Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

21.5: Розчинники, фарби та воски

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    20092

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Мета навчання
    • Перерахуйте властивості та використання розчинників, фарб та восків.

    Розчинники

    Розчинник - це речовина, яка розчиняє розчинену речовину, в результаті чого виходить розчин. Розчинник, як правило, є рідиною, але також може бути твердою речовиною, газом або надкритичною рідиною. Кількість розчиненої речовини, яка може розчинятися в певному обсязі розчинника, змінюється в залежності від температури. Загальне використання органічних розчинників - у хімчистці (наприклад, тетрахлоретилен), як розріджувачі фарби (наприклад, толуол, скипидар), як засоби для зняття лаку та розчинники клею (ацетон, метилацетат, етилацетат), у плямиючих засобах (наприклад, гексан, бензиновий ефір), у миючих засобах (цитрусові терпени) та парфумерії (етанол) . Вода є розчинником для полярних молекул і найпоширенішим розчинником, використовуваним живими іонами; всі іони та білки в клітині розчиняються у воді всередині клітини. Розчинники знаходять різне застосування в хімічній, фармацевтичній, нафтовій та газовій промисловості, у тому числі в хімічному синтезі та процесах очищення.

    Більшість органічних розчинників є легкозаймистими або легкозаймистими, залежно від їх летючості. Винятком є деякі хлоровані розчинники, такі як дихлорметан і хлороформ. Суміші парів розчинників і повітря можуть вибухнути. Пари розчинників важчі за повітря; вони опускаються на дно і можуть подорожувати на великі відстані майже нерозбавленими. Пари розчинників також можна знайти в нібито порожніх барабанах і банках, створюючи небезпеку спалаху пожежі; отже, порожні ємності летких розчинників слід зберігати відкритими і догори дном.

    Фарби

    Фарба являє собою будь-який пігментований рідкий, розріджений, або твердий мастичний склад, який після нанесення на основу тонким шаром перетворюється в тверду плівку. Найчастіше він використовується для захисту, кольору або надання текстури об'єктам.

    Фарба була одним з найбільш ранніх винаходів людства. Деякі наскальні малюнки, намальовані червоною або жовтою охрою, гематитом, оксидом марганцю та вугіллям, можливо, були зроблені раннім Homo sapiens ще 40 000 років тому. [3] Фарба може бути ще старшою. У 2003 та 2004 роках південноафриканські археологи повідомили про знахідки в печері Бломбос 100,000-річної суміші на основі охри, виготовленої людиною, яка могла бути використана як фарба. [4] [5] Подальші розкопки в тій же печері призвели до доповіді 2011 року повного інструментарію для подрібнення пігментів та виготовлення примітивної фарби, подібної речовини. [5] [6]

    До належного початку промислової революції, в середині 18 століття, фарбу шліфували на парових млинах, а альтернатива пігментам на основі свинцю була знайдена в білому похідному оксиду цинку. Внутрішнє фарбування будинку все частіше ставало нормою в міру прогресування 19 століття, як з декоративних причин, так і тому, що фарба була ефективною у запобіганні гниття стін від вологи. Лляна олія також все частіше використовувалося в якості недорогого сполучного речовини.

    У 1866 році Sherwin-Williams Figure\(\PageIndex{1}\) в США відкрився як великий малярський і винайшов фарбу, яку можна було б використовувати з жерсті без підготовки.

    clipboard_e48cc58b578a6ad57973d64bdb57c9545.png
    Малюнок\(\PageIndex{1}\) Шервін Вільямс фірмовий магазин в Хіллсборо, штат Орегон

    Сполучною є плівкоутворюючий компонент фарби. [10] Це єдиний компонент, який завжди присутній серед усіх різних типів складів. Багато в'яжучих речовин занадто товсті, щоб їх можна було наносити, і їх потрібно розріджувати. Тип розріджувача, якщо він присутній, змінюється залежно від сполучного речовини. Сполучна речовина надає такі властивості, як блиск, довговічність, гнучкість та в'язкість. [11] Сполучні речовини включають синтетичні або природні смоли, такі як алкіди, акрил, вініл-акрил, вінілацетат/етилен (VAE), поліуретани, поліефірні, меламінові смоли, епоксидні смоли, силани або силоксани або масла.

    Основними призначеннями розріджувача є розчинення полімеру і регулювання в'язкості фарби. Вона летюча і не входить до складу лакофарбової плівки. Він також контролює властивості потоку та нанесення, а в деяких випадках може впливати на стійкість фарби під час перебування в рідкому стані. Його основна функція - носій для енергонезалежних компонентів. Для поширення більш важких масел (наприклад, лляного), як в інтер'єрній фарбі будинку на масляній основі, потрібно більш розчинне масло. Ці летючі речовини тимчасово надають свої властивості - як тільки розчинник випарується, решта фарби закріплюються на поверхні. Деякі фарби не мають розріджувача. Вода є основним розріджувачем для водорозчинних фарб, навіть типів сорозчинників.

    Фарби на основі розчинників, також звані на масляній основі, можуть мати різні комбінації органічних розчинників як розріджувача, включаючи аліфатики, ароматичні речовини, спирти, кетони та уайт-спірит. Конкретними прикладами є органічні розчинники, такі як нафтовий дистилят, ефіри, ефіри гліколю тощо. Іноді летючі низькомолекулярні синтетичні смоли також служать розріджувачами.

    Пігменти - це гранульовані тверді речовини, включені в фарбу для сприяння кольору. Барвники - це барвники, які розчиняються в фарбі. Наповнювачі являють собою гранульовані тверді речовини, включені для додання в'язкості, текстури, додання фарбі особливих властивостей [16] або для зниження вартості фарби. Під час виробництва розмір таких частинок можна виміряти за допомогою калібру Хегмана. Замість того, щоб використовувати тільки тверді частинки, деякі фарби містять барвники замість пігментів або в поєднанні з ними.

    Пігменти можна класифікувати як натуральні, так і синтетичні. До природних пігментів належать різні глини, карбонат кальцію, слюда, кремнезем, тальк. Синтетика буде включати інженерні молекули, кальциновані глини, blanc fixe, осаджений карбонат кальцію та синтетичні пірогенні кремнеземи.

    Деякі пігменти токсичні, наприклад, свинцеві пігменти, які використовуються в свинцевій фарбі. Виробники фарб почали замінювати білі свинцеві пігменти титановим білим (діоксид титану), перш ніж свинець був заборонений у фарбі для побутового використання в 1978 році Комісією з безпеки споживчих товарів США. Діоксид титану, що використовується в більшості фарб сьогодні, часто покритий кремнезем/глиноземи/цирконієм з різних причин, таких як краща зовнішня довговічність, або краще приховування продуктивності (непрозорість) сприяє більш оптимальним інтервалом всередині фарбувальної плівки. [17]

    Воски

    Воски - це органічні сполуки, вуглеводні, які характерно складаються з довгих аліфатичних алкільних ланцюгів, хоча можуть бути присутніми і ароматичні сполуки. Природні воски можуть містити ненасичені зв'язки і включати різні функціональні групи, такі як жирні кислоти, первинні та вторинні спирти, кетони, альдегіди та ефіри жирних кислот. Синтетичні воски (наприклад, поліетиленові та поліпропіленові воски) часто складаються з гомологічних серій довголанцюгових аліфатичних вуглеводнів (алканів або парафінів), яким не вистачає функціональних груп. [1]

    Найвідоміший тваринний віск - це бджолиний віск, який використовується при будівництві сот бджіл, але інші комахи виділяють воски. Основним компонентом бджолиного воску є мірицилпальмітат, який є ефіром триаконтанолу та пальмітинової кислоти. Його температура плавлення становить 62-65° C. спермацет зустрічається у великій кількості в головній олії кашалота. Однією з основних його складових є цетилпальмітат, інший ефір жирної кислоти і жирного спирту. Ланолін - це віск, отриманий з вовни, що складається з ефірів стеринів. [1]

    Рослини виділяють воски всередину і на поверхні кутикули як спосіб контролю випаровування, змочуваності та гідратації. [3] Епікутикулярні воски рослин - це суміші заміщених довголанцюгових аліфатичних вуглеводнів, що містять алкани, алкільні ефіри, жирні кислоти, первинні та вторинні спирти, діоли, кетони та альдегіди. [2] З комерційної точки зору, найважливішим рослинним віском є карнаубський віск, твердий віск, отриманий з бразильської пальми Copernicia prunifera. Містить ефір мірицилцеротат, він має багато застосувань, таких як кондитерські вироби та інші харчові покриття, поліроль для автомобілів та меблів, покриття ниткою та віск для серфінгу. Інші більш спеціалізовані рослинні воски включають масло жожоба, віск канделії та віск для куркурі.

    Парафіновий віск (або нафтовий віск) - це м'яка безбарвна тверда речовина, отримана з нафти, вугілля або сланцевої нафти, яка складається з суміші молекул вуглеводнів, що містять від двадцяти до сорока атомів вуглецю. Воски в основному споживаються промислово як компоненти складних складів, часто для покриттів. Основне застосування поліетиленових і поліпропіленових восків полягає в рецептурі барвників для пластмас. Воски надають матові ефекти і зносостійкість фарбам. Поліетиленові воски включені в чорнило у вигляді дисперсій для зменшення тертя. Вони використовуються як розпушувачі, знаходять застосування як ковзаючі агенти в меблів та надають корозійну стійкість.

    clipboard_e7e683ce290ed23af8d770b1c85eb793a.png
    Малюнок\(\PageIndex{2}\) Парафінова свічка.

    Для виготовлення свічок використовуються воски, такі як парафіновий віск або бджолиний віск, і тверді жири, такі як жир (рис.\(\PageIndex{2}\)). використовується для освітлення і декорування. Воски використовуються в якості обробки і покриттів для виробів з дерева. [10] Бджолиний віск часто використовується як мастило на направляючих ящиків, де відбувається контакт деревини з деревом. Воски використовуються для виготовлення вощеного паперу, просочувального та покривного паперу та картки, щоб водонепроникний його або зробити стійким до фарбування, або для зміни його поверхневих властивостей. Воски також використовуються у взуттєвих лаках, поліровках для дерева та автомобільних полірочках, як агенти для випуску цвілі при виготовленні цвілі, як покриття для багатьох сирів, а також для водонепроникної шкіри та тканини. Віск використовувався з давніх-давен як тимчасова, знімна модель при литті з втраченого воску золота, срібла та інших матеріалів.

    Віск з доданими барвистими пігментами був використаний як засіб при енкаустичному живописі, і сьогодні використовується у виробництві крейди, фарфорових маркерів і кольорових олівців. Копічний папір, що використовується для виготовлення дублікатів машинописних документів, був покритий вуглецевою сажею, підвішеною у воску, як правило, монтанському воску, але в значній мірі була замінена копіювальними апаратами та комп'ютерними принтерами. В іншому контексті помада і туш - це суміші різних жирів і восків, забарвлених пігментами, і в інших косметичних засобах використовуються як бджолиний віск, так і ланолін. Лижний віск використовується в лижах і сноуборді. Також в спорті серфінгу і скейтбордингу часто використовують віск для підвищення продуктивності.

    Деякі воски вважаються безпечними для харчових продуктів і використовуються для покриття дерев'яних обробних дощок та інших предметів, які контактують з їжею. Бджолиний віск або кольоровий синтетичний віск використовується для прикраси писанок в Румунії, Україні, Польщі, Литві та Чехії. Парафіновий віск використовується при виготовленні цукерок, покритих шоколадом.

    Резюме

    • Розчинник - це рідина, тверда речовина, газ або надкритична рідина, яка розчиняє розчинену речовину з утворенням розчину. Розчинники знаходяться в різних особистих і побутових предметах, а також використовуються в хімічній, фармацевтичній, нафтовій, газовій промисловості, в тому числі в хімічному синтезі і процесах очищення.
    • Фарба являє собою будь-який пігментований рідкий, розріджений, або твердий мастичний склад, який після нанесення на основу тонким шаром перетворюється в тверду плівку. Найчастіше він використовується для захисту, кольору або надання текстури об'єктам.
    • Натуральні і синтетичні воски використовуються для освітлення, для покриття поверхонь і полірування, для гідроізоляції шкіри і тканини. Воски також є ключовими інгредієнтами в косметиці та засобах особистої гігієни.

    Автори та атрибуція