Chương 2 SOLVENT

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    1/56

    Chương 2

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    2/56

    Dung môi được định ngh ĩ a trong từ điển Oxford là 'một chất có khả năng hòa

    tan hoặc tạo thành dung dịch với chất nào đó'. Một dung dịch được mô tả là

    “thườn là m t chất rắn ho c khí hòa tan thành d n lỏn '. 

    Trong l ĩ nh vực tạo màng, dung môi hòa tan nhựa và Polyme để tạo thành dung

    dịch. Những dung dịch này làm đơn giản hóa việc sản xuất và áp dụng các

    chất tạo màng, và khi dung môi bay hơi, tạo điều kiện cho sự hình thành màng

    phim.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    3/56

    SOLVENT CHARACTERISTICS

    The general properties of solvents which determine their usefulness in organiccoatings are listed below:

    1. Solvent power. 7. Color

    2. Boiling point 8. Odor.

    3. Rate of evaporation. 9. Toxicity.

    4. Flash point 10. Corrosion resistance.

    5. Flammability. 11. Pounds per gallon.

    6. Chemical stability 12. Cost per pound.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    4/56

    Dung môi thật hay hoạt động (True or active solvent) . Đây là một dung môimà một mình sẽ hòa tan các nhựa được sử dụng.

    Dung môi ẩn (Latent solvent). Dung môi ẩn không phải là dung môi thật chocác resin, nhưng tăng cường năng lực hòa tan cho dung môi thật. Latentsolvents đặc biệt có hiệu quả với nhựa nitrocellulose.

    Dung môi pha loãng (Diluent solvent). Đây không phải là một dung môi choresin. Nó được sử dụng để làm giảm giá của hổn hợp dung môi trong một hệ thống.

    Chất pha loãng (Thinners). Thường là hổn hợp dung môi tương tự như trongcông thức sơn. Nó thường được dùng để giảm độ nhớt trợ giúp trong quá trìnháp dụng.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    5/56

    Table 4 Definitions of solvents used in coatings

    Definition Examples of solvents Typical resins matching solvents*

    Active/True

    Aliphatic hydrocarbons

    Aromatic hydrocarbonsKetonesEsters

    Long oil alkyds

    Short oil alkyds, thermosetting acrylics,epoxies

    Vinyls, urethanes, acrylics

    Nitrocellulose, epoxies

    Latent Alcohols Nitrocellulose

    Diluent Hydrocarbons Most resins

    Thinners Mineral spirits Long oil alkyds**

    * Examples only; other resins also soluble.

    ** Thinners often contain the same solvent(s) as the coating with which they are used. 'Universal' 

    thinners usually contain a blend of active, latent solvents and diluents.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    6/56

    INTRODUCTION TO VISCOSITYAND THE EVAP RATI N F

    SOLVENT SYSTEMS

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    7/56

    Độ nhớt có thể được định ngh ĩ a như là một thước đo về mức độ màmột chất lỏng kháng lại sự chảy dưới một tác dụng lực. Độ nhớt là mộttính chất quan trọng trong ứng dụng hệ tạo màng của tất cả các loại .Nó được đo bằng một loạt các thiết bị được gọi là nhớt kế (viscometers).

    Độ nhớt của solvents bị ảnh hưởng bởi các nhóm có lực hút (chẳnghạn như hydroxyls) trên phân tử phân cực của dung môi, độ dài củadây (phân tử), và những phức tạp của chuổi (mà làm gia tăng mức độ va chạm và móc rối phân tử).

    Khi gia nhiệt các phân tử, các phân tử riêng lẽ khi tích lũy đủ nănglượng (động năng) để hoàn toàn thoát khỏi lực hút giữa các phân tử vàsự móc rối phân tử với các phân tử kế cận nó sẽ thoát ra khỏi khối chấtlỏng . Điều này "thoát vào trong không khí" được gọi là sự bay hơi. Khi

    chúng ta bổ sung thêm nhiệt độ, lần lượt các molecules sẽ đạt đủ nănglượng và sẽ bay hơi hết.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    8/56

    • Viscosity và mối quan hệ với bay hơi Dung môi

    Khi dung môi bay hơi, ảnh hưởng của chất mang trên vận tốc bay

    hơi tổng thể ngày càng gia tăng. Trong dung dịch nhựa rất loãng (ví

    dụ như, ít hơn 10 %), sự bay hơi của hổn hợp dung môi liên quan

    nhiều đến tính chất của từng dung môi riêng lẽ và độ nhớt của hổn

    hợp dung môi. Khi quá trình bay hơi tiếp tục, tuy nhiên, nồng độ 

    ch t n n nh a ia tăn tron màn him ảnh hưởn của nó đ n

    độ nhớt và tốc độ bay hơi hổn hợp dung môi trở nên quan trọng

    hơn. Cuối cùng, đến một điểm mà ở đó sự bay hơi của các dung

    môi chậm một cách rõ rệt. Tại thời điểm này, tốc độ bay hơi không

    ảnh hưởng nhiều bởi khả năng bay hơi của các dung môi mà ảnh

    hưởng bởi sự khuếch tán dung môi qua lớp màng phim.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    9/56

     

       t   i  e  s

      o   f   S

      o   l  v  e  n   t  s

    SolventViscosity in Centipoisesat 25oC (77oF)

    Aliphatic Hydrocarbons 

    Hexane 0.32

    VM & P Naphtha 0.65

    Mineral0.99

    Aromatic Hydrocarbons 

    Toluene 0.59

    Xylene 0.66

       T

       h  e

       V   i  s  c  o  s

     

    Aromatic 100 0.77Aromatic 150 1.10

    Ketones 

    Acetone 0.30

    Methyl Ethyl Ketone 0.39

    Methyl Isobutyl Ketone 0.57

    Methyl Amyl Ketone 0.73

    Cyclohexanone 2.19

    Isophorone 2.53

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    10/56

     

       S  o   l  v  e  n   t  s

    SolventViscosity in Centipoisesat 25oC (77oF)

    Alcohols 

    Ethanol 1.38

    Isopropanol 2.15

    n-Butanol 2.59

    Diacetone Alcohol 2.77

    C clohexanol 52.63

       T   h  e

       V   i  s  c  o  s   i   t   i  e  s  o

       f

     

    Ethylene Glycol 17.00

    Glycol Ethers 

    Ethylene Glycol Monoethyl Ether 1.86

    Ethylene Glycol Monobutyl Ether 2.91

    Propylene Glycol Monomethyl Ether 1.73

    Diethylene Glycol Monoethyl Ether 3.90

    Diethylene Glycol Monobutyl Ether 5.01

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    11/56

    The Viscosities of Solvents

    SolventViscosity in Centipoises at25oC (77oF)

    Esters 

    Ethyl Acetate 0.45

     n- uty cetate .

    Amyl Acetate 0.85

    Ethylene Glycol Monoethyl Ether Acetate 1.21

    Ethylene Gfycol Monobutyl Ether Acetate 1.60

    Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate 1.06

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    12/56

    Khaû naêng hoøa tanthoâng soá hoøa tan

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    13/56

    1. Hildebrand’s Solutions parameter

    Ev: The latent heat of vaporization by means of thermodynamic equations.

    2. Hansen's equation for determining the solubility parameter

    m

    v

     E ∆=δ  

    δδδδ2 = δδδδd2 + δδδδp

    2 + δδδδh2

    hydrogen bonds, polar forces (Keesom and Debye forces), and dispersion (orLondon) forces

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    14/56

    Hydrogen Bonding có được khi một nguyên tử hydro liên kết trực tiếp đến một nguyêntử mang điện tích âm (ví dụ như, oxy) được tiếp cận của một nguyên tử mang điện tíchâm thứ hai. nguyên tử mang điện tích âm thứ hai (có thể có được từ phân tử khác hoặcmột phần khác của chuỗi polyme) thành lập một lực yếu với nguyên tử hydrogen. Điều

    này được gọi là hydrogen bond.

    Polar forces, có được từ các lưỡng cực tự nhiên tồn tại thường xuyên trong phân tử phân cực, các điện tích yếu trái dấu của các phân tử giống nhau hoặc khác nhau hút với

    .

    gọi là lực Keesom. Ngoài ra, khi tiếp cận với phân tử phân cực mạnh, các electrons vànhân các phân tử không phân cực có thể bị chuyển đổi thành moment lưỡng cực. Lựchút rất yếu xảy ra giữa các phân tử loại này được gọi là lực Debye.

    Dispersion or London forces khó giải thích để hiểu nếu không có những ứng dụng về cơ 

    lượng tử. Hầu như tất cả các loại phân tử nào cũng đều có hiện diện của lực này. Cáclực này có liên quan đến các biến đổi tạm thời trong mật độ điện tử như là kết quả quaycủa electrons quanh nhân của tất cả các atoms.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    15/56

    Teas' Fractional Parameters

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    16/56

    Burrell cho biết thêm m

    ột thông s

    ố, dung môi

    được phân lo

    ại vào 1 trong 3 lo

    ại tùy thu

    ộcvào tính chất lực hydrogen của chúng.

    (Nhóm 1) Những chất lỏng có lực hydrogen (thấp) yếu bao gồm các hydrocarbonsaliphatic và thơm cũng như nitro-và chlorinated paraffins.

    (Nhóm 3) Những dung môi có lực hydrogen mạnh bao gồm nước và Alcohol,

    (Nhóm 2) Những dung môi có lực hydrogen trung bình, từ glycol ethers ở mức cao đếnesters, ketones ờ mức thấp.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    17/56

    Table25-2 Solubility Parameters with Fractional

    Parameters of Teas (after Hanson)

    SolventsSolubilityParameter

    Burrell'sHydrogenBondingGrouping

    Teas' FractionalParameters

    fd fp fh

    Methanol 14.30 III 31 23 46

    Ethanol 12.92 III 36 19 45

    - .

    Propylene glycol 14.80 III 39 15 46

    Ethylene glycol 16.30 III 32 17 51

    Cydohexanol 10.95 III 50 12 38

    Ethyl lactate 10.50 II 44 23 33

    Diethylene glycol 14.60 III 25 30 45

    Butyl cellusolve 10.25 II 46 20 34

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    18/56

    Table25-2 Solubility Parameters with Fractional

    Parameters of Teas (after Hanson)

    SolventsSolubilityParameter

    Burrell'sHydrogenBondingGrouping

    Teas' FractionalParameters

    fd fp fh

    Methyl carbitol 10.80 II 44 22 34

    Cellosolve solvent 11.88 I! 43 20 37

      .

    Cellosolve acetate 9.60 II 50 34 16

    Methyl cellosolve 12.06 II 39 22 39

    Acetone 9.77 II 50 37 13

    Methyl ethyl ketone 9.27 II 53 30 17

    Methyl isobuty! Ketone 8.57 II 56 23 21

    Methyl isoamyl ketone 8.63 II 58 22 20

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    19/56

    Table25-2 Solubility Parameters with Fractional

    Parameters of Teas (after Hanson)

    SolventsSolubilityParameter

    Burrell'sHydrogenBonding

    Grouping

    Teas' FractionalParameters

    fd fp fh

    Diisobutyl ketone 8.17 II 67 16 17

    Cyclohexanone 9.88 II 56 22 22

    Tetrahydro furan 9.52 II 55 22 23

    Ethyl acetate 9.10 II 51 37 17

    n-Butyl acetate 8.46 II 60 16 24

    Isobutyl isobutyrate 7.80 II 63 22 15

    2 Nitropropane 10.02 I 58 33 9

    Methylene chloride 9.93 I 59 20 21

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    20/56

    Table25-2 Solubility Parameters with FractionalParameters of Teas (after Hanson)

    Solvents

    Solubility

    Parameter

    Burrell'sHydrogen

    BondingGrouping

    Teas' FractionalParameters

    fd fp fh

    1,1,1-Trichloroethane 8.57 I 68 17 15

    Toluene 8.91 I 78 6 16

    Xylene 8.80 I 82 6 12

    Hexane 7.24 I 96 2 2

    Cyclohexane 8.18 I 94 2 4

    Water 23.50 III 19 22 58

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    21/56

    Table Hansen solubility parameters of paint solvents

    Solvent

    Solubility parameters (cal)0,5(cm)-15or (MJ)0,5m-1,5/2.04

     δδδδdDispersion

    δδδδpPolar

    δδδδhHydrogenbonding

    δδδδ

    Hildebrand

    Toluene 8.8 0.7 1.0 8.9

    o-Xylene 8.7 0.5 1.5 8.8

    Methyl ethyl ketone 7.8 4.4 2.5 9.3

      . . . .

    Isophorone 8.1 4.0 3.6 9.7

    Ethyl acetate 7.7 2.6 3.5 9.1

    n-Butyl acetate 7.7 1.8 3.1 8.5

    Ethylene glycol monoethyl ether acetate 7.8 2.3 5.2 8.7

    Isopropanol 7.7 3.0 8.0 11.5

    n-Butanol 7.8 2.8 7.7 11.4

    Ethylene glycol monoethyl ether 7.9 4.5 7.0 11.5

    Ethylene glycol monobutyl ether 7.8 2.5 6.0 10.2

    Water 7.6 7.8 20.7 23.4

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    22/56

    Table 25-3: Solubility Parameters of Resin*

    Alkyd medium oil 9,4

    Polybutadiene 8,6

    Butylated urea formaldehyde resin 10,1

    Chlorinated rubber 9,4

    Epoxy bisphenol A type

    (medium molecular weight)10,9

    Nitrocellulose 11,5

    Phenolic resin 11,5

    Polyacrylonitrile 15,4

    Polyethylene 7,9

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    23/56

    Table 25-3: Solubility Parameters of Resin*

    Polymethyl methacrylate 9,5

    Polystyrene 9,1

    Silicone (polydimethyl) 7,3

    o ytetra uoret y ene ,

    Polyvinyl acetate 9,4

    Polyvinyl chloride 9,7

    Polyvinyl chloride/acetate(co-polymer) 10,4

    Polyvinylidene chloride 12,2

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    24/56

    Fig. 25-3Calculation of the solubility of xylene/butanol blend

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    25/56

    Vaän toác bay hôi

    Vận tốc bay hơi của dung môi có thể được xác định thuận lợi bắng cách đo độ mấtkhối lượng hay thể tích theo thời gian. Kết quả thu được phụ thuộc rất nhiều vào cácđiều kiện thử nghiệm. Vì lý do này, tốc độ bay hơi được đo theo một tiêu chuẩn nàođó, và các tiêu chuẩn được sử dụng như là một sự kiểm soát. Hai phương pháp

    được sử dụng rộng rãi.

    Phương pháp ASTM được dựa trên máy đo vận tốc bay hơi được phát triển bởiShell Chemicals. Phương pháp đo độ mất khối lượng theo thời gian, được xác định

    -

    tiêu chuẩn được chỉ  định tốc độ= 1,0. Vận tốc bay hơi tương đối đôi khi được sử dụng n-Butyl acetate = 100 như là tiêu chuẩn, do đó, các giá trị đo phải trích dẫn giảithích.

    Phương pháp nổi tiếng thứ hai, về đánh giá tốc độ bay hơi được diễn tả trong tiêu

    chuẩn DIN (Đức). Phương pháp này đo thời gian bay hơi của một thể tích dung môicố định áp dụng trên giấy lọc dưới những điều kiện xác định. Giá trị được báo cáoso sánh tương đối với diethyl ether = 1,0

    Với phương pháp ASTM, dung môi bay hơi nhanh có giá trị cao. Với phương pháp

    DIN, dung môi bay hơi nhanh có giá trị thấp.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    26/56

    Table 2 Properties versus type of hydrocarbon

    Carbonnumber

    Type ofhydrocarbon

    Chemical/tradename

    Viscosity at25°C (mPa.s)

    Boilingrange(oC)

    Evaporation rate(diethylether = I)

    C6

    Linear Paraffin n-Hexane

    (Narpar 6)

    0.33 69 1.5

    Branched paraffir

    Naphthenic

    Isohexane

    Cyclohexane

    Na ar 6

    0.32

    0.67

    55-62

    80-83

    1.3

    2.2

     

    C 8 Aromatic

    Linear Paraffin

    Benzene

    n-Octane

    (Narpar 8)

    0.61

    0.54

    80

    126

    3.0

    7.0

    Branched

    paraffin

    Isooctane

    (Isopar C)

    0.50 100-105 2.8

    Naphthenic Dimethyl cyclohexane

    (Nappar 8)

    0.91 123-130 7.7

    Aromatic Mixed xylenes 0.63 140 15.0

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    27/56

    Table 5 Evaporation rates of paint solvents

    Solvent Relative evaporation rates (DIN 53170)(n-butyl acetate = 1.0) (diethyl ether = 1.0)

    Hydrocarbons 

    Toluene 2.40* 6*

    Xylene 0.75* 15*C9 aromatics, eg, Solvesso 100, Shellsol A 0.21* 35*

    Mineral spirits 0.12* 55*

    Methyl ethyl ketone7.0**6.0*

    2.6*

    Methyl isobutyl ketone 1.65** 7.2

    Isophorone 0.03**

    Esters 

    Ethyl acetate 7.5** 2.9

    n-butyl acetate 1.0** 12

    (n-butyl acetate = 1.0) (diethyl ether = 1.0)

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    28/56

    SolventRelative evaporation rates (DIN 53170)(n-butyl acetate = 1.0) (diethyl ether = 1.0)

    Alcohols 

    Isopropanol 2.5** 10*

    n-Butanol 0.44** 33

    Glycol ethers 

    Propylene glycol monomethyl ether 0.75*** 25

    Ethylene glycol monoethyl ether

    0.32**

    0.38*** 43

    Glycol ethyl acetates 

    Propylene glycol monomethyl etheracetate

    0.32** 34***

    Ethylene glycol monoethyl etheracetate

    0.20** *** 52

    Sources: * Exxon Chemical data sheets** Union Carbide data sheets

    *** ShelI Chemical sheets 

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    29/56

    Table 6 Solvent release from resin/polymer films versus evaporation rates

    Solvent Solvent release Relative evaporation rate(n-butyl acetate = 1.0)

    Methyl ethyl ketone (fastest) 4.5

    Ethyl acetate 4.8

    Ethylene glycolmonoethyl ether 0.4

    n-Heptane 3.3

    n-Butyl acetate 1.0

    Benzene 5.4Ethylene glycolmonoethyl ether acetate

    0.2

    Toluene 2.3

    m-Xylene 0.8Methyl ketone isobutyl 1.4

    2,4 Dimethyl pentane 5.6

    Cyclohexane (Slowest) 5.9

    Source: T.C. Pat ton. Paint Flow and Pigment Dispersion (John Wiley)

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    30/56

    Boiling Point vs. Evaporation Rate

    MolecularWeight

    Boiling1 Point, °C

    EvaporationRate*

    n-Butyl acetate 116.15 126.5 100

    Cellosolve 90,12 135.0 40

    Methyl Cellosolve 76.09 124.5 55

    Ethyl acetate 88.10 77.1 525

    Ethyl alcohol 46.07 78.5 203

    Benzene 78.11 79.6 500

    Toluene 92.13 111.0 195

    Xylene 106 135-145 68

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    31/56

    Yeâu caàu (heä) dung moâi trong heä taïo maøng

    Bay hơi dung môi là quá trình cơ bản tham gia vào việc hình thành màng phim khô từ lớp phủ ướt, đặc biệt cho hình thành màng theo phương thức vật lý. Bằng cách kiểmtra, kiểm soát tốc độ bay hơi, các chuyên gia chất tạo màng có thể kiểm soát đặc tínhchảy của màng phim.

    Nếu dung môi thoát ra quá nhanh, màng phim s

    ẽ không khô

    đồng nh

    ất và s

    ẽ bị khuy

    ếttật trên bề mặt như vỏ cam, bị bọt, hoặc bong bóng. Làm khô quá nhanh có thể cho kết

    quả không đủ thấm ướt vật nền. Thiếu thấm ướt dẫn đến các vấn đề về bám dính.

    Nhi t đ  h xu n dưới đi m sươn dew oint và đ   m khôn khí n   ưn t trên

    màng phim, tạo ra m

    ột màng phim m

    ờ.

    Chúng làm cho độ nhớt gia tăng nhanh chóng,nên giảm thiểu được màng bị võng (chảy)khi áp dụng cho các bề mặt đứng;

    Việc nhanh chóng loại bỏ dung môi ra khỏi lớp màng biến đổi hóa học cho phép phảnứng nối mạng được bắt đầu một cách nhanh chóng.

    Thời gian không dính tay (tack-free) được như mong muốn, là kết quả từ việc dùng hệ dung môi bay hơi nhanh.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    32/56

    Nếu dung môi thoát ra quá chậm, quá trình khô sẽ bị kéo dài. Màng phim sẽ chảy, võngtrong trường hợp phủ trên vách đứng.

    Quá trình nối mạng bị chậm trễ

    Phủ bằng PP phun bị khô nhanh và tính chất chảy khó khăn có thể được hiệu chỉ nh.

    Bởi vì cả hai quá trình bay hơi nhanh và chậm đều có những bất lợi và tiện lợi tronghầu hết các hệ tạo màng, các chuyên gia màng thường sử dụng các hổn hợp dung môivới các tốc độ bay hơi khác nhau. Sự pha trộn có thể thiết kế để cho hệ tạo màng đượcphẳng láng trong suốt thời gian bay hơi. Cho nên, hổn hợp dung môi có thể chứa cácdung môi bay hơi nhanh và bay hơi chậm, thường một loại dung môi thì không thỏa các

    yêu cầu.

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    33/56

    Some coatings problems and solvent modifications

    ProblemParameter needingadjustment

    Solvent modification

    SolvencyEvaporationrate

    During application: 

    Poor brushability Viscosity vs time Increase Reduce

    Short wet-edge time Drying speed ReduceSprayability: inhomogeneousfilm on substrate; paint dry

    before reaching target (dryspray, cobwebbing)

    Viscosity vs time Increase Reduce

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    34/56

    Some coatings problems and solvent modifications

    Problem

    Parameter needing

    adjustment

    Solvent modification

    Solvency

    Evaporation

    rate

     During evaporation of solvent from wet film:

    Poor flow and levelling Viscosity vs time Increase Reduce

    Sagging Viscosity vs time Reduce Increase

    Lifting Attack on substrate Reduce Increase

    Pinholing Entrapped air, solvent Increase Reduce

    Tack (long set-to-touch time) Solvent retention Optimize Reduce

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    35/56

    Some coatings problems and solvent modifications

    ProblemParameter needing

    adjustment

    Solvent modification

    SolvencyEvaporation

    rate

    After solvent evaporation from film: 

    Poor coverage of substratepaint does not go farenough

    Insufficient solids Increase

    Poor hiding power substratevisible

    Film too thin, pigmentlevels too low Increase Reduce

    Low gloss levels Inadequate flow Increase Reduce

    Resin precipitation

    from moisture blush

    Increase Reduce

    Unwanted penetration into

    porous substrates

    Resin precipitationfrom poor solvent

    balance, wettability,viscosity

    MaintainIncrease

    towardsevaporation

    ReduceIncrease

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    36/56

    SOLVENT FAMILIES

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    37/56

    The Classes of Solvents

    Hydrocarbons 

    Aliphatic Hydrocarbons

    Aromatic Hydrocarbons

    Chlorinated Hydrocarbons

    Terpenes

    Oxygenated Solvents 

    Ketones

    Alcohols

    Glycol ethers

    Esters.

    Nitroparaffins

    Water 

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    38/56

    Table 26-3 Aliphatic Hydrocarbons

    Product Type ,Specific Gravity at 16C (60 F) g/cc (lbs/gal)

    Distillation RangceF (C)

    Flash PointTCC F(C)

    Hexane 0,675(5,62) 152-157 (67-70) U (-18)

    YM&P naphtha 0,755 (6,28) 250-300(121-149) 60(16)

    Stoddard solvent 0,767 (6,39) 310-370 (154-188) 100 (38)

    Mineral spirits 0,771 (6,42) 310-400(154-204) 100(38)

    140 Solvent 0,784 (6,53) 360-415(182-213) 140 (60)

    * Tag closed cup, ASTM D-56 

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    39/56

    Table 26-4: Aromatic Hydrocarbons

    Product Type

    Specific Gravitv at16 C (60 F) g/cc(lbs/gal)

    Distillation RangeF(C)

    Flash PointTCC* F(C)

    Toluene  0,871 (7,26) 230-231 (110-111) 41(5)

     , , - -

    Medium-Flash

    Aromatic naphtha10,874 (7,28) 310-350(154-177) 110(43)

    High-Flash

    Aromatic naphtha

    2 0,887(7,39) 360-410(182-210) 142(61)

    1 including aromatic 100 type2 including aromatic 150 type 

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    40/56

    Table 26-5: Chlorinated Hydrocarbons

    ProductType

    MolecularWeight

    SpecificGravity at

    16 C (60 f)g/cc

    (lbs/gal)BoilingPoint

    FashPointTCC

    Evaporation*R

    ate

    Vapor

    Pressure120 C)mm Hg kPa

     

    chloride 

    84,94 1,326(11,05),

    (39 C)

    None 14,5 355 120

    Methylchloroform 

    133,4 1,320(11,00) 80 F (C) None 3,5 100 34

    * Butyl acetate = 1,0 

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    41/56

    Fig. 26-1 Range of polarity among solvents

    Highly Polar

    Nitroparaffins 3.5-4.5 debyes

    Ketones 2.7-2.9 debyes

    Alcohols 1.7-2.5 debyes

    Esters 1.8-1.9 debyes

    Glycol ethers 1.6-1.7 debyes

    Ethers 1.2-1.3 debyes

    Chlorinated hydrocarbons 0.0-1.6 debyes

    Aromatic hydrocarbons 0.0-0.4 debyes

    Aliphatic hydrocarbons 0 debyes

    Non-Polar

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    42/56

    Table 26-6: Terpencs

    Product Type

    Specific Gravity at

    16 C (60 F) g/cc(lbs/gal)

    Distillation RangeF(C)

    Flash PointTCC*F(C)

    Turpentine  0,862 (7,17) 310-324(154-162) 91(33)

    Dipentene  0,850 (7,09) 340-360(171-182) 125 (51)

    Pine oil  0,922 (7,68) 410-425 (210-218) 185 (85)

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    43/56

    Fig. 26-2 Ketone

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    44/56

    Table 26-7: Ketones

    SolventMolecularWeight

    SpecificGravityg/cc(lbs/gal,)25 C (77 F)

    BoilingPointdegreesC(F)

    FlashPointTOC/TCC*degrees

    C (F)

    Evaporation Rate (n-BuAc-1)

    VaporPressure20degrees Cmm Hg

    Acetone 58,080,792(6,59)

    56(132)

    -9/-20(15/-4)

    9,0 186

    Methyl ethyl72,10

    0,806 80 -5/-64,0 70

    ,

    Methyl isobutylketone

    100,16 0,802(6,68)

    127(260)

    23/16,(73/60)

    1,6 15

    Methyl isoamylketone

    114,190,814(6,77)

    145(298)

    46/36(115/96)

    0,5 6

    Methyl n-propylketone 86,13 0,808(6,73) 103(217) 22/8(72/46) 2,5 27,5

    *TOC = Tag Open Cup (ASTM D-1310)TCC = Tag Close Cup (ASTM D-56)

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    45/56

    Table 26-7: Ketones

    SolventMolecularWeight

    SpecificGravityg/cc(lbs/gal,)

    25 C(77 F)

    BoilingPoint

    degreesC(F)

    FlashPointTOC/TCC*

    degreesC (F)

    Evaporatio

    n Rate (n-BuAc-1)

    VaporPressure20

    degreesC mm Hg

    Diacetonealcohol

    116,160,9417 64

    168334

    62/52144/126

    0,2 1

    Cydohexane 98,150,947(7,90)

    156(313)

    54/44(130/111)

    0,2 2

    lsophorone 138,20,923(7,68)

    215(419)

    96/S2(205/179)

    0,03 0,25

    *TOC = Tag Open Cup (ASTM D-1310)TCC = Tag Closed Cup (ASTM D-56)

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    46/56

    Table 26-8: Alcohols

    SolventMolecularWeight

    SpecificGravity g/cc

    (lbs/gal,) 25C (77 F)

    BoilingPoint

    degreesC(F)

    Flash Point*

    TOC/TCCdegrees C (F)

    Evaporation Rate

    (n-BuAc=1)

    VaporPressure20

    degreesC mm Hg

    Methanol 32 0,793 (6,50) 65(149) 17/11 (62/52) 6,0 96

     Ethanol,

    anhydrous46,07 0,790 (6,58) 78(172) 16/13 (60/56) 2,6 43,9

    n-Propanol 60,1 0,806 (6,70) 97 (207) 31/23 (87/74) 1,0 18

    Isopropanol,anhydrous

    60,1 0,786 (6,54) 82 (180) 16/12 (60/53) 2,0 32,8

    Isobutanol 74,12 0,803 (6,68) 108 (226) 38/30(100/86) 0,7 8,8

    n-Butanol 74,12 0,811 (6,75) 118(244) 43/37(110/98) 0,5 4,3

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    47/56

    Solvent

    Molecular

    Weight

    SpecificGravityg/cc(lbs/gal,) 25

    C (77 F)

    BoilingPointdegrees

    C(F)

    FlashPoint*TOC/TCCdegrees

    C (F)

    Evaporation Rate(n-

    BuAc=l)

    VaporPressure20degrees

    C mm Hg

    Secondarybutanol

    74,120,808(6,73)

    100(212)

    27/23(80/74)

    0,9 12,5

     

    Table 26-8: Alcohols

    ert ary

    butanol74,12

    ,

    (6,54)83(181)

     

    (60/52)1,1 44,2

    Amyl alcohol(mixed isomers)

    88,150,813(6,77)

    130-138(266-280)

    48/39(118/102)

    0,3 2,6

    Cydohexanol 100,160,948

    (7,91)

    161

    (322)

    68/63

    (154/145)0,1 0,8

    *TOC = Tag Open Cup tASTM D-1310) TCC = Tag Closed Cup (ASTM D-56)

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    48/56

    Solvent

    Molecular

    Weight

    SpecificGravityg/cc(lbs/gal,)

    25 C (77 F)

    BoilingPointdegrees

    C(F)

    FlashPoint TCC*degrees C

    (F)

    Evaporation Rate (n-

    BuAc=l)

    VaporPressure20 degrees

    C mm HgEthylene glycolmonomethylether

    76,10,966(8,01)

    124(255)

    41(106)

    4,7 6,2

    Table 26-9: Glycol Ethers

    Ethylene glycol

    monoethyl ether90,1

    0,931

    (7,73)

    135

    (275)

    45

    (113)0,3 3,8

    Ethylene glycolmonobutyl ether

    118,20,902(7,49)

    171(340)

    63(145)

    0,06 0,6

    Propylene glycol

    monomethylether

    90,1

    0,923

    (7,69)

    120

    (248)

    34

    (94) 0,7 12,5

    Propylene glycolmonopropylether

    1180,883(7,36)

    302(576)

    48(119)

    0,21 1,7

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    49/56

    SolventMolecularWeight

    SpecificGravityg/cc(lbs/gal,)25 C(77 F)

    BoilingPointdegreesC(F)

    FlashPoint TCC*degreesC (F)

    Evaporation Rate (n-BuAc=1)

    VaporPressure20 degreesC mm Hg

    Diethylene glycolmonomethylether

    120,21,18

    (8,47)194 (381) 87(188) 0,01 0,18

     

    Table 26-9: Glycol Ethers

    e y ene g yco

    monoethyl ether

    134,2,

    (8,24)

    197 (387) 90(195) 0,01 0,13

    Diethylene glycolmonobutyl ether

    162,20,952(7,94)

    230 (446) 104 (220) 0,01 0,02

    Dipropylene

    glycolmonomethylether

    148,2 0,951(7,92) 188 (370) 75 (167) 2 0,4

    *TCC = Tag Closed Cup (ASTM D-56)

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    50/56

    Table 26-10: Esters

    SolventMolecularWeight

    SpecificGravityg/cc(lbs/gal) 25C/77 F

    BoilingPointdegreesC (F)

    Flash PointTOC/TCC*degrees C(F)

    Evaporation Rate(n-BuAc=l)

    VaporPressure 20degrees Cmm Hg

    Ethyl acetate 88.11 0.902(7.51)

    77 (171) 13/6(56/21)

    4.1 76

    Isopropyl acetate 102.130.874(7.28)

    89

    (192)16/8

    (60/47)3.6 42

    n-Propyl acetate 102.13

    0.885

    (7.35)

    102

    (216)

    18/13

    (65/55) 2.3 25

    Isobutyl acetate 116.160.868(7.21)

    117(243)

    31/17(88/63)

    1.5 13

    n-Butylacetate

    116.160.883(7.34)

    126(259)

    38/27(100/81)

    1.0 8

    sec-Butylacetate

    116.160.858(7.18)

    112(234)

    29/19(85/66)

    1.9 30

    Amyl acetate 130.190.876(7.29)

    156(313)

    41/39(106/101)

    0.4 4

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    51/56

    Table 26-10: Esters

    SolventMolecularWeight

    SpecificGravityg/cc(lbs/gal) 25C/77 F

    BoilingPointdegreesC (F)

    Flash PointTOC/TCC*degrees C(F)

    Evaporation Rate(n-BuAc=l)

    VaporPressure 20degrees Cmm Hg

    Isobutyl-isobutyrate

    114.20.855(7.13)

    148(298)

    44/39

    (111/101)0.4 5.5

    2-Ethylhexyl172

    0.873 199 88/710.55 0.4

    .

    Ethylene glycolmonoethyl etheracetate

    132.2 0.975(8.12)

    156.3(313)

     —/57(—/134)

    0.21 2

    Propylene glycolmonomethylether acetate

    132.20.964(8.03)

    148(298)

     —/47(—/116)

    0.39 3.7

    Butyl lactate 146.110.978(8.15)

    187(369)

     —/71(—/160)

    0.5 0.4

    *TOC = Tag Open Cup (ASTM D-1310) TCC = Tag Closed Cup (ASTM D-56)

    T bl 26 11 Nit ffi & Mi ll S l t

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    52/56

    Solvent

    Molecular

    Weight

    Specific

    Gravity

    g/cc

    (lbs/gal.)

    Boiling

    Point C(F)

    Flash Point

    TOC/TCC*

    Evaporati

    on Rate

    (n-

    BuAc=l)

    Vapor

    Pressure 20

    degrees C

    mm Hg

    2-Nitropropane 89.09  0.992

    (8.24)120.3(249)

      103/82 1.1 12.9

    0.888 65.4

    Table 26-11: Nitroparaffins & Miscellaneous Solvents

    e ra y ro uran .(7.41) (149.7)

      —

    Dimethyl

    formamide   73.09  0.951

    (7.92)

    153

    (307)  153/136 0.17 3.7

    n-Methyl 2

    pyrrolidone   99.1  1.027

    (8.56)

    202

    (396)   204/196 0.06 0.29

    *TOC = Tag Open Cup (ASTM D-1310) TCC = Tag Closed Cup (ASTM D-56)

    Fi 26 5 E t

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    53/56

    ■ Fig. 26-6 Tetrahydrofuran

    ■ Fig. 26-5 Ester

    Fi S d l f l l h

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    54/56

    Simple ether 

    Dimethyl ether CH3-O-CH3

    Glycol ether Alternative  1. Ethylene glycolmonomethyl ether

    HO-CH2-CH2-O-CH3 2-methoxyethanol

     

    ■ Fig. 26-4 Structure and nomenclature of glycol ethers

    . y ene g yco

    monoethyl ether

    HO-CH2-CH2-O.CH2-CH3 2-ethoxyethanol

    3. Propylene glycolmonomethyl ether

    HO-CH2-CH2-CH2-O-CH3 2-methoxypropanol

    4. Diethylene glycol

    monomethyl ether

    HO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH3  —

    5. Dipropyiene glycolmonomethyl ether

    HO-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH9-CH9-O-CH3

    Fi 26 4 St t d l t f l l th

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    55/56

    Tradenames 

    Union Carbide Dow Eastman Occidental ARCO Jefferson

    1. Methyl Cellosolve

     

    ■ Fig. 26-4 Structure and nomenclature of glycol ethers

    2. CellosolveDowanol

    EE

    Ektasolve

    EE

    Glycol Ether Arcosolve Jeffasolve

    3. PropasolDowanol

    PMArcosolve

    PM

    4. Methyl CarbitolDowanol

    DM

    Ektasolve

    DM

    Glycol Ether

    DM

    5. Propasol DMDowanol

    DPMArcosolve

    DPM

    ■ Fig. 26-7 Dimethyl formamide

  • 8/17/2019 Chương 2 SOLVENT

    56/56

    g y

    ■ Fig. 26-8 Lactam, n-methyl, 2-pyrrolidone