Для чего нужен растворитель

В области лакокрасочных материалов (ЛКМ) термины «растворитель» и «разбавитель» часто пересекаются и нередко производители путают одно с другим, что создает путаницу для потребителей. Поэтому перед тем как углубиться в изучение темы растворителей, давайте разберемся, в чем заключается различие между этими понятиями.

Применение растворителей

Лакокрасочные материалы принято классифицировать на основные, промежуточные и прочие. К промежуточным категориям относятся разбавители и растворители. Рассмотрение данных субстанций важно, так как растворители играют важнейшую роль на различных стадиях лакокрасочного производства, например, они используются для регулирования вязкости материалов.

Растворители определяются как низкомолекулярные летучие жидкости с относительно низкими температурами кипения. Они могут быть как сильными, так и слабыми: сильные растворители характеризуются способностью образовывать однородную систему с полимерами в различных концентрациях и температурных диапазонах.

Качественные растворители для лакокрасочных материалов обладают несколькими важными свойствами: инертность, что значит, что они не реагируют с полимерными составляющими, и летучесть, которая позволяет им испаряться в процессе высыхания лакокрасочных слоев.

Растворители делятся на три группы в зависимости от их активности:

Простые растворители:

• скипидар,
• этилацетат,
• ацетон,
• амилацетат,
• дихлорэтан,
• уайт-спирит,
• технический сольвент.

Эти вещества являются органическими и используют для растворения пленок или приготовления смесей.

Виды растворителей

Уайт-спирит

Уайт-спирит, который также называется бензиновым растворителем, представляет собой продукт перегонки нефти. Его физические характеристики: это прозрачная, бесцветная жидкость. Область его применения включает растворение нитрокрасок и различных типов смол, а также масляных красок. Важно ограничивать использование уайт-спирита при окраске до 10% от общей массы лакокрасочного материала.

Скипидар

Скипидар – это прозрачная, зачастую бесцветная, а иногда с легким красноватым или темно-красным оттенком жидкость, которая широко используется для разбавления красок и ускорения высыхания лакокрасочных покрытий. Этот растворитель чаще всего применяется для работ с масляными красками. Выбирая между очищенным и неочищенным скипидаром, для окраски следует предпочесть очищенный вариант.

Стоит отметить, что скипидар может легко вспыхнуть. Древесный (неочищенный) скипидар получают в процессе сухой перегонки древесины, тогда как живичный скипидар получается путем перегонки смолы хвойных деревьев. Очищенный скипидар проходит дополнительную переработку, в результате которой удаляются окрашивающие компоненты, чтобы сделать растворитель более подходящим для покраски.

Чтобы оценить качество скипидара, следует смешать его с олифой в равных пропорциях и нанести данную смесь на поверхность. Если через сутки после затвердевания покрытия остается прочная пленка, это свидетельствует о высоком качестве растворителя.

Живичный скипидар, или терпентиновое масло, считается более экологичным вариантом по сравнению с древесным скипидаром: он отличается более нейтральным запахом и менее резок.

Скипидар также может использоваться для обезжиривания поверхностей, несмотря на его высокую стоимость, что оправдано качеством рабочего материала.

Ацетон, амилацетат, этилацетат

Эти растворители часто используются в сочетании с нитрокрасками. Поскольку указанные вещества легко смешиваются с водой, важно, чтобы в них не попадала вода, так как это может привести к побелению прозрачной пленки. Добавление в состав растворителей бутилового спирта значительно улучшает блеск лакового покрытия.

Сольвент

Технический сольвент представляет собой смесь ароматических углеводородов, получаемых в процессе коксохимического производства и ректификации очищенных фракций сырого бензола. Физические характеристики этого растворителя: прозрачная бесцветная жидкость. Он выпускается в трех марках – А, Б, В, которые различаются по параметрам: температуре кипения, плотности и содержанию таких химических соединений, как сера и фенолы.

Сольвент считается высококачественным растворителем красок, однако его токсичность ограничивает его популярность по сравнению с скипидаром. Сольвент применяется для разбавления пентафталевых и глифталевых красок.

Дихлорэтан

Этот растворитель тоже важно упомянуть. Он представляет собой бесцветную, слабовоспламеняющую жидкость со специфическим запахом хлороформа, которая склонна желтеть под воздействием солнечного света. При работе с данным веществом необходимо соблюдать все меры предосторожности, включая использование резиновых перчаток, так как дихлорэтан может негативно воздействовать на кожу.

Классификация

Растворители подразделяются на органические и неорганические в зависимости от их химического строения. К органическим растворителям относятся алифатические и ароматические углеводороды, а также их галогеновые и нитрогруппы, спирты, карбоновые кислоты, простые и сложные эфиры, амиды кислот, нитрилы, альдегиды и кетоны, сульфоксиды и другие.

Существуют растворители, полученные на основе оксогалогенидов (например, сульфурилхлорид, тионилхлорид), азотсодержащие соединения (жидкий аммиак NH₃, гидразин, гидроксиламин и другие), а также жидкий диоксид серы SO₂, фтороводородная кислота и возможные легкоплавкие металлы (галлий, олово и другие). Расплавы солей, выступающие в качестве электролитов, также являются отличными растворителями для солей и металлов, и могут применяться как среда для проведения органических реакций. Используются как легкоплавкие солевые расплавы (нитратные, ацетатные), так и тугоплавкие (галогенидные, боратные, фосфатные, молибдатные, ванадатные и т. д.). Широко применяются расплавы оксидов и смешанные составы.

Растворители также классифицируются в зависимости от их кислотно-основных свойств, выделяя кислотные, основные и нейтральные растворители.

Классификация растворителей по физическим свойствам может базироваться на их температуре кипения (растворители с температурой кипения ниже 100 °C при давления 760 мм рт. ст. относятся к низкокипящим, с температурой кипения выше 150 °C – к высококипящим), летучести, вязкости и наличию или отсутствию дипольного момента в молекулах растворителя.

Кроме того, молекулы растворителя могут выступать в роли доноров или акцепторов протонов или электронов. На основе этой функции и величины диэлектрической проницаемости выделяют четыре группы растворителей: протонные (вода, спирты, карбоновые кислоты и другие), обладающие высокой диэлектрической проницаемостью; апротонные диполярные (некоторые апротонные амиды, кетоны, сульфоксиды и другие), которые имеют высокую проницаемость, но не обладают донорно-акцепторными свойствами; электронодонорные (например, эфиры); неполярные (сероуглерод, углеводороды), имеющие низкую диэлектрическую проницаемость.

Растворители также классифицируются по их пожаро-взрывоопасности, токсичности и другим характеристикам, что позволяет более точно отнести их к необходимым группам.

Выбор растворителя

Определение подходящего растворителя для практического использования основывается на множестве факторов: физических свойствах (плотность, вязкость, показатель преломления, диэлектрическая проницаемость и других), растворяющей способности, химической инертности в отношении растворяемого вещества и применяемой аппаратуры, стабильности вещества при воздействии внешних факторов (температуры, света, влаги и т. д.), наличии примесей, а также пожаро- и взрывоопасности, токсичности, доступности и стоимости.

Так как большинство химических реакций протекает в растворах, растворители играют важную роль в качестве реакционной среды. Они формируют однородную среду, обеспечивая взаимодействие между реагирующими частицами (ионами, молекулами). Благодаря взаимодействию с исходными веществами, промежуточными продуктами и финальными продуктами, растворители могут оказывать влияние на порядок и скорость химических реакций, а также на химическое равновесие и иногда определяют направление реакции. Существует ряд эмпирических зависимостей, соединяющих свойства растворителя и скорость, а также направление химических реакций.

Виды растворителей для лака и краски

Уайт-спирит — это смесь жидких алифатических и летучих углеводородов, которая имеет резкий запах. Он эффективно растворяет масляные и алкидные краски и эмали, а также битумные и каучуковые мастики. Уайт-спирит является прозрачной жидкостью, получаемой в процессе многостадийного разделения нефти. Автолюбителям он также может быть полезен для удаления битумных пятен с кузовов автомобилей, возникших после проезда по свежеуложенным дорогам. Кроме этого, в быту уайт-спирит используется для очистки рук после малярных работ и удаления пятен краски с одежды.

Бензин не используется в лакокрасочной промышленности, однако в быту он применяется как растворитель для масляных и битумных материалов. Например, продукт Нижегородхимпром Нефрас используется для растворения резиновых клеев, разбавления быстросохнущих лакокрасочных материалов, масляных красок, а также для удаления масляно-смоляных загрязнений с деталей и обезжиривания изделий.

Скипидар представляет собой жидкую смесь компонентов, получаемых из смол хвойных деревьев. Он часто выступает побочным продуктом при производстве древесной целлюлозы с использованием сульфатного метода. Скипидар эффективно растворяет краски на масляной и алкидной основе, лаки и эмали, изготовленные из натуральных смол, пентафталевые и глифталевые эмали, а также художественные материалы и битумные мастики.

Сольвент — это легковоспламеняющаяся жидкость, получаемая из лёгких углеводородов, выделяемых при коксовании каменного угля или пиролиза нефти. Данный растворитель имеет значительную токсичность, и при работе с ним необходимо следовать мерам безопасности: использовать резиновые перчатки и защитные очки. Он является эффективным растворителем для масляных, алкидных и алкидно-фенольных лакокрасочных материалов, а также подходит для масел, битумов и каучуков. В магазине «Мир Красок» можно приобрести растворитель Нижегородхимпром.

Ксилол (нефтяной) представляет собой углеводороды ароматического ряда, содержащие бензольное кольцо и две метильные группы. Этот растворитель широко используют для разбавления до рабочей вязкости различных автоэмалей, а также некоторых ЛЛМ и грунтовок на основе алкида, эпоксидов и битума. Ксилол также применяется в строительстве для обезжиривания поверхностей перед малярными работами и для растворения полимеров и других соединений. Он считается довольно токсичным материалом, выделяющим большое количество летучих соединений.

Ацетон — это бесцветная легковоспламеняющаяся жидкость с характерным резким запахом, которая используется для разведения практически всех масляных красок и лаков, обезжиривания окрашиваемых поверхностей и удаления следов органических загрязнений.

Среди комбинированных растворителей выделяется универсальный растворитель 646, который подходит для нитрокрасок, нитроэмалей, общего верхнепригодного назначения, а также для эпоксидных и акриловых материалов. Это самый удобный и универсальный растворитель, который часто применяется в быту для разбавления лакокрасочных материалов и приготовления шпатлевок. При использовании растворителя 646 нет необходимости в специальных средствах защиты. В магазинах доступны такие продукты, как Ярко растворитель 646 для нитроэмалей, Текс Профи Растворитель № 646 и Нижегородхимпром растворитель 646 ГОСТ.

Следует помнить, что водоэмульсионные акриловые и латексные краски легко смываются водой, пока они находятся в жидком состоянии и не полимеризовались. Однако как только акриловое покрытие высохнет, вода становится неэффективной. Специального растворителя для латексной краски на полках магазинов вы не найдете. Тем не менее, латексные краски можно очистить с помощью уайт-спирита, керосина, сольвента или бензина.

Техника безопасности

Работа с растворителями связана с соблюдением определённых правил безопасности:

• Работать с растворителями следует вдали от источников огня и теплоты, так как они легко воспламеняются и могут быть взрывоопасными;
• Избегать попадания растворителя на слизистые оболочки глаз, носа, рта и различного рода открытые раны;
• Некоторые растворители могут повреждать ткани, поэтому желательно избегать их попадания на одежду;
• Во время работы следует быть осторожным и внимательным, избегая вдыхания летучих паров;
• Желательно использовать растворители на открытом воздухе или в хорошо проветриваемых помещениях.

Применение в быту

Промышленное применение растворителей крайне разнообразно. Они необходимы для синтеза полимеров, извлечения полезных веществ из реакционных смесей и во множестве других технологических процессов. Даже процесс очистки пищевых продуктов, например, растительных масел, часто происходит с использованием экстракции из раствора. Однако в домашних условиях или небольших мастерских растворители требуются в основном в двух случаях.

Обезжиривание поверхностей. Часто необходимо очистить детали или предметы от жировых пятен, засохших следов и других загрязнений, которые невозможно смыть водой. Это происходит потому, что масла и жиры не растворимы в воде, даже если в нее добавить моющее средство. В таких случаях достаточно протереть грязный предмет ветошью, смоченной растворителем, и проблема будет решена. Этот же способ применим для подготовки деревянных или металлических изделий перед окраской.

Окрасочные работы. Лакокрасочные материалы (эмали, краски, лаки) являются наиболее распространенным примером жидких синтетических полимеров, встречающихся в быту. Растворитель является обязательным компонентом краски, поэтому он понадобится для разведения загустевшего материала до рабочего состояния.

Используя активный растворитель и долго продолжая смешивание, можно восстановить характеристики частично высохшей краски. Также можно промыть инструменты после работы, удалить случайные капли и очистить одежду – для этого используется растворитель. Важным качеством краски, которое непосредственно влияет на результат, является её вязкость, от которой зависит уровень растекания материала по поверхности и удержания на кисти или валике. При использовании пневматических инструментов (например, краскопульта) вязкость должна быть в определённых пределах, что достигается разбавлением.

Классификация растворителей

Для систематизации всех веществ, которые могут быть использованы в качестве растворителей, разработаны несколько методов классификации: по химическому составу, по активности молекул к водородным связям, по дипольному моменту и другим характеристикам. Тем не менее, для практических целей достаточно понимать основные виды классификации. По принадлежности к основным видам химических веществ выделяют неорганические и органические растворители:

• неорганические – вода, сильные кислоты (серная, соляная), растворы некоторых солей и низкотемпературные расплавы;
• органические – охватывающие основные типы углеводородов, спиртов, эфиров, кетонов и другие.

Количество веществ в составе также служит основанием для выделения однокомпонентных и многокомпонентных растворителей. Первые имеют уникальную формулу и номенклатурное наименование. Вторые представляют собой смеси двух или более жидкостей, которые не реагируют друг с другом. Примеры органических материалов каждой группы:

• однокомпонентные – ацетон, толуол, уксусная кислота, бутилацетат;
• многокомпонентные – сольвент, нефрас, уайт-спирит, керосин, скипидар, различные номерные марки (646…651).

Состав растворителей

В производстве чаще всего используются следующие составы:

• Уайт-спирит. Это прозрачная жидкость с резким керосиновым запахом. Вещество является продуктом дистилляции нефти и подходит для растворения большинства существующих красителей и битумных веществ. Его растворяющая активность не очень высока.
• Скипидар. Это жидкость с высокой степенью прозрачности и легким желтоватым оттенком, получаемая из эфирных масел при экстрагировании древесины сосен. Скипидар может применяться для воздействия на масляные краски, алкидные эмали и некоторые виды эпоксидных смол. Он бывает живичным и сульфатным.
• Бензин. Этот продукт нефтепереработки используется в лакокрасочном производстве не в виде автомобильного бензина, а его разновидности – нефрас. Применяется для подготовки и обезжиривания поверхностей, а также для растворения красок на масляной и битумной основе.
• Керосин. Технический керосин также является побочным продуктом переработки нефти, и его применение возможно в лакокрасочных материалах.
• Сольвент. Вещество, произведенное в результате коксования каменного угля или пиролиза нефти.
• Расставленные растворители 646 и 647 – это многокомпонентные жидкости с высокой агрессивностью, подходят для обработки поверхностей, которые не требуют деликатного обращения.
• Этилен. Жидкость без цвета с характерным запахом, состав которой включает 92% алкоголя и производится путем перегонки водного спирта из древесной целлюлозы.
• Ацетон. Эта жидкость с резким запахом производится из уксусной кислоты, основанной на переработке древесины.

Виды растворителей

Существует две основных группы растворителей:

• Вещества органического происхождения.
• Неорганические вещества.

Наиболее часто используются растворители первой группы, тогда как вторая включает вещества с аминогруппами, воду, производные аминов, соли, раствор фосфора и другие компоненты.

Органические растворители подразделяются на три категории в зависимости от их физических свойств. Выделяют:

• Легколетучие. Это растворители, основу которых составляют сольвент, бензин или уайт-спирит. Эти вещества предназначены для работы с масляными красками, различными эмалями и акриловыми красителями. Большинство растворителей из этой группы характеризуются высокой воспламеняемостью, поэтому при работе с ними следует соблюдать технику безопасности, а также хранить их вдали от открытого огня и высоких температур.
• Среднелетучие. К этой группе относится керосин, который применяется для разбавления масляных и акриловых красок.
• Труднолетучие вещества. К ним обычно относят скипидар, который позволяет эффективно работать с лаками, эмалями и масляными красками.