حلال های شیمیایی در صنایع مختلف

چسب ها و درزگیرها از پلیمرهای مختلفی تولید می شوند. انتخاب آن ها و ترکیب آن ها از انتخاب حلال شیمیایی مناسب استفاده می کند. بیشتر سیستم های حلال شیمیایی برای بهینه سازی حلالیت پلیمر اولیه طراحی شده اند. چسب ها را می توان به آنهایی تقسیم کرد که با واکنش شیمیایی و پیوندهایی که به دلیل فرآیندهای بدنی پیوند دارند، ایجاد می شوند.
چسب های واکنشی شیمیایی بر اساس روش تولید که شامل پلیمریزاسیون، پلی ادیشن یا تراکم پلیمری به سه دسته تقسیم می شوند. چسب های پیوند دهندهفیزیکی شامل چسب های حساس به فشار و تماس، چسب های مذاب یا محلول و پلاستیکول ها هستند. چسب های پلیمریزاسیون از سیانواکریلات (بدون حلال)، چسب های بی هوازی (حاوی حلال ها نیستند اما نیاز به پرایمر پلاستیک و بعضی از فلزات که محلول های نفتالین مس هستند)، چسب قابل استفاده در برابر اشعه ماوراء بنفش (ترکیبات بدون حلال پلی اورتان و اپوکسی) نیاز دارند.
چسب های حساس به فشار و تماس از انواع مختلفی از پلیمرها از جمله استرهای اسید آکریلیک، پلی ایزوبوتیلن، پلی استرها، پلی کلروپرون، پلی اورتان، سیلیکون، کوپلیمر استایرن بوتادین و لاستیک طبیعی ساخته شده است. به استثنای چسب های استری آکریلیک اسید که می توانند به عنوان محلول، امولسیون، UV 100٪ مواد جامد و سیلیکون قابل ترمیم (که ممکن است فقط اثری از حلال ها باشد) پردازش شوند، همه لاستیک های باقیمانده در درجه اول با مقادیر قابل توجهی از حلال ها مانند حلال های هیدروکربن ساخته می شوند ( به طور عمده هپتان، هگزان، نفتا)، کتون (عمدتا استون و متیل اتیل کتون)، و حلال های آروماتیک (عمدتا تولوئن و زایلن).
چسب ها و پلاستیسول های مذاب حاوی حلال ها نیستند. گروه چسب محلول شامل محصولاتی است که از سیستم های حلال پلیمری زیر تهیه شده است: نیتروسلولوز (حلال های معمولی شامل ترکیبات حلال معمولاً از یک کتون یا استر، الکل و هیدروکربن انتخاب شده از ایزوپروپانول، ۲-بوتیل هگزانول، آمیل استات، استون، متیل اتیل کتون)، لاستیک نیتریل (حلال اصلی – متیل اتیل کتون)، پلی کلروپرون (که معمولاً در مخلوطی از حلال ها از جمله کتون یا استر ، هیدروکربن آروماتیک و آلیفاتیک آلی که از نفتا، هگزان، استون، متیل اتیل کتون، بنزن، تولوئن و پلی وینیل استات (آب) حل می شود.
درزگیرهای آکریلیک پایه آب هستند اما ممکن است حاوی اتیلن و پروپیلن گلیکول،روغن های معدنی و مینرال اویل نیز باشند. همچنین درزگیرهای آکریلیک مبتنی بر حلال وجود دارد که حاوی مقادیر قابل توجهی از حلال های شیمیایی مانند روغن های معدنی، تولوئن و زایلن است. درزگیرهای پلی سولفید معمولاً حاوی تولوئن هستند اما از متیل اتیل کتون نیز استفاده می شود. گروه سیلانت کلاس B حاوی حلال های شیمیایی قابل ملاحظه ای بیشتر است (تا ۴۰٪ حجم) اما برخی موارد استثنا نیز وجود دارد. درزگیرهای PVC بر پایه پلاستیسول ها ساخته شده اند و بدون حلال ها می توان آنها را ساخت. درزگیرهای مبتنی بر لاستیک بوتیل معمولاً حاوی هیدروکربن ها (C6-C12) هستند. درزگیرهای مبتنی بر استایرن- بوتادین-استایرن معمولاً مقادیر زیادی از حلال های شیمیایی را از یک گروه انتخاب می کنند که شامل تولوئن، هپتان، هگزان، متیل اتیل کتون، ایزوبوتیل ایزوبوتیرات، n-amyl استات، آمیل کتون می باشد. آنها معمولاً در مخلوط های حلال پردازش می شوند. پلی کلروپرون معمولاً در مخلوطی از حلال ها از جمله کتون یا استرها و هیدروکربن های آروماتیک و آلیفاتیک حل می شود. این لیست شامل نفتا، هگزان، استون، متیل اتیل کتون، بنزن و تولوئن است.

صنعت آسفالت

محصولات ساختمانی بیشماری از آسفالت و ذغال سنگ برای کاربردهایی همچون سیلر درایو، آسفالت برش، سیمان، آغازگر بتونی، مخلوط سرد بتن، سیمان سقف، پرکننده اتصالات انبساط، مایعات پچ، ضد آب غشاهای مایع ضدعفونی و روکش لوله ساخته شده است. تمام این محصولات حاوی حلال شیمیایی هستند.
ساده ترین فرمولاسیون مخلوط آسفالت و (معمولاً) روغن های معدنی است که برای آب بندی، پرایمری و پوشش بتن مورد استفاده قرار می گیرد. پیشرفته ترین محصولات از نظر فن آوری برای ضد آب و پوشش خط لوله استفاده می شود. این محصولات همچنین بر اساس پراکندگی آسفالت در حلال شیمیایی، اما با افزودن پلیمر تقویت می شوند. افزودن پلیمر، رفتار پلاستیک آسفالت را اصلاح کرده و آن را بیضوی می کند. معمولاً حلال های شیمیایی اضافی برای بهبود حلالیت در اجزای پلیمری اضافه می شوند. پلی اورتان های واکنشی اغلب مورد استفاده در اصلاح ضد آب غشاهای مایع هستند. تولوئن و زایلن ترکیب آسفالت هستند که اغلب از حلال های شیمیایی اضافی استفاده می شوند. این مواد به دلیل تبخیر حلال تا حدی جامد می شوند. خواص الاستومری آنها از پسوندهای زنجیره ای و واکنش های متقابل زنجیره ای حاصل می شود که یک شبکه پلیمری داخلی را تشکیل می دهند که آسفالت را تقویت می کند.

حلال های شیمیایی ارگانیک در مراحل تولید میکروبی

حلال های شیمیایی ترکیبات موجود در کره زمین نیستند. در شرایط طبیعی، حضور آنها در مقادیر قابل توجهی محدود به مناطق خاص می شود. فقط تعداد محدودی از حلال های شیمیایی منشأ بیولوژیکی دارند و برخی ممکن است در طبیعت به غلظت های بالاتری برسند. بهترین نمونه شناخته شده اتانول است. با این حال، بوتانول و استون نیز به راحتی توسط میکروب ها تشکیل می شوند و ممکن است غلظت های بالایی در آن ایجاد شود. در حقیقت، در آغاز قرن بیستم، امکانات تولید بسیار بزرگی برای تولید میکروبی بوتانول و استون در حال بهره برداری بود. علاوه بر این، ترپن ها حلال های طبیعی هستند که به طور عمده توسط گیاهان تولید می شوند و در محلی می توانند به غلظت های بالایی برسند. به عنوان مثال، لیمونن در قطرات ریز در پوست پرتقال وجود دارد. همه این حلال های شیمیایی برای سلول های میکروبی سمی هستند.
با پیشرفت صنعت شیمیایی، این تصویر به طرز چشمگیری تغییر کرده است. در مکان های آلوده، میکروارگانیسم ها ممکن است با غلظت های زیادی با تعداد زیادی حلال شیمیایی مواجه شوند. فقط با چند مورد استثنا، معلوم شد که اگر غلظت میکروب ها کم باشد قادر به تخریب این ترکیبات هستند. این پتانسیل تخریب پذیر با توجه به مقادیر کمیاب که ممکن است به صورت محلی در بیوسفر طبیعی وجود داشته باشد، غیر منتظره نیست. اما قرار گرفتن در معرض سلول ها در غلظت های بالای غیر طبیعی این حلال ها معمولاً منجر به غیرفعال شدن برگشت ناپذیر و در نهایت مرگ آنها می شود.
صنایع شیمیایی تا حد زیادی مبتنی بر فرآیندهای مبتنی بر حلال شیمیایی است. اما در فرآیندهای بیوتکنولوژیک معمولاً میکروب ها در یک سیستم مبتنی بر آب مورد بهره برداری قرار می گیرند. این رویکرد با توجه به ترجیح میکروب ها برای آب و مشکلات حلال شیمیایی برای سلول های کامل کاملاً قابل درک است. حلال های شیمیایی اغلب برای استخراج محصولات از فاز آبی استفاده می شوند اما تنها پس از اتمام مراحل تولید. در این مرحله، صدمه به سلول های کامل اهمیتی ندارد. در هر دو صنعت شیمیایی و بیوتکنولوژی، حلال های شیمیایی آلی به دلیل ماهیت محصول یا بستر، مزایای زیادی نسبت به آب دارند. در نتیجه، طی دهه های گذشته بسیاری از فرصت ها برای استفاده از حلال های شیمیایی در فرآیندهای بیوکاتالیستی مورد بررسی قرار گرفته است. هرچه سیستم بیوکاتالیستی ساده تر باشد، استفاده از حلال های شیمیایی پیچیده تر است.

در میان انواع بیشمار حلال های شیمیایی آلی، مواردی که اغلب برای واکنش های آنزیمی مورد استفاده قرار می گیرند چندان نیستند و با توجه به اهمیت محتوای آب حلال های آلی مورد نظر، ممکن است در سه دسته قرار بگیرند.
۱)حلال های امتزاج پذیر با آب
این حلال های آلی با دمای واکنش در آب واکنش پذیر هستند. هر نوع سیستم حلقی با نسبت ۰ تا ۱۰۰٪ از حلال به آب می تواند از این نوع حلال تهیه شود. توجه داشته باشید که برخی از حلال های آلی که دارای حلالیت در آب محدود در دمای محیط هستند و از این رو بعنوان آب غیر قابل قبول تلقی نمی شوند، در درجه حرارت بالا قابل اختلاط می شوند.
۲) حلال های امتزاج ناپذیر با آب

حلال های آلی امتزاج پذیر با آب

متانول، اتانول، اتیلن گلایکول، گلیسرول، دی متیل فرمامید، دی متیل سولفوکسید، استون، فرمالدهید، دی اکسان

الکل ها
استر ها

متیل استات، اتیل استات، ان- بوتیل استات، هگزیل استات

آلکیل هالیدها

دی کلرو متان، کلروفرم، کربن تتراکلرید، تری کلرو اتان

ایزوپروپیل الکل، بوتیل الکل، آمیل الکل، اکتانول

اتر ها

دی اتیل اتر، دی پروپیل اتر، دی ایزوپروپیل اتر، دی بوتیل اتر، دی پنتیل اتر

حلال های آلی نامحلول در آب

هیدروکربن های آلیفاتیک

n- هگزان، n- هپتان، ایزواکتان

هیدروکربن های آروماتیک

بنزن، تولوئن

هیدروکربن های آلیفاتیک حلقوی

سیکلوهگزان

صنایع محصولات آرایشی و بهداشتی

چندین محصول آرایشی حاوی حلال هستند. از جمله این موارد می توان به لاک ناخن، پاک کننده لاک ناخن، عطر، رنگ مو، پاک کننده های عمومی، اسپری مو و لوسیون اشاره کرد. در بیشتر موارد، اتانول تنها حلال شیمیایی است. لاک ناخن و پاک کننده لاک ناخن حاوی انواع زیادی از حلال های شیمیایی است.
نیتروسلولز، پلی استر، کوپلیمر استر آکریلیک و متاکریلیک استر، رزین فرمالدئید، بوتیرات استات سلولز متداول ترین پلیمرها در فرمولاسیون های لاک ناخن هستند. حلال ها با توجه به پلیمر مورد استفاده انتخاب شدند. حلال ها شامل استون، متیل استات، اتیل استات، بوتیل استات، متیل گلیکول استات، متیل اتیل کتون، متیل ایزوبوتیل کتون، تولوئن، زایلن، ایزوپروپیل الکل، متیل کلروفرم و نفتا است. حلال ها بخش عمده ای از ترکیب را معمولاً حدوداً ۷۰٪ تشکیل می دهند. اصلاح برای بهبود انعطاف پذیری و دوام لاک ناخن در حال انجام است. تلاش های دیگر جهت بهبود خواص ضد قارچی، از بین بردن کتون ها و رزین های فرمالدئید (کتون ها به دلیل سمیت و بوی تحریک کننده آنها و رزین های فرمالدهید به دلیل کمک به درماتیت) و از بین بردن زردی انجام شده است.
استون قبلاً تنها حلال شیمیایی مؤثر بسیاری از برطرف كنندگان لاك ناخن بود. هنوز مورد استفاده قرار گرفته است اما تلاش فعلی برای از بین بردن استفاده از کتون ها در جوش دهنده های ناخن وجود دارد. ترکیبات مورد استفاده بیشترین ایزوپروپانول / اتیل استات و اتیل استات / ایزوپروپانول / ۱،۳-بوتانیدول هستند.
پاک کننده های عمومی مورد استفاده در سالن های آرایش مو حاوی ایزوپروپانول و اتانول هستند. اسپری مو حاوی اتانول است که ترکیبی از اتان، پروپان، ایزوبوتان و بوتان هستند. در معرض شیمیایی در سالن های آرایشگاه، اگرچه غلظت بالایی از اتانول وجود دارد، اما سطح شناسایی شده زیر حد NIOSH است. غلظت ها در سالن های بدون تهویه (حدود ۳ برابر بیشتر) از سالن هایی که در سالن های تهویه مطبوع اندازه گیری می شوند.. غلظت کمی از تولوئن نیز یافت می شود، که احتمالاً از اجزای رنگ ناشی می شود.

حلال های هیدروکربنی

نفت و گاز طبیعی فراوان ترین و مقرون به صرفه ترین منابع هیدروکربن است. گاهی اوقات از نفتا برای توصیف روغن مایع کم جوش و محصولات مایع گاز طبیعی با دامنه جوش از ۱۵٫۶ درجه سانتیگراد (۶۰ درجه فارنهایت) تا ۲۲۱ درجه سانتیگراد (۴۳۰ درجه فارنهایت) استفاده می شود. این گروه بزرگ از ترکیبات می توانند از نظر ساختاری به عنوان آلیفاتیک و آروماتیک طبقه بندی شوند. هیدروکربن های آلیفاتیک شامل آلکان های اشباع شده (پارافین ها) ، آلکن های اشباع نشده (الفین) و آلکین ها (استیلن ها) و سیکلوپارافین ها (نفتن ها) هستند. پارافین ها می توانند خطی مانند n- بوتان ،n- پنتان و n- هگزان باشند و شاخه هایی مانند ایزوبوتان، ایزوپنتان، ایزو هگزان و غیره شاخه ای باشند. نمونه ای از الفین ها اتیلن است. سیکلوپارافین، سیکلوپنتان و سیکلوهگزان. این ترکیبات از بنزین طبیعی و روغن های نفتی تشکیل شده اند که به طور معمول دارای هزاران هیدروکربن با وزن مولکولی از متان تا حدود ۵۰,۰۰۰- ۱۰۰,۰۰۰ دالتون هستند. پس از پالایش ، نفت خام به گازهای هیدروکربن (متان ، اتان ، پروپان و بوتان) ، تقطیرهای سبک (نفتا و روغنهای تصفیه شده) ، تقطیرهای میانی (روغن گاز و روغن جاذب) ، تقطیرهای سنگین (روغنهای فنی ، موم پارافین و روغنهای روان کننده) ، مواد باقیمانده روغن سوخت باقیمانده موم ، آسفالت و کک) و لجن پالایشگاه (کک اسید ، اسید سولفونیک ، روغنهای سوختی سنگین و اسید سولفوریک) تقسیم می شوند.