Mówiąc o rozpuszczalnikach, zazwyczaj mamy na myśli specjalne ciecze, o konkretnych właściwościach, które pozwalają na wykonywanie wielu procesów np. w przemyśle czy budownictwie. Nie zdajemy sobie sprawy, że najbardziej powszechny rozpuszczalnik to zwykła woda (rozpuszczalnik uniwersalny). Tak, woda to również rozpuszczalnik uniwersalny służący do rozcieńczania innych substancji (na przykład farb).
Sprawdźmy, czym są te substancje, jak można je sklasyfikować i w jakim celu są one masowo wykorzystywane.
| Benzyny ekstrakcyjne | To, co wyróżnia benzynę ekstrakcyjną, to fakt, że jest to bezbarwna ciesz o lotnym charakterze. Rozpuszczalnik ten uzyskuje się poprzez procesy polegające na oczyszczaniu fakcji benzynowych. Stanowią one frakcje ropy naftowej. Ważną cechy benzyn ekstrakcyjnych jest wąski zakres temperatur destylacji. Największą wadą benzyny ekstrakcyjnej jest z kolei wyjątkowa łatwopalność. Wykazują one temperaturę zapłonu na poziomie niższym niż zero stopni Celsjusza, ich stosowanie wymaga zatem ostrożności. Znajdują one szerokie zastosowanie o charakterze przemysłowym. Benzyna ekstrakcyjna idealnie sprawdza się podczas ekstrakcji tłuszczów i olejków aromatycznych, które stosowane są na szeroką skalę w branży farmaceutycznej oraz przemyśle kosmetycznym. Benzyny ekstrakcyjne stosuje się także do odtłuszczania maszyn w przemyśle metalurgicznym i lakierniczym. Ich obecność wpływa także na możliwość uzyskania aerozolu. Benzyny ekstrakcyjne stanowią także główne składniki wielu produktów. Benzyna ekstrakcyjna wykorzystywana jest przy produkcji: materiałów gumowych, tuszy drukarskich, rozmaitych lakierów, klejów. Benzyna ekstrakcyjna bardzo często znajduje zastosowanie w przemyśle chemicznym, gdzie bywa wykorzystywana jako tzw. ciecze procesowe. Oczywiście, benzyna ekstrakcyjna jako rozpuszczalnik, stosowana jest także w domu. Najczęściej benzyna ekstrakcyjna służy do wywabiania plam z ubrań, co przekłada się także na fakt wykorzystywania go także w przemyśle pralniczym. Benzyna ekstrakcyjna to rozpuszczalnik, którym można także czyścić metale. W domowym użyciu, bardzo często używa się jej do wywabiania rdzy oraz czyszczenia narzędzi czy łańcuchów rowerowych. Benzyna ekstrakcyjna to wreszcie paliwo, które wykorzystuje się w różnego rodzaju palnikach. |
| Benzyny lakiernicze | O benzynach lakierniczych inaczej mawia się także jako o benzynach lakowych. Podobnie jak ekstrakcyjne, lakiernicze benzyny stanowią frakcję ropy naftowej. Również wykazują wąskie temperatury destylacji, choć ich dolna wartość jest znacznie wyższa. W przeciwieństwie do produktów ekstrakcyjnych, które nie zawierają węglowodorów aromatycznych, lakowe odpowiedniki mają takie cząstki w swoim składzie. Lakiernicze benzyny również są bezbarwne i mają charakter lotny. Są one nieco mniej palne w porównaniu z benzynami ekstrakcyjnymi. Temperatura zapłonu wynosi tu bowiem 25 stopni C. Zastosowanie mają dokładnie takie same, jak te, które zostały wymienione powyżej, w przypadku benzyny ekstrakcyjnej. Obydwa typy benzyn są szkodliwe dla ludzkiego organizmu i nie powinno się ich wdychać, ponieważ mogą powodować uszkodzenie płuc. Obydwa typy benzyn stosowane są przede wszystkim do czyszczenia i odtłuszczania, a co ważne, nie powinno ich się stosować do rozcieńczania farb malarskich. |
| Alkohole | Są to związki chemiczne, które stanowią pochodne węglowodorów. Wyróżniamy alkohole alifatyczne, które pochodzą od parafin oraz aromatyczne, które uzyskuje się z substancji aromatycznych. To, co je wyróżnia, to fakt, że wykazują bardzo wysoki stopień rozpuszczania. Większość z nich ma charakter silnie toksyczny. Alkohol jako rozpuszczalnik stosowany jest szeroko w przemyśle. Alkohole stanowią także składniki paliw silnikowych, jak również wykorzystywane są w przemyśle chemicznym jako reagenty. |
| Nafty oczyszczone | Kolejna grupa rozpuszczalników to nafty oczyszczone. Najczęściej stosuje się ten rozpuszczalnik do bardzo szczegółowego czyszczenia powierzchni metalowych, szczególnie pierścieni łożysk. Wykorzystuje się go zaraz po produkcji łożyska. Chodzi o bardzo dokładne usunięcie pozostałości po procesach szlifowania. Oprócz tego, rozpuszczalnik ten znajduje zastosowanie jako produkt odtłuszczający w przemyśle lakierniczym oraz metalurgicznym, składnik klejów, tuszy drukarskich oraz lakierów. Nafty oczyszczone pomagają także w utrzymaniu odpowiednich właściwości produktów, które przeznaczone są do konserwacji drewna. Mówiąc dokładnie, bywają stosowane jako nośnik substancji aktywnych. |
| Rozpuszczalnik aromatyczny | Ich skład w dużej mierze stanowią węglowodory aromatyczne. Uzyskuje się je dzięki procesom destylacji reformatów. Ich największą zaletą jest bardzo wysoki stopień rozpuszczania substancji, z którymi się mieszają. Wśród rozpuszczalników aromatycznych można wymienić dwa główne. Pierwszy to rozpuszczalnik toluen. Wykazuje on olbrzymią zdolność szybkiego odparowania i bardzo wysokie właściwości rozpuszczania. Najbardziej znanym zastosowanie toluenu jest użycie go jako składnika rozcieńczania farb stosowanych do nanoszenia znaków na jezdni. Toluen jako rozcieńczalnik stosuje się także do: klejów, spoiw, w przemyśle farmaceutycznym. Drugi rozpuszczalnik aromatyczny to ksylen. Słynie on z zastosowania do rozcieńczania farb wykorzystywanych w przemyśle motoryzacyjnym. Ksylen to rozpuszczalnik, który idealnie sprawdza się także do czyszczenia maszyn drukarskich, stanowi ważny składnik preparatów konserwujących drewno oraz w przemyśle agrochemicznym. |
| Plastyfikatory | Plastyfikatory słyną ze zdolności zmiękczania substancji, z którą się łączą, nadawaniu jej plastyczności i elastyczności, a jednocześnie nieingerowaniu w skład chemiczny. Największą zaletą plastyfikatorów jest mała zależność lepkości od temperatury. To dzięki tej cesze, rozpuszczalniki o charakterze plastyfikatorów nadają substancjom, z którymi się łączą, elastyczności i miękkości. Wyrażają one również wyjątkowo niską wartość lotności. Ten parametr czyni, że plastyfikatory nie są toksyczne, a także zapewniają wysoki stopień bezpieczeństwa pożarowego. |
| Rozpuszczalniki do farb drukarskich | Choć do farb drukarskich używa się zarówno naft, jak i rozpuszczalników aromatycznych, to istnieje specjalna grupa substancji, które są przeznaczone właśnie do rozcieńczania farb drukarskich. Mają one bardzo nikły zapach i cechuje je charakter węglowodorowy. Można tu wymienić dwa rodzaje rozpuszczalników. Pierwszy rozpuszczalnik to produkt niskoaromatyczny, które uzyskuje się z frakcji oleju napędowego, który przechodzi odpowiednie procesy z udziałem wodoru. Drugi typ to rozpuszczalnik olejowy, który cechuje się wysoką lepkością. Rozcieńczalnik ten idealnie sprawdza się w tzw. szybkim druku. |
| Rozpuszczalniki izoparafinowe i cykloparafinowe | Tego typu produkty wyróżniają się całkowitym brakiem benzenu w składzie, niemalże brakiem zapachu, niską przewodnością elektryczną oraz temperaturą płynięcia. Dzięki temu idealnie sprawdzają się w przemyśle: spożywczym, kosmetycznym, farmaceutycznym. Stosowane są w: aerozolach, farbach bezzapachowych, podczas prasowania i tłoczenia, obróbki metali z wykorzystaniem techniki skrawania i ekstrakcji rud metali. |
| Oleje fluksowe | Olej fluksowy to rozpuszczalnik o charakterze zmiękczającym. Wykorzystuje się go głównie przy produkcji asfaltów. Zadaniem olei fluksowych jest zmniejszanie poziomu lepkości. |
| Oleje wiertnicze | Jak sama nazwa mówi, oleje wiertnicze wykorzystywane są w procesach o charakterze odwiertowych. Najczęściej stosuje się je jako płuczkę wiertniczą. Ich zadaniem jest uniemożliwianie wypływów płynów z otworów, tworzą nierozpuszczalną warstwę osadu, zapobiegają korozji. |
Co to jest rozpuszczalnik?
Zanim przejdziemy do poznania konkretnych rodzajów rozpuszczalników oraz ich zastosowania, wypada dobrze zaznajomić się z pojęciem “rozpuszczalnik” i sprawdzić, co tak naprawdę się pod nim kryje. Najprościej rzecz ujmując, rozpuszczalnik to substancja, najczęściej występująca w postaci cieczy, która przyczynia się do rozpuszczania innych ciał, zarówno ciekłych, jak i w stanie stałym oraz lotnym. Żeby jednak nie popadać w tautologię, postarajmy się przytoczyć bardziej naukową, techniczną i profesjonalną definicję tego terminu.
Rozpuszczalnik jest to substancja, która występując pod postacią cieczy, miesza się z innymi substancjami, tworząc roztwór o jednorodnej strukturze. Rozpuszczalnik może się łączyć z innymi cieczami, gazami, ale także i ciałami stałymi. Ciekłe rozpuszczalniki zwykło określać się mianem cieczy specjalnych, które wykorzystywane są w procesach przemysłowych. To, co jest niezwykle ważne w przypadku rozpuszczalników, to fakt, że rozpuszczalniki muszą wykazywać pewne właściwości, które warunkują zastosowanie tych cieczy. Lista pożądanych cech jest rozbudowana. Nie oznacza to jednak, że każdy rozpuszczalnik, musi zawierać je wszystkie, rozpuszczalniki dzielą się bowiem na rozmaite rodzaje i wykazują różne zastosowania. To właśnie zestaw zawieranych właściwości decyduje o tym, gdzie i do czego można wykorzystać dany rozpuszczalnik.
Wśród najważniejszych cech, jakich wymaga się od tego rodzaju cieczy, należy wymienić:
- klarowność,
- czystość,
- barwa odpowiadająca zastosowaniu, przy czym najczęściej wymagana jest bezbarwność,
- lepkość, której intensywność będzie dopasowana do konkretnego zapotrzebowania;
zazwyczaj rozpuszczalniki wykazują bardzo niski stopień tego parametru, co pozwala im w łatwy sposób penetrować rozpuszczaną substancję, a tym samym stworzyć roztwór jednorodny, - lotność,
- niewywoływanie efektów korozyjnych,
- stabilność chemiczna oraz fizyczna,
- niereagowanie na czynniki zewnętrzne lub inne bodźce,
- niska toksyczność,
- zdolności regeneracyjne.
Bardzo często od rozpuszczalników wymaga się także ekologicznego charakteru, który przejawia się biodegradowalnością. Pożądanym aspektem z punktu widzenia bezpieczeństwa jest niepalność lub odznaczaniem się wysoką temperaturą, która wywoływałaby zapłon. Niestety, w przypadku rozpuszczalników nie zawsze jest to możliwe. Niejeden rozpuszczalnik wykazuje raczej łatwopalność, zatem zalecana jest ostrożność podczas użytkowania.
Co decyduje o charakterze rozpuszczalnika?
To, jakiej klasy i do czego przeznaczony będzie rozpuszczalnik, zależy od czynników chemicznych i fizycznych, które decydują o jego strukturze. Najważniejszym wyznacznikiem wpływającym na charakter rozpuszczalnika jest poziom temperatury topnienia i wrzenia, który wpływa na możliwość pozostania w postaci ciekłej. Dla przykładu, woda jako rozpuszczalnik uniwersalny wykazuje temperaturę topnienia 0 stopni Celsjusza, a wrzenia na poziomie 100 stopni Celsjusza, przy czym np. kwas siarkowy analogicznie 10 i 137 stopni Celsjusza.
Ważna jest też stała dielektryczna, czyli wartość obrazująca przenikalność elektryczną. W przypadku wody jest to 80, a kwasu siarkowego 101. Parametr ten częściej określany jest mianem polarności.
Rozpuszczalniki mogą mieć także rozmaity charakter chemiczny. Na rynku spotkamy takie rozpuszczalniki, które wykazują zdolność do odszczepiania protonów i w związku z tym określane bywają mianem rozpuszczalników kwasowych oraz te rozpuszczalniki, które owe protony przyciągają. Te drugie to rozpuszczalniki zasadowe.
Rozpuszczalnik rodzaje
Nie da się w prosty sposób podzielić rozpuszczalników na konkretne rodzaje. Jest to bowiem zagadnienie złożone, na które należy spojrzeć z kilku stron. Klasyfikacji rozpuszczalników może być bowiem wiele, w zależności od czynnika, który weźmiemy pod uwagę. Same konkretne rodzaje rozpuszczalników występują z kolei w olbrzymiej ilości. Postaramy się przytoczyć kilka najważniejszych klasyfikacji, z uwzględnieniem właściwości rozpuszczalników.
Stopień polarności rozpuszczalników i zachowanie wobec protonów
Po części ten podział rozpuszczalników został już zasygnalizowany powyżej. Uwzględnia on fizyczne właściwości rozpuszczalników. Kluczowym parametrem jest jaką polarność ma rozpuszczalnik. Rozróżniamy rozpuszczalniki polarne i rozpuszczalniki niepolarne. Rozpuszczalnik polarny charakteryzuje się wysokim momentem dipolowym, podczas gdy rozpuszczalnik niepolarny ma zerowy lub bardzo niski moment dipolowy. Mówiąc o cechach fizycznych rozpuszczalników nie należy poprzestawać na tej zależności. Trzeba wziąć jeszcze pod uwagę właściwości chemiczne rozpuszczalników, a konkretnie sposób zachowania substancji względem protonów. I tak, te rozpuszczalniki, które je odszczepiają nazwiemy protonowymi. Oddzielanie protonów jest tu możliwe dzięki obecności kwaśnych atomów wodoru. Z kolei, rozpuszczalniki, które przyswajają protony, zwykło określać się jako aprotonowe. Wśród rozpuszczalników polarnych można wyróżnić zarówno protonowe, jak i aprotonowe, z kolei rozpuszczalniki niepolarne są z zasady aprotonowe. Sprawdźmy zatem, jak wygląda podział z wyszczególnieniem konkretnych rodzajów.
Protonowe:
- woda,
- kwas siarkowy,
- dichlorometan,
- chloroform,
- toluen,
- metanol,
- etanol,
- benzen,
- n-Heksan.
Aprotonowe:
- dimetylosulfotlenek,
- acetonitryl,
- aceton,
- tetrahydrofuran.
Przy tego typu klasyfikacji, warto dodać, że rozpuszczalniki polarne mogą pracować z substancjami o takim samym charakterze i analogicznie, niepolarne również z niepolarnymi.
Kierując się zatem przy zakupie tą typologią, należy zwrócić uwagę na właściwości fizyczne i chemiczne nie tylko rozpuszczalnika, ale także substancji, z którą będzie on zmieszany.
Budowa chemiczna rozpuszczalników
Jedną z najbardziej popularnych klasyfikacji rozpuszczalników jest ta, która uwzględnia ich budowę chemiczną. Najprostszy podział wyróżnia rozpuszczalniki organiczne oraz nieorganiczne.
Rozbudujmy jednak ten podział na cztery grupy, uwzględniając bardziej szczegółowe cechy budowy.
- Węglowodory:
- parafiny,
- olefiny,
- alkiny,
- nafteny,
- terpeny.
- Zawierające tlen:
- estry,
- ketony,
- alkohole,
- etery,
- kwasy organiczne,
- glikole,
- fenole.
- Inne heterozwiązki:
- rożnego rodzaju aminy,
- nitrozwiązki,
- związki siarki.
- Inne:
- woda,
- dwutlenek węgla.
Względy użytkowe rozpuszczalników
Z kolei najbardziej pożądana z punktu widzenia Klienta, klasyfikacja rozpuszczalników uwzględnia ich użytkowy podział. W tym rozróżnieniu znajdziemy naprawdę olbrzymią ilość rozpuszczalników, których nazwy mają charakter użytkowy. Wymienimy jedynie najbardziej popularne.
A są nimi:
- benzyny ekstrakcyjne,
- benzyny lakiernicze,
- alkohole,
- nafty,
- rozpuszczalniki aromatyczne,
- rozpuszczalniki izoparafinowe i cykloparafinowe,
- plastyfikatory,
- rozpuszczalniki do farb drukarskich,
- oleje fluksowe,
- oleje wiertnicze.
Popularne rozpuszczalniki
Denaturat
Denaturat to jeden z najbardziej popularnych rozpuszczalników użytkowych, które stosuje się nawet w domowych warunkach.
Jest to substancja ciekła należąca do grupy alkoholów etylowych.
Płyn ten zna chyba każdy. Rozpuszczalnik wyróżnia się on silnym zapachem, a przede wszystkim charakterystycznym fioletowym kolorem.
Denaturat barwi się tak celowo, żeby łatwo było go odróżnić i żeby nie doszło do spożycia, które może być silnie trujące. Obecnie jednak, na rynku można kupić także ten rozpuszczalnik w wersji bezbarwnej.
Stężenie procentowe alkoholu w denaturacie wynosi aż 92%. Z tego powodu, często ciecz ta nazywana bywa spirytusem skażonym.
Ten drugi człon pojęcia wynika z wielu substancji skażających, które znajdują się w składzie.
Są to m.in. benzen czy benzyna.
Bywały przypadki częstego spożywania denaturatu, dlatego obecnie nie wolno dodawać substancji silnie trujących jak metanol. Denaturat to rozpuszczalnik, który stosowany jest jako składnik paliw. Jednak najbardziej słynie z właściwości czyszczących i myjących.
W domowych warunkach rozpuszczalnik używany jest przede wszystkim do usuwania plam, odtłuszczania, przy zmywaniu zabrudzeń itp.
Nitro
Nitro to kolejny bardzo popularny rozpuszczalnik używany między innymi w budownictwie. Rozpuszczalnik ten stanowi mieszaninę kilku różnych rozpuszczalników o charakterze organicznym.
W jego składzie znajdziemy między innymi:
- aceton,
- toluen,
- butanol,
- ksylen,
- octan etylu,
- etylobenzen.
Nitro stosowane jest przede wszystkim w procesach malowania i lakierowania. Rozpuszczalnik ten idealnie nadaje się do rozpuszczania i rozcieńczania farb z zawartością nitrocelulozy. Nitro sprawdzi się podczas prac malarskich ponieważ idealnie czyści narzędzia malarskie i usuwa resztki klejów.
Jaki rozpuszczalnik do poszczególnych produktów
W przypadku prac malarskich najlepiej użyć benzyny ekstrakcyjnej lub nitro.
Wykazują one bardzo wysoki stopień oczyszczania, a jednocześnie podczas malowania są całkowicie bezpieczne dla struktury lakieru samochodowego.
Do rozcieńczania i zmywania farb akrylowych można użyć benzyny ekstrakcyjnej lub lakierniczej. Efekty mogą być jednak co najwyżej średnio zadowalające.
Niektórzy producenci posiadają w swoich ofertach również rozpuszczalniki akrylowe, które produkowane są ze specjalnym przeznaczeniem do rozcieńczania i zmywania farb tego typu.
Jeżeli pojawi się potrzeba rozpuszczenia styropianu, najlepiej użyć nitro lub acetonu.
W przypadku konieczności przeprowadzenia procesu odtłuszczenia metali, można użyć wiele różnych rodzajów rozpuszczalników. Dobrze sprawdzi się:
- benzyna ekstrakcyjna,
- denaturat,
- nitro.
Ceny rozpuszczalników
Na koniec warto powiedzieć ile kosztują rozpuszczalniki. Odpowiedź nie należy do łatwych.
Powyżej została przytoczona cała masa rozmaitych rozpuszczalników. Przy takiej gamie produktów, a do tego dodając olbrzymią ilość producentów, z których każdy ustala swoją własną cenę, jednoznaczna odpowiedź na pytanie o koszty poszczególnych rozpuszczalników, wydaje się chyba niemożliwa.
Warto też dodać, że poszczególne produkty mogą występować także w różnych pojemnościach.
Podajmy zatem jedynie przybliżone ceny niektórych najbardziej popularnych produktów.
Rozpuszczalnik benzyna lakowa w pojemniku 2,5 L to koszt ok. 40 zł. Za puszkę półlitrowej benzyny ekstrakcyjnej zapłacimy ok. 20 zł.
O wiele tańsze jest rozpuszczalnik nitro. Półlitrowa butelka tego typu rozpuszczalnika to koszt ok. kilku złotych.
Aceton to rozpuszczalnik za który zapłacimy około 50zł (puszka 2,5l).
Zdecydowanie najtańszy jest rozpuszczalnik denaturat. Za półlitrową butelkę zapłacimy zaledwie niecałe 5 zł. To właśnie tak niska cena i wysoka zawartość alkoholu etylowego sprawia, że zdarzają się przypadki jego spożywania. Jest to jednak bardzo szkodliwe dla zdrowia.
Jestem pod dużym wrażeniem, jak portal budowlany przedstawia trendy w zrównoważonym budownictwie. To ważne tematy na czasie.