органический растворитель
Растворители
Рекламодателям
Купить
Архив номеров
Форум
Авторам
Подписаться
Обзор рынка
Контакты
Бессвинцовые технологии
Контроль печатных плат
Микротехнологии органический растворитель ионные технологии
Монтаж печатных плат
Оборудование для печатных плат
Программы для печатных плат
Проектирование печатных плат
Рынок электронной промышленности
Тестирование печатных плат
Печатные платы
Контрактное производство электроники
11.03.2008
Выставка SEMI расширяет рамки своей ежегодной программы в Москве. В 2008 году выставка SEMICON Russia будет проведена в Центре Международной Торговли, что позволит увеличить площадь выставки на 40%. 26.02.2008
26 марта 2008 года семинар «Как инженеру-конструктору обеспечить надежность глухих органический растворитель скрытых переходных отверстий в многослойных печатных платах 5-го класса точности» для инженеров-конструкторов печатных плат.
21.02.2008
Постановление Правительства РФ «О внесении изменений в Положение об опубликовании национальных стандартов органический растворитель общероссийских классификаторов технико-экономической органический растворитель социальной информации». 14.02.2008
Ассоциация IPC официально посоветовала Европейской комиссии не изменять положения директивы RoHS о бессвинцовых технологиях органический растворитель воздержаться от принятия любых предложенных изменений. 21.12.2007
Работает форум по всем тематическим направлениям издательства: технологии в электронной промышленности, компоненты органический растворитель технологии, силовая электроника, беспроводные технологии.
АРХИВ СОБЫТИЙ >>
Поиск: Расширенный поиск
Технологии в электронной промышленности №1'2006
Заказать этот номер
Растворители
Владимир Уразаев
Статья посвящена различным аспектам использования растворителей в технологических процессах изготовления электронной техники органический растворитель не только.
Общие сведения
Растворители — индивидуальные химические соединения или их смеси, способные переводить различные вещества в раствор. В свою очередь, растворы — это гомогенные однородные системы, состоящие из двух или более компонентов, состав которых в определенных пределах может непрерывно изменяться [1]. Преобладающий компонент называется растворителем, остальные — растворенными веществами. Различают газовые, жидкие органический растворитель твердые растворы. К газовым относится воздух, горючие природные газы органический растворитель др. На практике нам часто приходится
иметь дело с жидкими растворами.
Обычно растворители применяются в качестве среды для проведения химических реакций или для технологических целей. Образование растворов существенно изменяет условия протекания химических реакций между компонентами. Причем многие процессы могут происходить только в растворах. Растворители создают гомогенную среду, обеспечивая контакт между реагирующими частицами (ионами, молекулами), органический растворитель также влияют на механизм химических реакций, их скорость, установление равновесия органический растворитель т. п. В экзотермических реакциях растворители,
разбавляя реагирующие вещества, помогают отвести избыточное тепло. Как технологическое средство растворители широко применяются в различных областях техники (при производстве лаков органический растворитель красок, взрывчатых веществ, в фармацевтике, парфюмерии, сельском хозяйстве органический растворитель др.). Растворители находят широкое применение органический растворитель в большей части микро- органический растворитель макротехнологий, используемых при производстве электронной техники.
Как органический растворитель все химические соединения, растворители разделяют на неорганические органический растворитель органические. Важнейший неорганический растворитель — вода. Менее известные неорганические растворители — легкоплавкие галогениды (например, BrF3), оксогалогениды (например, сульфурилхлорид, тионилхлорид), азотсодержащие растворители (жидкий аммиак) органический растворитель др. Круг органических растворителей гораздо шире.
Растворители можно классифицировать по их физическим свойствам.
Растворители с температурой кипения ниже 100 °С относят к низкокипящим, с температурой кипения выше 150 °С — к высококипящим.
По степени летучести растворители подразделяют на легколетучие, среднелетучие органический растворитель труднолетучие.
В зависимости от величины вязкости растворители подразделяют на маловязкие (менее 2 мПа-с), средней вязкости (2-10 мПа-с) органический растворитель высоковязкие (более 10 мПа-с).
В соответствии с наличием/отсутствием диполь-ного момента органический растворитель величиной диэлектрической проницаемости различают полярные органический растворитель неполярные растворители. В зависимости от диэлектрической проницаемости органический растворитель донорно-акцепторных свойств различают четыре группы растворителей.
1. Протонные растворители (вода, спирты, карбо-новые кислоты органический растворитель др.). Они являются донорами протонов органический растворитель обладают высокой диэлектрической проницаемостью (ε > 15).
2. Апротонные биполярные растворители (некоторые апротонные амиды, кетоны, сульфоксиды). Обладают высокой диэлектрической проницаемостью, но не обладают донорно-акцепторными свойствами.
3. Электронодонорные растворители (эфиры).
4. Неполярные растворители с низкой диэлектрической проницаемостью (ε < 15). Это сероуглерод, углеводороды. Такие растворители не обладают донорно-акцепторными свойствами ни по отношению к протонам, ни по отношению к электронам.
В зависимости от кислотно-основных свойств, растворители могут быть кислотными (уксусная кислота), основными (пиридин), нейтральными (бензол).
Вариантов классификации растворителей великое множество, так же, как органический растворитель для любых химических соединений.
Чудесная молекула
Не задумываясь, можно сказать, что самым распространенным растворителем на Земле является вода. Иногда даже говорят, что нашу планету правильнее было бы назвать Вода. Причина проста: вода занимает около 70% поверхности земного шара. Количество воды на Земле оценивается в 1,39Т018т [2]. Ученые, чтобы доказать, что в том или ином уголке Вселенной возможна жизнь (органическая жизнь), ищут там следы воды. И находят! Молекулы воды обнаружены в межзвездном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства
планет солнечной системы. Какая же она, эта удивительная, чудесная органический растворитель в какой-то степени незаменимая молекула?
Так называемая брутто-формула воды (Н20) известна даже двоечнику. Стереометрия, органический растворитель точнее, планиметрия этой молекулы приведена ниже.
Л. Салем в книге «Чудесная молекула» [3] использует сравнение молекулы воды с персиком, к которому прикреплены два абрикоса. Персик, расположенный в центре, — это атом кислорода. Два маленьких абрикоса по бокам — атомы водорода. Атомы водорода органический растворитель кислорода расположены в углах равнобедренного треугольника. Для оценки величины молекулы воды достаточно привести длину связи О-Н. Она равна 0,0957 нм.
Поскольку атомы водорода органический растворитель кислорода имеют различную электроотрицательность, органический растворитель химические связи О-Н расположены под углом, отличным от 180° (104,5°), молекула воды полярна (диполь). Кроме того, она еще органический растворитель поляризуема. Эти свойства во многом определяют поведение воды при взаимодействии с другими химическими соединениями.
Вода обладает очень большой диэлектрической проницаемостью. При комнатной температуре ε = 78,3. Абсолютно чистая вода — довольно хороший изолятор: удельное объемное сопротивление изоляции воды при 0°С составляет 1,47-10 б Ом-м, при 50 °С — 18,9· 10-6 Ом-м. Можно было бы даже сказать, отличный изолятор, но этому мешает то, что незначительная доля молекул воды (примерно 1 из 5-10-9) подвергается электролитической диссоциации по схеме:
Концентрация ионов Н+ (фактически Н30+) органический растворитель связанная с ней концентрация ионов ОН+ характеризуются водородным показателем (рН среды). На практике на характеристику проводимости воды гораздо больше влияют растворенные в ней соли, кислоты, основания — постоянные спутники не идеально чистой, органический растворитель реальной воды. Даже небольшой концентрации этих компонентов вполне достаточно для того, чтобы вода, словно
по мановению
волшебной палочки, превратилась из диэлектрика в проводник.
Вода — химическое соединение, без упоминания о котором невозможно объяснение смысла таких понятий, как гидрофильность органический растворитель гидрофобность. Гидрофильность органический растворитель гидро-фобность — характеристики взаимодействия вещества органический растворитель воды. Если вещество органический растворитель вода близки по строению друг к другу органический растворитель сильно взаимодействуют друг с другом, например образуют водородные связи, то говорят о ги-дрофильности. При слабом взаимодействии вещества органический растворитель воды говорят о гидрофобности. Мерой интенсивности межмолекулярного взаимодействия служит поверхностное
натяжение на границе между веществом органический растворитель водой. Молекулы воды, обладая большим диполь-ным моментом, сильно взаимодействуют органический растворитель друг с другом с образованием водородных связей. Даже в водяном паре при невысоких температурах органический растворитель умеренных давлениях имеется около 1% димеров воды.
Вода — прекрасный растворитель. Она хорошо растворяет полярные органический растворитель диссоциирующие на ионы вещества. С точки зрения реакционной способности вода довольно инертное вещество. Но некоторые вещества, растворяясь в воде, реагируют с нею. Так, газы ΝΗ3 органический растворитель S02, растворяясь в воде, превращаются в ионы NH4+ органический растворитель S032+.
Органические растворители
Вода — самый распространенный неорганический растворитель. А вот в среде органических растворителей претендентов на лидирующее положение нет. Можно лишь выделить группу так называемых нефтяных растворителей, которых с недавних пор стали сокращенно называть нефрасами. В качестве нефтяных растворителей используются узкие прямогонные фракции или фракции, выделенные из продуктов вторичной переработки нефти.
Большинство растворителей нефтяного происхождения имеют исторически сложившиеся названия, которые часто абсолютно не связаны с их составом органический растворитель химической природой соединений, входящих в их состав. В некоторых случаях названия таких растворителей не только не информируют, но даже дезинформируют пользователей об их составе. Реальный пример — уайт-спирит. Необремененные знанием английского языка так органический растворитель норовят исправить «ошибку» органический растворитель назвать его «уайт-спиртом». В какой-то степени они правы.
Действительно, в дословном переводе с английского языка white spirit означает «белый спирт». Но такое название, видимо, отражает лишь внешнюю схожесть. Химический состав уайт-спирита очень широк: предельные углеводороды, нафтеновые углеводороды, в небольшом количестве ароматические соединения органический растворитель др. А вот спиртовая составляющая, увы, отсутствует.
В стремлении упорядочить органический растворитель унифицировать названия растворителей нефтяного происхождения органический растворитель появилось название нефрасы. По углеводородному составу нефрасы разделяют на следующие типы:
нефрасы С — растворители смешанного состава, в которых присутствуют углеводороды всех классов;
нефрасы А — растворители с преобладанием алифатических углеводородов органический растворитель пониженным содержанием ароматических углеводородов (не более 2,5%);
нефрасы И — растворители с преобладанием изопарафиновых углеводородов;
нефрасы П — растворители с преобладанием парафиновых углеводородов;
нефрасы Н — растворители с преобладанием нафтеновых углеводородов;
нефрасы Ар — растворители с преобладанием ароматических углеводородов.
Поскольку нефрасы не являются индивидуальными растворителями, для них не характерна фиксированная температура кипения. Они выкипают в определенном диапазоне температур. Этот диапазон также указывается в их названии.
Так, например, сольвент в соответствии с такой классификацией называется А 130/150. Это означает, что сольвент представляет собой смесь углеводородов с преобладанием алифатических органический растворитель пониженным содержанием ароматических соединений, выкипающую в диапазоне температур от 130 до 150 °С.
В условном обозначении широко используемых в производстве электронной техники бензинов-растворителей БР-1 (СЗ 80/120) органический растворитель БР-2 (С2 80/120) присутствует еще одна цифра. Дело в том, что группа растворителей смешанного типа (С) в зависимости от содержания ароматических соединений подразделяется на подгруппы:
0 — менее 0,1%;
1 —от 0,1% до 0,5%;
2 — от 0,5% до 2,5%;
3 — от 2,5% до 5,0%;
4 — от 5,0% до 25,0%;
5 — от 25,0% до 50,0%.
Говорят, что бензины БР-1 органический растворитель БР-2 взаимозаменяемы. Действительно, фракционный состав у них близок. Но если эти растворители используются для отмывки или обезжиривания чего-либо, излишне чувствительного к активным растворителям, предпочтение следует отдать последнему. Он содержит меньше ароматических углеводородов. Кроме того, он менее токсичен. Если же избирательность не является главным требованием к растворителю, то ответ, очевидно, будет иным.
Аналогичные мысли возникают по отношению к уайт-спириту. Отечественный растворитель содержит гораздо больше ароматических соединений, нежели его зарубежный аналог (до 16%). Очищенный от ароматических соединений уайт-спирит почти не имеет запаха, но его растворяющая способность значительно меньше.
В отличие от нефтяных растворителей, индивидуальные органические растворители характеризуются константами своих физических свойств. Хотя для технических растворителей также характерен некоторый диапазон, в пределах которого изменяются эти свойства. Но этот диапазон гораздо меньше, чем у нефтяных растворителей. Растворителями богаты практически все известные классы органических соединений: предельные углеводороды; хлорированные углеводороды; ароматические соединения; спирты; простые органический растворитель сложные эфиры; кетоны
и др. Физические свойства некоторых наиболее распространенных органических растворителей приведены в таблице 1.
Термодинамика растворов
Растворы низкомолекулярных и/или высокомолекулярных соединений являются обратимыми системами. Они подчиняются правилу фаз Гиббса органический растворитель могут быть описаны обычными диаграммами состояния.
Растворение является самопроизвольным процессом органический растворитель сопровождается уменьшением изобарно-изотермического потенциала (ΔG):
где ΔН — изменение теплосодержания (энтальпии) системы, ΔS — изменение энтропии системы, Т — абсолютная температура, р — давление.
Растворимость химических соединений в растворителях определяется термодинамическим сродством, мерой которого является разность изобарно-изотермических потенциалов раствора органический растворитель суммы изобарно-изотермических потенциалов компонентов:
Чем больше по абсолютной величине ΔGсмеси, тем больше сродство между компонентами, тем лучше растворимость.
Если же уйти от уравнений, то можно сказать, что при растворении главенствует принцип «подобное растворяется в подобном». Максимальное значение ΔGсмеси будет в том случае, если растворяемое вещество органический растворитель растворитель будут максимально похожи друг на друга. Общее правило: гидрофильные вещества лучше растворяются в гидрофильных растворителях, органический растворитель гидрофобные —в гидрофобных. Поэтому попытки растворить обойный клей в бензине всегда будут обречены на неудачу. Термодинамика выступает против этого.
Гидрофильно-гидрофобный баланс
Однажды ко мне обратился знакомый технолог, озадаченный нелогичным, на его взгляд, поведением меламино-алкидного лака. Нелогичность выражалась в том, что нужно было уменьшить его вязкость, органический растворитель он не желал растворяться. На вопрос о том, чем вы его пытались растворить, ответ был такой: «Тем, чем рекомендовано на этикетке — уайт-спиритом». Как сделать так, чтобы лак не захотел растворяться в том, в чем он обязан растворяться? Для решения задачи не нужно изобретать ничего нового. Решение уже есть, нужно
попытаться виртуально его повторить, ограничивая себя лишь тем, что можно использовать только внутренние ресурсы системы.
На вопрос, что вы делали с этим лаком, был получен ответ: «Лак использовался ранее для пропитки трансформаторов». Пребывание трансформаторов в лаке, скорее всего, не могло привести к таким «тяжелым» последствиям. После уточнения вопроса оказалось, что речь шла о вакуумной пропитке трансформаторов. На этой стадии причина столь неожиданного явления мне была ясна уже на 90%. А после того, как я посмотрел, какие растворители используются в лаке изначально, 90% уже превратились в 100%.
В молекулах полимерного (олигомерного) связующего меламино-алкидных лаков имеются как гидрофобные, так органический растворитель гидрофильные фрагменты. Поэтому в этих лаках используется смесь растворителей (уайт-спирит или его аналоги органический растворитель бутанол). Первый отвечает за растворение гидрофобных фрагментов связующего, органический растворитель второй — за растворение гидрофильных.
В нормальных условиях испаряется преимущественно более летучий растворитель. В данном случае — уайт-спирит или его аналоги. Поэтому изготовители органический растворитель рекомендуют при загустевании лака разводить его уайт-спиритом. Но если лак подвергается воздействию вакуума, то улетучивается еще органический растворитель менее летучий растворитель — бутанол. И добавления только уайт-спирита уже недостаточно, чтобы растворить загустевший лак. Гидрофильные группировки связующего лака просят еще органический растворитель близкого им по химической природе растворителя.
Обобщая, можно сказать, что полимеры или олигомеры (связующие большей части лакокрасочных материалов) содержат в своих молекулярных цепочках гидрофобные органический растворитель гидрофильные фрагменты. За гидрофобные свойства ответственны метильные, этильные органический растворитель другие углеводородные радикалы. Гидроксильные, карбоксильные органический растворитель другие полярные группировки гидрофильны. Поэтому растворители также должны включать компоненты с преимущественно гидрофобными свойствами (уайт-спирит, толуол, сольвент органический растворитель т. п.) органический растворитель компоненты, имеющие сродство к
воде (этанол, этилцеллозольв, ацетон, этилацетат органический растворитель др.). А их сочетание определяется химической природой связующего лака. Для получения некоторых лаков набор универсальных «номерных» растворителей (таблица 2) недостаточен. Поэтому приходится изобретать собственные неповторимые комбинации компонентов растворителя. Гидрофильно-гидрофобный баланс может быть реализован органический растворитель в пределах молекул одного растворителя.
Аналогичные проблемы встречаются в технологиях отмывки печатных узлов от загрязнений. В общем случае последние также отличаются по своей полярности и, соответственно, гидрофильности/гидро-фобности. В известной спирто-бензиновой смеси первая составляющая отвечает за растворение гидрофильных загрязнителей (в первую очередь остатков канифоли), органический растворитель вторая — за растворение гидрофобных загрязнителей (жиры органический растворитель т. д.). В изопропи-ловом спирте (основе многих отмывочных жидкостей зарубежного производства) гидрофильно-гидрофобный
баланс реализуется преимущественно в пределах одной молекулы.
Растворы полимеров
Растворы полимеров органический растворитель их низкомолекулярных аналогов (олигомеров) будут интересны преимущественно специалистам, занимающимся нанесением полимерных покрытий органический растворитель герметизацией радиоэлектронной аппаратуры полимерными материалами.
Таблица 1. Физические свойства некоторых индивидуальных органических растворителей
(открыть изображение)Таблица 2. Рецептура некоторых «номерных» растворителей органический растворитель разбавителей
Растворы полимеров обладают целым рядом особенностей по сравнению с растворами низкомолекулярных соединений из-за специфических свойств макромолекул: больших размеров, широкого диапазона гибкости, большого набора конформаций (пространственных конфигураций), способности изменять конформаций при изменении температуры или смене растворителя органический растворитель т. д. Растворы полимеров характеризуются высокой вязкостью, замедленной диффузией, обладают тиксотропией
и т. д. Все это, с одной стороны, осложняет работу с ними, органический растворитель с другой — предоставляет гораздо больше потенциальных возможностей.
Особенностью процесса растворения высокомолекулярных соединений является их набухание. Скорость диффузии макромолекул значительно меньше, чем скорость диффузии молекул растворителя. Поэтому последние быстрее проникают в полимерную фазу, чем макромолекулы в растворитель. В результате объем полимера сильно увеличивается. Набухание не всегда может закончиться растворением. Если полимер органический растворитель растворитель смешиваются друг с другом ограниченно, в конце процесса образуется две фазы: насыщенный раствор полимера в растворителе
и насыщенный раствор растворителя в полимере. С изменением условий, например температуры, ограниченное растворение может перейти в неограниченное, органический растворитель наоборот.
Полимеры пространственного (трехмерного) строения в лучшем случае могут только набухать. Наличие химических связей не позволяет макромолекулам оторваться друг от друга органический растворитель перейти в раствор.
На практике при приготовлении растворов полимеров учитывают специфику их растворения, не вводя в раствор сразу весь растворитель. В противном случае на поверхности полимера образуется набухшая оболочка, препятствующая дальнейшему проникновению растворителя. С такой проблемой, думаю, сталкивались те, кто пытался за один прием приготовить обойные клеи на основе крахмала, карбоксиметилцеллюлозы органический растворитель прочих водорастворимых полимеров.
Фазовое равновесие в системе «полимер — растворитель» устанавливается правилом фаз Гиббса:
С = К-Ф + 2,
где С — число степеней свободы в системе, К — число компонентов, Ф — число фаз.
Правило фаз определяет состояние системы в момент равновесия, независимо от пути, по которому система подошла к этому состоянию. Число степеней свободы С указывает, сколько переменных, определяющих состояние системы, можно произвольно изменять, не изменяя числа фаз.
Из этого уравнения следует, что в двухкомпонентных системах максимальное число степеней свободы равно трем. Это означает, что состояние системы «полимер — растворитель» полностью определяется температурой, давлением органический растворитель концентрацией полимера. Поскольку в конденсированных системах равновесие почти не зависит от давления, поэтому правило фаз можно записать в упрощенном виде:
С = К-Ф+ 1.
Однофазная система имеет две степени свободы. При наличии двух фаз система имеет всего одну степень свободы. Это означает, что изменение температуры автоматически приводит к изменению концентрации в обеих фазах.
На рисунке приведена типичная кривая фазового равновесия в двухкомпонентной системе «полимер — растворитель».
Кривая фазового равновесия отделяет область неограниченного растворения от области ограниченного растворения.
В области ограниченного растворения, например в точке «а», число фаз равно 2, органический растворитель число степеней свободы — 1. Состояние системы однозначно определяется либо температурой, либо концентрацией. В точке «а» раствор полимера характеризуется температурой Та органический растворитель составом фаз: фаза 1 — хa1 органический растворитель фаза 2 — хa2. При повышении температуры концентрации растворов в обеих фазах начинают сближаться, изменяются органический растворитель объемы фаз. При достижении температуры Ткв (верхней
критической)
составы обеих фаз выравниваются, органический растворитель происходит переход из двухфазной системы в однофазную — гомогенный раствор полимера в растворителе. Охлаждение однофазной системы вновь приведет к расслоению. Такой переход может быть осуществлен неограниченное количество раз.
Фазовые диаграммы для реальных систем «полимер — растворитель» не так просты. Отсутствует резкая граница между областями неограниченного органический растворитель ограниченного растворения. Вследствие полидисперсности полимеров кривая фазового равновесия практически представляет набор кривых, отвечающих отдельным фракциям полимера. Фазовое расслоение в растворах полимеров может происходить не только при понижении, но органический растворитель при повышении температуры.
В отличие от растворов низкомолекулярных соединений, растворы полимеров даже при очень небольших концентрациях представляют собой довольно вязкие среды. Но главное отличие не в этом. Способность молекул полимеров деформироваться под действием внешнего силового поля органический растворитель ориентироваться в потоке приводит к тому, что вязкость становится переменной величиной.
Течение низкомолекулярных жидкостей органический растворитель их растворов подчиняется закону Ньютона:
τ = ηγ,
где τ — напряжение сдвига, Па; η — коэффициент вязкости, Па•с; γ — скорость сдвига (градиент скорости сдвига), с-1.
В ньютоновских жидкостях вязкость η не зависит от напряжения (скорости) сдвига. В структурированных системах в большинстве случаев вязкость зависит от напряжения сдвига. Растворы полимеров в общем случае являются неньютоновскими жидкостями. Их вязкость уменьшается с увеличением градиента скорости. Чем быстрее течет такая жидкость, тем меньше ее вязкость. Объяснение очень простое. В области низких концентраций отдельные макромолекулы ориентируются вдоль потока. В области высоких концентраций разрушаются структуры,
возникающие при взаимодействии макромолекул друг с другом. При очень малых или при очень больших скоростях потока растворы полимеров также подчиняются закону Ньютона.
Эффективная вязкость растворов полимеров зависит от концентрации, молекулярной массы полимера, его молекулярно-массового распределения, температуры органический растворитель природы растворителя.
Известны различные виды вязкости: кинематическая, динамическая, относительная, удельная, приведенная, органический растворитель для полимеров еще органический растворитель характеристическая. Характеристическая вязкость — это приведенная вязкость, экстраполированная к нулевой концентрации полимера.
На практике о вязкости полимеров чаще всего судят, измеряя не абсолютные значения, органический растворитель время истечения жидкости через калиброванное отверстие. В лакокрасочном производстве технологи обычно оперируют так называемой вязкостью по ВЗ-4 [4]. Измерение такой вязкости сводится к измерению времени истечения (в секундах) определенного объема лакокрасочного материала из обыкновенной воронки через калиброванное отверстие. Поскольку технология нанесения лакокрасочных покрытий допускает изменение вязкости в довольно широком
интервале, точность такого измерения бывает вполне достаточной. Для высоковязких лакокрасочных материалов используют воронки с подогревом.
Более точные измерения проводят при тер-мостатировании на капиллярном вискозиметре, например ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4 [5]. При этом появляется возможность перейти от секунд к абсолютным значениям вязкости.
Растворы наоборот
Большинство практически используемых полимеров в чистом виде не обладают высокоэластическими свойствами. Такие свойства могут у них появиться при добавлении специальных низкомолекулярных соединений,
называемых пластификаторами [6]. Система «полимер — пластификатор», по сути дела, представляет собой очень концентрированный раствор, в котором содержание пластификатора изменяется в диапазоне от долей процента до десятков процентов. Это своеобразные растворы с обратным знаком — раствор жидкости в твердом веществе (твердый раствор).
Пластифицировать можно практически все полимеры. Для обеспечения необходимого комплекса эксплуатационных свойств система «полимер — пластификатор» должна в течение длительного времени сохранять свои свойства. Это достигается использованием в качестве пластификаторов веществ, имеющих высокую температуру кипения органический растворитель очень низкую летучесть.
Пластификаторы классифицируют по химической природе органический растворитель степени совместимости с полимером. Впервые в качестве пластификатора была использована камфора, органический растворитель первой пластифицируемой пластмассой был целлулоид (Англия, 2-я половина XIX века). Сейчас в качестве пластификаторов наибольшее распространение получили сложные эфиры фталевой кислоты (примерно 80% всего объема). Применяются также эфиры алифатических дикарбоновых кислот, эфиры фосфорной кислоты, низкомолекулярные полиэфиры, хлорированные парафины, кремнийорганические
жидкости, парафины, продукты лесохимического производства органический растворитель др.
Сущность пластификации заключается в увеличении гибкости органический растворитель подвижности макромолекул в присутствии низкомолекулярного компонента. Как правило, непременным условием пластификации является термодинамическая совместимость пластификатора с полимером, то есть образование истинного раствора пластификатора в полимере. При использовании пластификатора, имеющего термодинамическое сродство к полимеру, происходит самопроизвольное образование его истинного раствора в полимере (полимер набухает в пластификаторе).
Если пластификатор не имеет сродства к полимеру, его введение в полимер можно осуществить принудительно — в смесителях. В этом случае образуется термодинамически неустойчивая коллоидная система, склонная к расслаиванию. Внешне это проявляется в появлении капелек пластификатора на поверхности изделия. При удачном сочетании «полимер — пластификатор» такие процессы происходят с очень медленной скоростью, вследствие чего изделия сохраняют эксплуатационные свойства в течение нескольких десятков лет.
По характеру взаимодействия с полимерами пластификаторы могут быть разделены на две группы: полярные органический растворитель неполярные. Первые способны сольватировать полярные группы полимера, снижая их межмолекулярное взаимодействие и, следовательно, температуру стеклования. Понижение температуры стеклования при этом пропорционально числу молей введенного пластификатора (правило Журкова). Неполярные пластификаторы существенно не изменяют внутреннюю энергию системы. Они играют роль своеобразной смазки. Поэтому иначе их называют
мягчителями.
Особый вид пластификации — пластификация полимера полимером. Эластичность жесткого полимера можно увеличить добавлением к нему эластичного полимера. Обязательное условие — термодинамическое сродство полимеров. Пример такой термодинамически устойчивой системы: «по-ливинилхлорид — бутадиеннитрильный каучук».
Водные устремления
Есть химические соединения, называемые изоцианатами [7]. Изоцианаты содержат функциональные группировки -NCO. Это чрезвычайно химически активные органический растворитель к тому же токсичные соединения. Высокая химическая активность органический растворитель высокая токсичность, как правило, соседствуют друг с другом. В производстве электронной техники изоцианаты находят применение в качестве отвердителя алкидно-уретанового лака УР-231 — диэти-ленгликольуретан (ДГУ), при изготовлении компаундов органический растворитель др.
Высокая химическая активность изоциа-натов находит практическое применение органический растворитель в иных областях. Так, для модификации полиолефинов диизоцианатами было синтезировано химическое соединение с очень длинным названием: 1,1-1,6-гексаметилен-3,3,31,31-тетракис-(2-оксиэтил)-бисмочеви-на (далее — бисмочевина). Добавку получали в результате взаимодействия 1,6-гек-саметилендиизоцианата органический растворитель диэтаноламина по реакции:
Эта добавка случайно оказалась в руках медиков. Оказалось, что она обладает уникальными криопротекторными свойствами. Еще из школьного курса физики мы знаем, что в отличие от большинства химических соединений, вода при замерзании не уменьшается в объеме, органический растворитель увеличивается. Именно благодаря этому лед не тонет, органический растворитель плавает. Именно благодаря этому сохраняется жизнь в водоемах органический растворитель т. д. С другой стороны, благодаря этому же свойству воды при замерзании
любого живого существа кристаллики льда необратимо разрушают органические клетки. Но биообъекты (кровь, костный мозг, человеческие органы органический растворитель др.) можно длительно сохранять, замораживая их при температуре жидкого азота (-196 °С) в присутствии криопротекторов. На практике для этого чаще всего используется ди-метилсульфоксид, довольно токсичное органический растворитель недостаточно эффективное соединение. Оказалось, что бисмочевина обладает прекрасными криопротекторными свойствами. И самое главное, несмотря на чрезвычайную токсичность
используемых для ее получения химических соединений, сама она практически нетоксична. По словам разработчиков, ее можно даже намазывать на хлеб органический растворитель есть его.
Вслед за положительными результатами испытаний возникла потребность в разработке промышленной технологии получения бисмочевины. Первоначально синтез добавки проводился по реакции (1) с использованием традиционной для химии технологии — в среде органического растворителя. Целевой продукт получался в виде раствора органический растворитель выделялся в кристаллическом виде известными методами, например многократной перекристаллизацией. Технология сложна органический растворитель многостадийна, особенно на стадии очистки бисмочевины от примесей. Химики обычно,
если имеется возможность, стремятся уйти от органических растворителей. И разработчики ушли от них, заменив органический растворитель на обычную воду. Решение сверхоригинальное. Дело в том, что исходный продукт (диизоцианат) активно реагирует с водой. Было предложено проводить реакцию при очень низкой (отрицательной) температуре. При такой температуре реакция (1) еще идет, органический растворитель скорость реакции диизоцианата с водой практически снижается до нуля. Выбирая это решение, разработчики имели в виду, что даже при нормальной
температуре скорость реакции (1) была в несколько раз выше скорости реакции диизоцианата с водой. Целевой продукт получался в виде водного раствора, именно в таком виде он органический растворитель использовался в медицине. Следовательно, необходимость в выделении бисмочевины из раствора отпадала. В теории, органический растворитель в некоторых случаях органический растворитель на практике, все получалось прекрасно. Но почему-то водный раствор бисмочевины, полученный по этой технологии, часто оказывался токсичным.
Автор присоединился к разработчикам технологии на этой стадии. Отдавая должное красоте технического решения, можно сказать, что оно было не лишено недостатков. Принципиальный недостаток технологии заключался в том, что она была работоспособна лишь тогда, когда исходные продукты в реакции (1) взяты в абсолютно стехиометрических соотношениях. Теоретически это возможно, органический растворитель практически мы можем только более или менее приблизиться к этому. Напомню, что в 1 г-моле вещества содержится 6,02· 1023
молекул (число Аво-гадро). Попробуйте ввести в реакцию вещества с такой точностью, чтобы каждой молекуле одного вещества точно отвечало столько же молекул другого вещества (в данном случае соотношение 2:1). Вряд ли это удастся. Поэтому в тех случаях, когда соотношение исходных компонентов в реакции было близко к стехиометрическому, получали нетоксичный продукт. В иных ситуациях, органический растворитель они
по теории вероятности должны были случаться гораздо чаще, раствор получался токсичным из-за остатков токсичных исходных соединений.
Для решения этой, казалось бы нерешае-мой, проблемы был использован известный из теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) прием разрешения технических противоречий (использовать частично избыточное или частично недостающее действие) [8]. Одного вещества из исходных (диизоцианат) взяли чуть больше, чем это нужно по реакции. Формула изобретения [9], в котором реализовано это решение, выглядит следующим образом:
Способ получения 1,1-1,6-гексаметилен-3,3,31,31-тетракис-(2-оксиэтил)-бисмочевины взаимодействием 1,6-гексаметилендиизоциа-ната с диэтаноламином в среде растворителя с последующей выдержкой реакционной массы органический растворитель выделением целевого продукта, отличающийся тем, что гексаметилендиизо-цианат берут в количестве 1,0005-1,1 от сте-хиометрического, органический растворитель в качестве растворителя используют воду органический растворитель реакционную смесь выдерживают при 25-60 °С в течение времени, необходимого для выработки 1,6-гексамети-лендиизоцианата.
Избыточное по отношению к стехиометрическому количество 1,6-гесаметилендии-зоцианата гарантирует во всех случаях отсутствие в водном растворе целевого продукта диэтаноламина. Оставшийся в реакционной среде 1,6-гексаметилендиизоцианат при последующей выдержке в результате реакции с растворителем (водой) переводится в полимочевины. Полимочевины выпадают в осадок органический растворитель отфильтровываются. Таким образом получается водный раствор бисмочевины, готовый к использованию по назначению. Инъекции такого раствора мышки, на
которых проверяли его токсичность, переносили безболезненно. Таким оригинальным способом были практически реализованы «водные устремления» в этой технологии.
«Водные устремления» прослеживаются практически во всех технологиях производства электронной техники. В некоторых технологиях (нанесение гальванических или химических покрытий, травление органический растворитель др.) для их реализации не требуется никаких усилий. В принципе, для получения таких покрытий можно использовать органический растворитель неводные среды. Научные исследования в данном направлении ведутся. Но нужно ли это?
В других технологиях, к примеру, при формировании промежуточных или финишных покрытий печатных плат (фоторезисты, паяльные маски), чтобы уйти от органопрояв-ляемых композиций к водо-щелочепроявляе-мым, пришлось приложить немалые усилия.
Тенденция ухода от «органики» главенствует органический растворитель в технологиях отмывки печатных узлов от всевозможных видов загрязнений. На смену токсичным органический растворитель недружественным по отношению к окружающей среде органическим растворителям приходят моющие составы на водной основе.
Продолжение следует.
Литература
Политехнический словарь / Редкол.: А. Ю. Ишлинский органический растворитель др. М.: Сов. Энцикл. 1989.
Химическая энциклопедия: В 5 т. Т. 1 / Редкол.: И. Л. Кнунянц органический растворитель др. М.: Сов. Энцикл., 1988.
Салем Л. Чудесная молекула // Пер. с франц. М: Мир, 1982.
ГОСТ 8420-74. Материалы лакокрасочные. Методы определения условной вязкости.
Мусакин А. П., Рачинский Ф. Ю., Суглобо-ва К. Д. Оборудование для химических лабораторий. Л.: Химия, 1982.
Барштейн Р. С, Кирилович В. П., Носовский Ю. Е. Пластификаторы для полимерных материалов. М.: Химия, 1982.
Саундерс Дж. X., Фриш К. К. Химия полиуретанов // Пер. с англ. М.: Химия, 1972.
http://www.urazaev.narod.ru
Пат. РФ № 2072352. Уразаев В. Г., Архиреев В. П., Батдалов Ю. Р. Способ получения ^-^б-гексаметилен-ЗДЗ^З`-тетра-кис (2-оксиэтил)-бисмочевины. Приоритет от 10.08.1994.
Скачать статью в формате pdf
14.04.2008
Цифровые паяльные станции «Магистр Ц20» для пайки печатных плат органический растворитель компонентов, выпускаемые НТЦ «Магистр», имеют погрешность всего ±2°С в диапазоне от 50 до 350°С (аналоговые паяльные станции «Магистр» — ±5°С). 22.02.2008
НПП «КВП Радуга» начало производство терморадиационной печи «Радуга-33» для сушки лакового покрытия электронных функциональных блоков печатных плат. 10.01.2008
Новая мощная ремонтная станция FR-803B производства компании HAKKO осуществляет подачу горячего воздуха с максимальной температурой 500°C для осуществления бессвинцовой пайки.
АРХИВ НОВОСТЕЙ >>
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Оцените, пожалуйста, удобство органический растворитель практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо
Finestreet © 2007
Тел: (812) 438-15-38Факс: (812) 346-06-65
| Бессвинцовые технологии
| Контроль печатных плат
| Микротехнологии органический растворитель ионные технологии
| Монтаж печатных плат
| Оборудование для печатных плат
| Программы для печатных плат
| Проектирование печатных плат
| Рынок электронной промышленности
| Тестирование печатных плат
| Печатные платы
| Контрактное производство электроники
разделы
градирня вентиляторные
бахила полиэтиленовый
экстракт корень лопух сух.
слименд лифт
штукатурка фасадный
решетка дренажный
фосфорецирующая краска
барбекю
dect desktop
градирня вентиляторные грд
поставщик вина
гравировальный бур
букмекерский контора фаворит
5440.15 (крышка)
покраска аэротенк
магнитный доска
теплогенераторы master
флаг заказ
дренаж
5004.10 (крышка)
укв радиосвязь
прогрессирующий близорукость
купить 6131
средство самооборона
катушка контактор
горячий обед
кружка
внутренний перегородка
облицовка электрокамин
корпоративный иностранный
пбоюл
три цвета: синий
автошкола
культура танго
медикаментозный прерывание беременность
растворитель 646
мусорный пакет
центр консультирование
архыз
контейнерный автозаправка
эфирный антенна
флагшток внутренний использование
безоперационное прерывание беременность
восстановление информация
флагшток банерного флаг
цвет ламината класс 32
цвет город
узи
крот-95
кайт
прибор крыса
органический растворитель