Кремнийорганические эмали и краски

обзоры, методики, рецепты

Числа разбавления,каури-бутанольная точка, анилиновая точка

В лакокрасочной промышленности для определения растворяющей способности растворителей используются эмпирические показатели: каури-бутанольная точка, анилиновая точка и числа разбавления. В основе определения этих показателей лежит учение о равновесии фаз.

Числа разбавления. За число разбавления принимают массу разбавителя (реже объем), которую можно добавить к данному раствору до осаждения пленкообразователя. Этот показатель может характеризовать совместимость разбавителя с раствором или совместимость пленкообразователя с основным растворителем, так как, чем лучше их совместимость, тем большее количество разбавителя необходимо добавить, чтобы вызвать расслоение.

Рассмотрим, как происходит разбавление раствора полимера на треугольной диаграмме (рис. 7). Допустим, в исходном состоянии мы имеем бинарную систему полимер — растворитель с концентрацией х2. При добавке разбавителя состав системы будет изменяться по линии, проходящей через точку X2 ч точку 100%-ного разбавителя.

При достижении линии фазового расслоения в точке а2 начинается распад раствора на две фазы. Число разбавления в этом случае будет пропорционально длине отрезка a2x2. Если взять раствор полимера с меньшей исходной концентрацией x1, то число разбавления будет больше в соответствии с длиной отрезка A1x1. При большей концентрации полимера х% для высаждения полимера достаточно добавить небольшое количество разбавителя, пропорциональное отрезку a3X3.

Из приведенных примеров видно, что число разбавления не является постоянным для данной системы, так как зависит от концентрации полимера. Точно так же можно показать, что на число разбавления влияет температура, при которой проводится определение. При повышении температуры вплоть до критической количество разбавителя, необходимое для фазового расслоения, увеличивается.

Исходя из этого, при определении чисел разбавления необходимо придерживаться постоянных стандартных условий. Поэтому в методиках определения чисел разбавления должны быть указаны исходная концентрация раствора пленкообразователя и температура.

Числа разбавления могут быть связаны с параметрами растворимости. Для этого числа разбавления изображают графически в координатах трехмерных параметров или в треугольнике, в котором три параметра растворимости выражены в виде относительных факторов растворимости.

Каури-бутанольная точка. Этот показатель чаще всего используют для оценки растворяющей способности углеводородных растворителей и определяют на примере нерастворимой в углеводородах смолы каури. 20 г 33 %-ного раствора смолы каури в бутиловом спирте титруют исследуемым растворителем до помутнения. Титрование прекращают в тот момент, когда мутность достигнет такой степени, что через раствор нельзя прочесть печатный текст.

.

Рис. 7. Иллюстрация понятия «число разбавления» на тройной диаграмме: П —полимер; Р1 — хороший растворитель; Р—разбавитель

Рис. 8. Зависимость КБ от параметра растворимости; + индивидуальные растворители; О нефтяные растворители.

Количество добавленного растворителя (в г) принимается за каури-бутанольную точку (КБ) растворителя. Определение необходимо проводить при постоянной температуре. По увеличению КБ углеводороды можно расположить в следующий ряд:

Между КБ и параметром растворимости существует определенная зависимость (рис. 8), которая аналитически выражается следующим уравнением:

(6)

Анилиновая точка. Анилиновая точка (AT) так же, как и КБ, является эмпирическим показателем, характеризующим растворитель с точки зрения фазового равновесия. Однако, если КБ является числом разбавления, х. е. показывает концентрацию разбавителя, вызывающую фазовое расслоение, то AT — это температура, при которой происходит фазовое расслоение раствора анилина в данном растворителе.

Для испытания приготовляют раствор анилина в исследуемом растворителе в соотношении 1:1 (по объему) и медленно охлаждают его до тех пор, пока не появится помутнение. Так как анилин является низкомолекулярным веществом, то для него характерна относительно симметричная диаграмма состояния в различных растворителях, на которой соотношению анилин : растворитель = 1:1 (как предусмотрено методикой) должна соответствовать критическая температура. Следовательно, AT, по сути дела, является критической температурой системы анилин — растворитель.

По уменьшению AT углеводороды можно расположить в следующий ряд:

Парафиновые > Нафтеновые > Ароматические

Среди парафинов нормального строения значение AT минимально для гексана (рис. 9). Для изопарафинов значения AT уменьшаются с увеличением разветвленности углеводородов.

Между AT и КБ существует зависимость, которая выражается двумя следующими уравнениями.

При КБ < 50:

 

где р — плотность при 15 °C, г/см3;

Ткип — средняя температура кипения растворителя.

КБ = 75 соответствует температуре замерзания анилина (—60 °C). При смешении анилина с алифатическими и нафтеновыми углеводородами температура расслоения повышается, следовательно, для таких систем характерно аморфное расслоение. Для хорошо совместимых с анилином ароматических растворителей, по-видимому, характерно кристаллическое расслоение, так как такие смеси замерзают ниже температуры плавления анилина.

При исследовании некоторых ароматических растворителей не возникает расслоения вплоть до замерзания самого растворителя. В этом случае рекомендуется предварительно смешать анилин с равным объемом особо чистого гептана, а затем проводить определение AT, добавляя к этой смеси испытуемый растворитель (1:1 по объему). В результате температура расслоения смещается в область более высоких температур.

Рис. 9. Зависимость AT от числа углеродных атомов в молекуле углеводорода.

Comments are closed.