(واحد تحقیق و توسعه کارخانه بهنو رنگ)
حلال ها یکی از اجزاء اصلی و کلیدی در فرمولاسیون رنگ و پوشش ها هستند. مطابق با استاندارد DIN EN 971-1، حلال ها به مایعاتی گفته می شود که شامل یک یا چند جزء بوده و تحت شرایط خشک شدن معین فرار هستند و قادر به حل کردن رزین ها به صورت فیزیکی و بدون هیچ گونه واکنش شیمیایی هستند. حلال ها اساساً ترکیبات فراری هستند که پس از نقش آفرینی و اعمال باید از فیلم پوشش تبخیر شوند. حلال ها علاوه بر کنترل ویسکوزیته پوشش، بر خواصی مانند جریان و همترازشدگی، زمان خشک شدن، براقیت و غیره تأثیر می گذارند. طیف گسترده ای از انواع حلال های آلی در پوشش ها استفاده می شود. بسیاری از این حلال ها ترکیبات آلی فرار (VOC) هستند که اثرات مضری بر سلامت انسان و محیط زیست دارند. در طول چند دهه گذشته، تلاشهای قابل توجهی در کشورهای توسعهیافته برای کاهش انتشار VOC صورت گرفته است و الزامات نظارتی سختگیرانهتری برای استفاده از چنین حلالهایی در پوششها وجود دارد. در سال های اخیر پوششهای پایه آب (Water-based coatings)، که از آب بهعنوان حامل اصلی جایگزین حلالهای آلی استفاده میکنند، به طور قابلتوجهی نسبت به پوششهای پایه حلال (Solvent-based coatings) به عنوان انواع پوششهای ترجیحی برای تعدادی از کاربردهای نهایی رشد کردهاند.
- نظریه حل کنندگی (Theory of solvency)
انتخاب تجربی حلال ها در فاز اولیه تکنولوژی پوشش با قاعده کلی مشابه، مشابه را حل می کند پذیرفته شده بود. اما پس از سال 1930، زمانی که انواع متنوعتری از رزین های سنتزی معرفی شدند انتخاب حلالها بر اساس این قانون دشوارتر شد. در نتیجه، رویکردهای علمی بیشتری برای درک انحلال رزین، پردازش رزین و انتخاب حلال ها برای عملکرد بهینه توسعه یافت.
یک رزین خشک توده پلیمری از زنجیرههای ماکرومولکولی تشکیل شده است که توسط نیروهای جاذبه بین مولکولی بین زنجیرههای پلیمری مجاور در هم پیچیده و به هم متصل میشوند. انحلال یک پلیمر یا یک رزین در یک حلال توسط اندازه نیروهای بین مولکولی که بین مولکول های پلیمر و مولکول های حلال وجود دارد کنترل می شود. اگر برهمکنش های پلیمر- پلیمر قوی تر از برهمکنش های پلیمر-حلال باشد انحلال رخ نخواهد داد. اما اگر برهمکنش های پلیمر- حلال قوی تر باشد مولکول های حلال تمایل دارند زنجیره های پلیمری را از یکدیگر دور کنند. به این فرآیند انحلال پلیمر در حلال گفته می شود.
نیروهای برهمکنش بین زنجیره های پلیمری از انواع زیر می باشند.
نیروهای پراکندگی لاندن (London dispersion forces)، که از القای متقابل دوقطبی های اتمی به دلیل میدان الکترومغناطیسی بین هسته و الکترون های اتم ناشی می شود منجر به جذب بین مولکول ها می شود. در مورد مولکول های غیر قطبی، اینها تنها نیروهای بین مولکولی هستند که وجود دارند.
نیروهای دوقطبی-دوقطبی (Dipole-dipole forces)، که نیروهای جاذبه بین مولکول ها با گشتاور دوقطبی کلی دائمی و محدود هستند.
نیروهای دوقطبی – دوقطبی القائی (Dipole-induced dipole forces)، که از برهمکنش بین یک دوقطبی دائمی و دوقطبی دیگر القاء شده بوسیله نزدیکی آن به دوقطبی دائمی ناشی میشوند.
نیروهای پیوند هیدروژنی (Hydrogen bonding forces) که بوسیله جاذبه بین یک اتم هیدروژن فعال و محل های کمبود الکترون ایجاد می شوند. چنین نیروهایی می توانند بین مولکولی یا درون مولکولی باشند.
یکی از پرکاربردترین سیستم ها در پیشبینی ویژگیهای حلالیت رزینها در مخلوطهای حلال به ویژه در صنعت رنگ، سیستم پارامتر حلالیت سه بعدی هانسن (Hansen) می باشد. هانسن، چگالی انرژی هم چسبی را به سه جزء مربوط به نیروهای پراکندگی، نیروهای دوقطبی و نیروهای پیوند هیدروژنی تقسیم کرد. پارامتر حلالیت هیلدبراند δ با این مولفه ها با معادله زیر مرتبط است.
معادله: δ2 = δd2 + δp2 + δh2
جایی که δd، δp و δh، پارامترهای حلالیت مربوط به سهم غیر قطبی (پراکندگی)، سهم قطبی و سهم پیوند هیدروژنی هستند. در شکل زیر یک نقشه دوبعدی از حلالهای رایج آمده است که میتوانند به تجسم خواص حلشوندگی حلال کمک کنند.
- ویژگی های مهم حلال های صنعتی
برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مهم حلال ها از منظر استفاده از آنها در رنگ ها و پوشش ها در زیر مورد بحث قرار می گیرد.
2-1 قدرت حل کنندگی (Solvency)
حل کردن رزین برای تولید محلولی با ویسکوزیته مناسب برای اعمال، یکی از نقش های اصلی حلال ها در رنگ ها و پوشش ها است. بنابراین، قدرت حل کنندگی مهمترین نیاز عملکردی یک حلال است. حل کنندگی یا قدرت حلال، کارایی یک حلال است که با آن حلال می تواند نیروهای بین مولکولی بین مولکول های پلیمر را کاهش داده و آنها را جدا کند تا آنها را در حلال حل کند.
مقدار کائوری-بوتانول (Kauri-butanol)، که برای تعیین میزان حل کنندگی حلال های هیدروکربنی استفاده می شود، در روش ASTM D 1133 به عنوان حجم حلال هیدروکربنی برحسب میلی لیتر در دمای 25 درجه سانتیگراد تعریف شده است که برای تولید درجه مشخصی از کدورت هنگام تیتراسیون به مقدار مشخصی محلول شفاف استاندارد رزین کائوری در الکل n-بوتیل لازم است. مقادیر کائوری-بوتانول از حدود 20 برای ضعیف ترین حلال های هیدروکربنی تا بیش از 100 برای حلال های آروماتیک قوی تر متغیر است. این آزمایش به حلال های هیدروکربنی محدود می شود و برای حلال های اکسیژن دار کاربرد ندارد.
نقطه آنیلین (یا نقطه آنیلین مخلوط)، یکی دیگر از معیارهای قدرت حل کنندگی حلال های هیدروکربنی، پذیرفته شده است. نقطه آنیلین به عنوان حداقل دمایی تعریف می شود که در آن حجم های مساوی از آنیلین و یک نمونه حلال کاملاً محلول می شوند. قوی ترین حلال کمترین نقطه آنیلین را نشان می دهد، در حالی که ضعیف ترین حلال بالاترین نقطه آنیلین را نشان می دهد. برای جلوگیری از اندازه گیری در زیر صفر درجه سانتیگراد، یک نقطه آنیلین مخلوط اندازه گیری می شود که در آن حلال مورد آزمایش با حجم مساوی از n-هپتان مخلوط می شود.
نسبت رقت تولوئن برای رتبه بندی قدرت حل کنندگی حلال های اکسیژن دار استفاده می شود. این روش آزمایشی شامل تعیین نسبت حجمی تولوئن به حلال فعال مورد نیاز برای ایجاد رسوب در محلول استاندارد نیتروسلولز است. نسبت رقیق شدگی تولوئن از تقریباً 6 برای حلالهای بسیار قوی تا تقریباً 5/1 برای حلالهای ضعیف متغیر است.
2-2 سرعت تبخیر (Evaporation rate)
در حالی که قدرت حل کنندگی حلال ها در حل کردن رزین ها و کنترل ویسکوزیته رنگ برای سهولت کاربرد مهم است، سرعت تبخیر آنها نیز به همان اندازه مهم است زیرا یک حلال باید فیلم پوشش را با تبخیر و با سرعت کنترل شده ترک کند تا فیلم خشک یکنواخت و بدون نقص ایجاد کند. انتخاب حلال ها در کنترل براقیت، ظاهر و یک تعداد از عیوب پوششی که به سرعت تبخیر حلال در حین کاربرد و تشکیل فیلم مربوط می شود، مهم است.
اگر حلال به سرعت از یک لایه مرطوب تبخیر شود، ویسکوزیته آن به سرعت افزایش مییابد و زمان کافی برای جریان و هم سطح شدن وجود نخواهد داشت و در نتیجه فیلم غیریکنواختی تشکیل میشود که منجر به براقیت و ظاهر ضعیف میشود. از سوی دیگر، حلالهای با تبخیر آهسته، جریان و خواص همترازی بهتری را ارائه میدهند اما پوشش ممکن است روی سطوح عمودی آویزان شود و حلالها ممکن است در حین پخت در فیلم محبوس شوند، که ممکن است منجر به زمان طولانیتری بدون چسبندگی شود. در شرایط شدید، حلالهای به دام افتاده در فیلم ممکن است باعث ایجاد تاول شوند.
از جمله عوامل مهم موثر بر سرعت تبخیر یک حلال از یک فیلم مرطوب می توان به فشار بخار حلال، دما، سرعت جریان هوا در سطح و ضخامت لایه مرطوب اشاره کرد.
2-3 نقطه اشتعال (Flash point)
نقطه اشتعال یکی از شاخص های مهم خطر اشتعال نسبی حلال ها و محصولات حاوی حلال است. بنابراین، این یک مشخصه بسیار مهم برای حلال ها و رنگ ها است. نقطه اشتعال یک مایع ممکن است به عنوان پایین ترین دمایی تعریف شود که در آن مایع در تماس با هوا توسط جرقه یا شعله تحت شرایط مشخص مشتعل می شود. نقطه اشتعال باید با روش های استاندارد برای رعایت مقررات مربوط به حمل و نقل و ذخیره سازی تعیین شود.
نقطه اشتعال تقریباً با فراریت نسبت معکوس دارد. هنگامی که مخلوطی از حلال های قابل اختلاط وجود دارد که برای اکثر پوشش ها صادق است، نقطه اشتعال مخلوط را در بیشتر موارد می توان نقطه اشتعالی حلالی با کمترین نقطه اشتعال در نظر گرفت، مشروط بر اینکه نسبت قابل توجهی از آن جزء مانند 5 ٪ یا بیشتر وجود داشته باشد.
2-4 چگالی و وزن مخصوص (Density and specific gravity)
چگالی یک ویژگی فیزیکی اساسی و یک ارزیابی مهم است زیرا می تواند تأثیر عمده ای بر هزینه داشته باشد. در بیشتر موارد، حلال ها بر اساس وزن به فروش می رسند اما پوشش ها بر اساس حجم به فروش می رسند. علاوه بر این، حلال به طور کلی سبک ترین عنصر پوشش است. بنابراین، چگالی حلال با توجه به هزینه پوشش مهم است. چگالی یا دانسیته جرم واحد حجم یک ماده در دمای مشخص است که بر حسب واحدهایی مانند گرم بر میلی لیتر، گرم بر سانتی متر مکعب یا پوند بر گالن بیان می شود. وزن مخصوص نسبت جرم واحد حجم یک ماده در دمای مشخص شده به جرم همان حجم آب مقطر بدون گاز در آن دما است. هیدرومتر سریع ترین روشی است که برای اندازه گیری چگالی حلال و پیکنومتر برای اندازه گیری وزن مخصوص حلال استفاده می شود.
2-5 میزان رطوبت (Moisture content)
وجود هر مقدار قابل توجهی از رطوبت در حلال های مورد استفاده در یک سیستم پلی اورتان دو جزئی می تواند با اتصال دهنده های عرضی ایزوسیانات واکنش داده و در نتیجه کارایی پیوند عرضی را مختل کند. بنابراین میزان رطوبت یکی از خواص مهم حلال هایی مانند کتون ها و استرها است که در پوشش های پلی اورتان دو جزئی استفاده می شود. میزان رطوبت معمولاً با روش تیتراسیون کارل- فیشر (Karl-Fischer) تعیین می شود.
2-6 میزان آروماتیک (Aromatic content)
حلال های هیدروکربنی آلیفاتیک اغلب حاوی مقدار معینی از هیدروکربن های آروماتیک هستند. از آنجایی که میزان اروماتیک می تواند تأثیر قابل توجهی بر رابطه جامد-ویسکوزیته داشته باشد و ممکن است بوی نامطلوبی ایجاد کند، معمولاً تعیین و مشخص کردن میزان آروماتیک حلال های هیدروکربنی آلیفاتیک، به طور کلی به صورت درصد بر وزن بیان می شود.
2-7 رنگ (Color)
بیشتر حلال ها شفاف و بی رنگ هستند. اگر حلال مقداری رنگ از خود نشان دهد ممکن است نشانه ای از وجود ناخالصی ها یا آلودگی هایی باشد که ممکن است در حین ذخیره سازی و توزیع رخ داده باشد. بنابراین، رنگ اغلب یک مشخصه مهم برای قضاوت در مورد کیفیت حلال است.
2-8- خلوص و ترکیب (Purity and composition)
کروماتوگرافی گازی یک تکنیک تجزیه ای متداول برای بررسی خلوص و ترکیب حلال ها است که بسیار حساس، سریع و ساده برای اجرا می باشد. کروماتوگرافی گازی این اطلاعات کیفی و کمی را از اندازه های نمونه بسیار کوچک چند میکرولیتری می دهد.
3) طبقه بندی حلال های مورد استفاده در صنعت رنگ و پوشش
انواع حلال های آلی مورد استفاده در پوشش ها را می توان به طور کلی بر اساس نوع شیمیایی آنها به سه دسته زیر طبقه بندی کرد:
3-1 حلال های هیدروکربنی (Hydrocarbon solvents)
خواص حلال های هیدروکربنی توسط دو عامل جرم مولکولی آنها و نوع هیدروکربن کنترل می شود. حلال های هیدروکربنی غیرقطبی هستند و به عنوان حلال های فعال برای رزین های سنتزی با جرم مولکولی بالا با قطبیت بیشتر کارایی کمتری دارند.
- هیدروکربن های آلیفاتیک (Aliphatic hydrocarbons)
هیدروکربن های آلیفاتیک که به آنها نفتا، بنزین یا هیدروکربن های پارافینی نیز می گویند از نظر شیمیایی مولکول های آلی اشباع بسیار پایدار هستند که عموماً مخلوطی از هیدروکربن های خطی (پارافین نرمال) و شاخه دار (ایزوپارافین) با مقدار کمی سیکلوپارافین هستند. قدرت حل کنندگی بسیار ضعیف، بوی کم، وزن مخصوص کم و هزینه کم از جمله ویژگی های منحصر به فرد حلال های آلیفاتیک است. هیدروکربن های آلیفاتیک، بر اساس محدوده نقطه جوش، به هیدروکربن های نقطه جوش ویژه (DIN 51 631)، اسپریت های معدنی (DIN 51 632)، و اتر نفتی (DIN 51 630) تقسیم می شوند.
- هیدروکربن های سیکلوآلیفاتیک (Cycloaliphatic hydrocarbons)
هیدروکربن های سیکلوآلیفاتیک به عنوان سیکلوپارافین یا نفتن ها نیز شناخته می شوند. بیشتر خواص آنها مانند حلالیت، بو و وزن مخصوص بین خواص حلال های هیدروکربنی آلیفاتیک و آروماتیک است. استفاده از حلالهای سیکلوآلیفاتیک در رنگ و پوششها نسبت به هیدروکربنهای پارافینی کمتر رایج است.
- هیدروکربن های ترپنی (Terpene hydrocarbons)
حلال های ترپنی منشا گیاهی دارند که از درختان کاج و تا حدودی به عنوان محصول جانبی صنعت مرکبات به دست می آیند. حلال های مهم این گروه تربانتین، دی پنتن و روغن کاج هستند که مخلوطی از ترکیبات هیدروکربنی غیر اشباع C10 هستند. آنها قدیمی ترین حلال های مورد استفاده در صنعت پوشش هستند. حلالهای ترپنی فراریتی قابل مقایسه با اسپریت های معدنی دارند، اما در سالهای اخیر به دلیل هزینه بالاتر در مقایسه با حلالهای هیدروکربنی بر پایه نفت، اهمیت تجاری خود را از دست دادهاند. آنها عمدتاً در ترکیب با اسپریت معدنی در پوششهای پایه-روغنی پیوند عرضی اکسیداتیو و رزینهای آلکیدی برای بهبود جریان و همترازی و در نتیجه براقیت استفاده میشوند.
- هیدروکربن های آروماتیک (Aromatic hydrocarbons)
در مقایسه با حلال های آلیفاتیک، هیدروکربن های آروماتیک (شکل 1) تقریباً برای همه انواع رزین ها حلالیت بالاتری دارند. هیدروکربن های آروماتیک همچنین به عنوان رقیق کننده برای پوشش های پایه نیتروسلولزی، اترها و استرهای سلولزی در ترکیب با حلال های اولیه (فعال) مانند استرها و کتون ها استفاده می شوند. حلال های آروماتیک که معمولا در صنعت پوشش استفاده می شوند شامل تولوئن، زایلن مخلوط (زایلول) و دو نوع نفتای آروماتیک با نقطه اشتعال بالا است. استایرن و وینیل تولوئن نیز هیدروکربن های آروماتیک هستند که به طور همزمان به عنوان حلال و رقیق کننده های فعال برای پیوند عرضی شیمیایی با رزین های پلی استر غیر اشباع و در پوشش های پخت شده با اشعه ماوراء بنفش عمل می کنند.
شکل 1- نمونه هایی از حلال های هیدروکربنی آروماتیک
3-2 حلال های اکسیژن دار (Oxygenated solvents)
حلال های اکسیژن دار به دلیل قدرت حل کنندگی قوی و دامنه وسیعی که در دسترس هستند، گروه بسیار مهمی از حلال ها برای صنعت پوشش هستند. بر خلاف حلال های هیدروکربنی، حلال های اکسیژن دار به صورت سنتزی تولید می شوند و از این رو به طور کلی گران تر از هیدروکربن ها هستند. اکثر حلال های اکسیژن دار محصولات شیمیایی خالص و تک جزئی هستند. به دلیل حلالیت بسیار قوی تر، آنها به عنوان حلال های فعال برای اکثر رزین های سنتزی استفاده می شوند. برخی از انواع مهم حلال های اکسیژن دار به طور خلاصه در ادامه مورد بحث قرار می گیرند.
- الکل ها (Alcohols)
الکل ها (شکل 2) به دلیل گروه های هیدروکسیل خود و با داشتن قطبیت بالاتر و تمایل قوی تر برای پیوند هیدروژنی با هیدروکربن ها متفاوت هستند. الکلهای با جرم مولکولی پایینتر حلالهای خوبی برای رزینهای قطبی مانند شلاک ( Shellac)، رزینهای آمینو و رزینهای فنولی هستند اما حلالهای ضعیفی برای رزین های غیرقطبی مانند روغنها یا آلکیدهای اصلاحشده با روغن هستند. قطبیت همچنین بر حلالیت آبی الکل ها تأثیر می گذارد. الکل های کوچک تر تا پروپانول محلول در آب هستند در حالی که الکل های بزرگتر تا حدی محلول هستند، افزایش تعداد اتم های کربن در مولکول با کاهش تدریجی حلالیت در آب همراه است. الکل های بزرگتر عمدتاً به عنوان رقیق کننده در ترکیب با استرها استفاده می شوند.
شکل 2- نمونه های از حلال های الکلی
- کتون ها (Ketones)
کتون ها (شکل 3)، ترکیباتی دارای یک گروه کربونیل پیوند شده به دو اتم کربن یا گروه های آلکیل در مولکول هستند که حلال های بسیار قطبی با قدرت حل کنندگی برجسته هستند. آنها توانایی ایجاد پیوندهای هیدروژنی قوی با رزین های قطبی حاوی اتم های هیدروژن فعال را دارند. استون، متیل اتیل کتون، متیل ایزوبوتیل کتون، دی ایزوبوتیل کتون، سیکلوهگزانون و ایزوفورون (Isophorone) نمونه های معمولی از حلال های این دسته هستند. آنها حلال های سازگار با قدرت حل کنندگی قوی برای طیف گسترده ای از رزین های سنتزی هستند و در اکثر موارد به عنوان یک حلال فعال عمل می کنند. کتون های کوچکتر حلال خوبی برای رزین های قطبی هستند، در حالی که کتون های با جرم مولکولی بالاتر حلال های خوبی برای پلیمرها و کوپلیمرهای غیر قطبی هستند. به دلیل قدرت حل کنندگی بالا و در نتیجه قابلیت کاهش ویسکوزیته، اغلب در پوششهای با جامد بالا استفاده میشوند. اگرچه از نظر شیمیایی نسبتاً پایدار هستند اما باید از استفاده از آنها در سیستمهای حاوی گروههای آمین آزاد (مانند سختکنندههای آمین در سیستمهای پوشش اپوکسی دو جزئی)، اجتناب شود زیرا تمایل به واکنش با آمینهای نوع اول در طول ذخیرهسازی دارند.
شکل 3- نمونه های از حلال های کتونی
- استرها (Esters)
استرها (شکل 4) نیز نوع مهمی از حلال های فعال مورد استفاده در صنعت پوشش هستند. استرها از نظر قطبیت و قابلیت پیوند هیدروژنی شبیه کتونها هستند، اما قطبیت کمتری نسبت به الکلهای مربوطه دارند و حلالیت آنها کمی ضعیفتر از کتونهایی با فراریت مشابه است. استرها اغلب دارای بوی میوه ای مشخص هستند. استرهایی که به عنوان حلال استفاده می شوند عموماً آلکیل استات ها و پروپیونات ها و گلیکول اتر استات ها هستند. استرها قدرت حل کنندگی بسیار خوبی برای طیف گسترده ای از رزین های قطبی دارند. با افزایش طول زنجیره کربن در الکل و اسید، حلالیت برای محصولات قطبی کاهش می یابد، اما برای محصولات با قطبیت کمتر افزایش می یابد. حلال های این دسته طیف گسترده ای از درجه فراریت را پوشش می دهند بسته به تعداد اتم های کربن در جزء الکلی، که عموما از متیل تا هگزیل است. استاتهای گلیکول اتر عموماً آهسته تبخیر میشوند و در پوششها به عنوان حلالهای کندکننده برای افزایش زمان استراحت و بهبود جریان و خواص همترازی استفاده میشوند.
شکل 4- نمونه های از حلال های استری
- گلیکول اترها (Glycol ethers)
گلیکول اترها (شکل 5) الکل های اتری هستند که دارای عملکرد اتری و الکلی هستند که قطبیت بالا و تمایل به تشکیل پیوندهای هیدروژنی دارند. آنها حلال های عالی برای طیف وسیعی از رزین های قطبی و نیمه قطبی هستند. گلیکول اترهای مهم تجاری شامل اترهای اتیلن گلیکول، دی اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول هستند. گلیکول اترها حل کنندگی قوی، سرعت تبخیر آهسته، قابلیت امتزاج کامل آب، نقطه اشتعال بالا و بوی ملایم دارند. به دلیل امتزاج پذیری در آب، به عنوان حلال کمکی در پوشش های پایه آب بسیار مهم هستند.
شکل 5- نمونه های از حلال های گلیکول اتری
- سایر حلال های اکسیژن دار
از جمله حلال های اکسیژن دار مهم که در بالا توضیح داده نشده است، حلال های فوران و کربنات های آلی هستند. حلال های فوران مورد علاقه تجاری شامل فورفوریل الکل، تتراهیدروفوران و تتراهیدروفورفوریل الکل هستند. آنها با حلالیت قوی برای برخی از پلیمرهای سنتزی مشخص می شوند. تتراهیدروفوران دارای سرعت تبخیر بین استون و متیل اتیل کتون است. حلال های کربنات آلی شامل کربنات های اتیلن و پروپیلن، کربنات دی اتیل و دی متیل کربنات هستند که حلال های خوبی برای بسیاری از پلیمرها هستند.
3-3 سایر حلال ها
- هیدروکربن های کلردار (Chlorinated hydrocarbons)
هیدروکربن های کلردار قدرت حل کنندگی بالاتری نسبت به هیدروکربن های مربوطه برای اکثر رزین ها و پلیمرهای مورد استفاده در پوشش ها دارند. آنها با بسیاری از انواع دیگر حلال های آلی قابل اختلاط هستند، اما در آب نامحلول هستند. غیر قابل اشتعال بودن و وزن مخصوص بالا از ویژگی های منحصربفرد این دسته از حلال ها است. در سال های اخیر استفاده از آنها در پوشش ها به دلایل زیست محیطی و بهداشتی تقریبا ناچیز بوده است اما حلال هایی مانند دی کرومتان به دلیل قدرت حل کنندگی بسیار قوی و سرعت تبخیر سریع، مدت ها در پاک کننده های رنگ استفاده می شد. هیدروکربن های کلردار نیز در پیش تصفیه فلزات برای اهداف چربی زدایی استفاده شده اند.
- 4-4-3-2 N-متیل -2-پیرولیدون (N-methyl-2-pyrrolidone)
N-متیل -2-پیرولیدون (شکل 4-6) یک آمید حلقوی با حلالیت بسیار قوی، وزن مخصوص بالا، نقطه اشتعال بالا و درجه سمیت پایین است. کاملاً محلول در آب است و گزارش شده که زیست تخریب پذیر است. در صنعت پوشش، N-متیل -2-پیرولیدون، یک حلال قطبی آپروتیک، به ویژه به عنوان یک حلال در پراکندگی پلی اورتان و به عنوان یک حلال فعال برای لاک های اورتان استفاده می شود. همچنین در پاک کننده های رنگ، جوهرهای چاپ و گاهی اوقات به عنوان یک عامل انعقاد کننده در سیستم های لاتکس استفاده می شود.
شکل6- متیل پیرولیدون
) سمیت و اثرات زیست محیطی (Toxicity and Environmental aspects)
بدیهی است که بسیاری از حلال ها، خطرات قابل توجهی برای سلامتی به همراه دارند و از این رو تحت محدودیت هایی قرار گرفته اند. حتی در هنگام استفاده از حلالهایی با سمیت کم، بوی آنها ممکن است هم در محیط کار و هم در اطراف تأسیسات تولید نامطلوب باشد. راه های رایج ورود این مواد فرار به بدن استنشاق، تماس با پوست و بلع است. اثرات سمی حلال ها به مقدار حلال و زمان قرار گرفتن در معرض آن بستگی دارد که بر اساس آن درجه سمیت حلال ها به سمیت حاد (Acute toxicity) و سمیت مزمن (Chronic toxicity) تقسیم می شود. خطر حلال ها برای سلامتی انسان را می توان با اقدامات احتیاطی مناسب ایمنی شخصی و استفاده از لباس ها و تجهیزات محافظ، مانند دستکش، عینک، یا حتی لباس های خاص به حداقل رساند.
همه حلال ها به عنوان یک جزء فرار از پوشش ها به ناچار در اتمسفر تبخیر می شوند. وجود ترکیبات آلی در جو می تواند منجر به مشکلات جدی مرتبط با آلودگی هوا شود. این حلال ها VOC ها نامیده می شوند. هنگامی که از رنگها و یا پوشش ها ساطع میشوند و در تروپوسفر انباشته میشوند VOCs میتوانند با اکسیژن در حضور اکسیدهای نیتروژن و نور خورشید واکنش داده و مه دود و ازن تولید کنند. ازن سطح زمین و مه دود باعث ایجاد انواع مشکلات سلامتی حتی در سطوح بسیار پایین می شود. آنها ممکن است پس از قرار گرفتن در معرض طولانی مدت باعث آسیب دائمی ریه شوند. آنها همچنین می توانند به گیاهان و اکوسیستم ها آسیب برسانند.. بنابراین، بسیاری از کشورها قوانینی را برای کاهش انتشار VOCs و اکسیدهای نیتروژن اعمال کرده اند. مقررات VOC یک محرک اصلی برای توسعه بسیاری از فن آوری های پوشش فعلی، مانند فن آوری های پایه آب، رنگ های با درصد جامد بالا و قابل پخت با UV بوده است.
کارخانه بهنو رنگ (BEHNO Paints) تلاش می کند با توجه به ملاحظات زیست محیطی و سمیت حلال ها استفاده از آنها را در رنگ ها و پوشش ها محدود کرده و از طریق توسعه پوشش های پایه آب و پوشش های پودری عاری از حلال، محصولات با کیفیت و سبز و مطابق با استانداردهای ملی و بین المللی را در اختیار مشتریان خود قرار داد.
