定

    混合苯胺点=(苯胺点+正庚烷的苯胺点69)/2

    在测出混合苯胺点以后,即可应用上面的公式计算出相应的苯定点。

    苯胺点主要用在石油工业中,评价各种溶剂的溶解能力。

    在工业应用中,石油烃类溶剂油一般是脂肪烷烃、环烷烃和芳香径混合物,因此,由其苯胺点的高低可以判断该溶剂曲大致组成。显然,苯胺点高的溶剂油,所含脂肪烷烃的比例比较大;相反,苯胺点较低的溶剂油,所含的芳香烃比例较大。

    溶剂的贝壳松脂丁醇值越大,其溶解能力越强;相反,溶剂的苯胺点越高,其对极性有机化合物的溶解能力越弱。

    KB值和苯胺点的定量关系:

KB值=84.3-0.37×苯胺点

    一般而言,非极性溶剂阶KB值小十苯履点高;桩性溶剂的KB值大,苯胺点低。因此,清除极性污垢,如动植物油脂的污垢,宜选择苯胺点低、KB值高的溶剂;清除非极性污垢,如矿物油垢,应选择苯胺点高、KB值低的溶剂。
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2011/11/9 11:00:34 Last edit by liwei7893
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