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第四章 溶剂 概述、涂料用溶剂、萃取溶剂、习题 概述 一、溶剂的定义 溶剂是指能使溶剂本身以外的其它物质，溶解或分散的液体。 工业用溶剂可以是纯物质，也可以是混合物。主要是碳氢化合物，及其氯化物和含氧化合物（醇、酮、酯、乙二醇等），此外还有与水互溶的二甲基甲酰胺，它几乎是一种万能溶剂，可溶解聚丙烯腈，四氢呋喃也是一种溶剂，可溶解聚氯乙烯和某些聚氨酯。 二、溶剂的功能 通常有以下几种： 1、提纯：从混合物中萃取出某一固体或液体，以达到提纯之目的。 2、清洗：从金属、织物或其它物质上清洗去沾污物。 3、用作涂料或其它高分子化合物的载体，以调整粘度。 三、性能指标 水是一种特殊的溶剂，它具有高极性和高介电常数，溶剂化倾向大，并通过氢键使分子有一定程度的规则排列。相反饱和烃类的性质则处于另一极端，其余有机溶剂的物理和化学性质介于这两个极端之间。溶剂的性质常用下列指标描述。 1、溶解度：有机溶剂与水的相溶性是很重要的，第三组分对两者的互溶性影响较大。 2、蒸汽压和沸点；一般要求溶剂必须是蒸汽压低，沸点高的物质。室温下蒸汽压较高的溶剂是不实用的，操作时这类溶剂易从容器中泄漏出来，并引起火灾或导致中毒。 3、熔点：溶剂的熔点不宜过高，室温下应呈液态。在某些特殊萃取过程中可采用熔点低于被提取有机化合物熔点的溶剂，在两种液相冷却过程中，被提取物已固化，便于分离。 4、粘度和表面张力，一般要求溶剂粘度小，表面张力高，过粘的溶剂不便使用，不但输送困难，且如用作萃取时，不利于两相搅拌和两相的分离。表面张力过低也不利于分离。 5、光学性质，大多数溶剂中在可见光区无显著的吸收，但能吸收紫外区的光。故需测定溶剂中溶质的紫外光吸收时，须注意溶剂对紫外光的吸收不应与溶质重叠。 6、介电常数；用于萃取时，用高介电常数的溶剂，用作稀释剂时，选用较低介电常数的溶剂。 四、溶剂的分类 （1）按溶剂本身性质分类；分为极性溶剂、非极性溶剂、惰性溶剂和溶剂化溶剂。 极性溶剂是由哪些具有偶极矩的分子，即极性分子组成的。具有μ大，介电常数高，溶剂化倾向大等特点。 惰性溶剂是指溶剂分子和溶质分子间相互作用很小的溶剂，也称疏质子溶剂。 溶剂化溶剂是指溶剂分子与酸或碱分子发生明显的相互作用的溶剂。 （2）按化学结构和官解团分类 烃类：常用作稀释剂，与各种溶质的相互作用极为微弱，如正已烷、环已烷、煤油、石油醚、苯、甲苯、二甲苯。 卤代烃，最常用的是CCl4和氯仿，此外：1,2—二氯乙烯、三氯乙烯、氯苯。RX稳定，不易燃，本身是阻燃剂，沸点低是很好萃取剂。 醇类：低级醇类：如甲醇、乙、丙、叔丁醇，室温下与任何比例的水互溶。在水中的溶解度伯醇仲醇 叔醇 醚类：最常用的是乙醚，但其沸点低、挥发度大，一般避免使用。 酮类：如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环乙酮，其化学稳定性好。 酯类：用作稀释剂和萃取剂，如乙酸的酯类。但大多酯类易水解，磷酸酯对水解相对稳定，如磷酸三丁酯使用日趋增多。 含氮溶剂：二甲基甲酰胺、硝基苯、硝基甲烷。 （3）在涂料工业中，根据溶剂对树脂的溶解能力不同分为 活性溶剂，即真溶剂：即能使树脂溶解，即使树脂变成分散的可溶剂状态。大多是极性物质，含有含氧官能团，如脂肪酸酯、酮类和乙二醇醚等。均有破坏氢键和偶极一偶极键的作用，阻止了凝聚。 助溶剂，或称潜溶剂，本身不能溶解树脂，但当有活性溶剂存在时，它能起到增加溶解能力的作用，并能使混合溶剂的溶解度参数与高分子化合物更接近，使之少凝聚、常为醇类。 稀释剂；用来调节粘度，降低树脂一溶剂系统的价格，偶而亦能起到使树脂溶解的作用，常为芳香族或脂肪族烃类。如烃类化合物对硝基纤维素来说是稀释剂。 如烃类化合物对醇酸树脂来说则是活性溶剂。 五、溶解和溶解度参数 （一）溶解过程的热力学关系。 溶解过程是以两种纯物质，即溶剂和溶质开始，以生成它们的分子混合物，即溶液而告结束。物质的溶解，伴随着吉布斯自由能ΔGm的转换，欲使某一溶解过程能够进行，则ΔGm0。 即Δ Gm= Δ Hm-T Δ Sm0 通常，溶解过程熵增大，即Δ Sm0，当Δ Hm0，即溶解时放热，则Δ Gm0，该溶解自动进行；当Δ Hm0时，只要升高温度或降低Δ Hm，，使T Δ Sm Δ Hm，则 Δ Gm 0，溶解即可自动进行。 （二）溶解度参数 溶解度参数是反映分子间相互作用力大小的一个参数，它表示每厘米3物质的位能，可通过对溶剂蒸发潜热Δ Hm或表面张力的测定，经计算而得： 各种溶剂分子量的溶解度参数可从各种手册中查到，若聚合物和溶剂两者的和相等，意味着两者各自分子与两种分子间的相互作用力相等。 若两种组合品会溶解前后体积未发生变化，则有如下关系 △Hm =Φ1Φ2(δ1　-δ2)2 Φ1，Φ2是两个组分各自体积，V是混合物体积。 当δ1