目前醇基涂料所用的载液和溶剂, 几乎都是采用甲醇、乙醇和异丙醇或者两种甚至三种醇的混合物为主,再配以少量的链烃或芳香烃类溶剂。
本文介绍甲醇、乙醇和异丙醇的通用特性、生产方法以及环保和健康方面应该注意的问题。关于这三种醇在涂料上的使用方法,以及醇基涂料载液体系的组成和搭配技巧,请阅读 铸造涂料的载液和溶剂 中的相关内容。
一,甲醇
甲醇(Methanol)又称羟基甲烷,是结构最为简单的饱和一元醇,其化学式为CH3OH。因在干馏木材中首次发现,故又称“木醇”或“木精”。
甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体,略有酒精气味,能与水、乙醇和许多其它有机溶剂相混溶,遇热、明火或氧化剂易燃烧。其物理特性见下面表(摘自百度百科)。
甲醇的生产在工业上有多种方法,如天然气制甲醇、油制甲醇等。工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。其化学反应为:
CO + 2H₂ → CH₃OH
CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O
天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品(焦炭、焦炉煤气)、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料。20世纪50年代以前多以煤和焦炭为原料,50年代以后,以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛应用,进入60年代以来,以重油为原料的甲醇装置有所发展。目前,欧美、中东地区国家主要采用天然气为原料生产甲醇,该工艺具备投资低、无污染的优点,且无需过多考虑副产物销路。由于我国一次能源结构具有“富煤贫油少气”特征,缺少廉价的天然气资源,同时随着石油资源紧缺、油价持续上涨,在大力发展煤炭洁净利用技术的背景下,当前并且今后较长一段时间内煤炭仍是我国甲醇生产最重要的原料。此外,我国还有部分企业采用焦炉气为原料生产甲醇,这也是我国独有的甲醇制取技术。2010年我国以煤为原料的甲醇装置产能占国内总产能的63%,以天然气为原料的占21.2%,以焦炉气为原料的占15.8%。
甲醇的健康危害
甲醇的毒性广为人知。 甲醇的毒性对人体的神经系统和血液系统影响最大,它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应,甲醇蒸汽能损害人的呼吸道粘膜和视力。
甲醇的中毒机理是,甲醇经人体代谢产生甲醛和甲酸(俗称蚁酸),然后对人体产生伤害。常见的症状是,先是产生喝醉的感觉,数小时后头痛,恶心,呕吐,以及视线模糊。严重者会失明,乃至丧命。失明的原因:甲醇的代谢产物甲酸累积在眼睛部位,破坏视觉神经细胞。脑神经也会受到破坏,而产生永久性损害。甲酸进入血液后,会使组织酸性越来越强,损害肾脏导致肾衰竭。
二,乙醇
乙醇是一种有机物,俗称酒精,是带有一个羟基的饱和一元醇。最早从植物发酵物中提取,经蒸馏提纯制得。在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,它的水溶液具有酒香的气味,并略带刺激性。有酒的气味和刺激的辛辣滋味,微甘。与水混溶,可混溶于乙醚、氯仿、甘油、甲醇等多数有机溶剂。乙醇是一种很好的溶剂,既能溶解许多无机物,又能溶解许多有机物。
无水乙醇指的是纯乙醇,里面不含有水或其它物质,一般在一些化学试验中用到。酒精一般是指含有一部分水的乙醇,比如一般纯酒精指的是含量为95%的乙醇(里面有5%的水),医用酒精是75%的乙醇。
制备方法
1、发酵法
糖质原料(如糖蜜、亚硫酸废液等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)发酵。发酵法的原料可以是含淀粉的农产品,如谷类、薯类或野生植物果实等,也可用制糖厂的废糖蜜或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后,经水解(用废蜜糖作原料不经这一步)、发酵,即可制得乙醇。
2、乙烯水合法
此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解气,成本低,产量大,这样能节约大量粮食,因此发展很快。
直接水合法:
间接水合法:
3、煤化工
工业制乙醇还主要是通过乙烯氢化制得,而适合中国国情的技术就是利用煤化工技术,将煤转化为合成气,直接或者间接合成乙醇。
4、联合生物加工
利用生物能源转化技术生产乙醇能缓解非再生化石能源日渐枯竭带来的能源压力。联合生物加工技术,一体化程度高,能有效降低生产成本,未来发展前景广阔。生物转化使用的原料大多为粮食作物,大量使用会影响到粮食安全,而利用生物能源转化技术生产乙醇,可缓解非再生化石能源日渐枯竭带来的能源压力。因秸秆、麸皮、锯木粉等农业、工业废弃物含有大量的木质纤维素,所以来源广泛的纤维素是很有潜力的生产乙醇的原料。另外,在生物燃料的生产过程中,纤维素的预处理和纤维素酶的生产成本较高,故减少预处理,增强纤维素酶活性,提高发酵产物的产量和纯度,减少中间环节也是降低生产成本的途径。联合生物加工不包括纤维素酶的生产和分离过程,而是把糖化和发酵结合到由微生物介导的一个反应体系中,因此与其他工艺过程相比较,底物和原料的消耗相对较低,一体化程度较高。这种综合方法的未来发展前景广阔。
乙醇的毒性:
1,环境危害
危险性:易挥发,易燃烧,有刺激性。其蒸汽与空气混合成爆炸性气体。遇到高热、明火能燃烧或爆炸,与氧化剂铬酸、次氯酸钙、过氧化氢、硝酸、硝酸银、过氯酸盐等反应剧烈,有发生燃烧爆炸的危险。在火场中,受热的容器有爆炸危险。其蒸汽比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。
2,健康危害
侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。
健康危害:本品为中枢神经系统抑制剂,首先引起兴奋,随后抑制。
急性中毒:急性中毒多发生于口服。一般可分为兴奋、催眠、麻醉、窒息四个阶段。患者进入第三或第四阶段,出现意识丧失、瞳孔扩大、呼吸不规律、休克、心力循环衰竭及呼吸停止。
慢性影响:在生产中长期接触高浓度乙醇可引起鼻、眼、黏膜刺激症状以及头痛、头晕、疲乏、易激动、震颤、恶心等。长期酗酒可引起多发性神经病、慢性胃炎、脂肪肝、肝硬化、心肌损害及器质性精神病等。皮肤长期接触可引起干燥、脱屑、皲裂和皮炎。
三,异丙醇
异丙醇是一种有机化合物,分子式是C3H8O,是正丙醇的同分异构体,别名二甲基甲醇、2-丙醇,行业中也作IPA。是无色透明液体,易燃,有似乙醇和丙酮混合物的气味。 溶于水,也溶于醇、醚、苯、氯仿等多数有机溶剂。 异丙醇是重要的化工产品和原料,主要用于制药、化妆品、塑料、香料、涂料等,是工业上比较便宜的溶剂,能和水自由混合,对亲油性物质的溶解力比乙醇强。
合成方法:生产异丙醇的主要原料是丙烯。有间接合成和直接合成两种方法:
间接合成法:
直接合成法:
异丙醇的毒性:
毒性分级:微毒类。
高浓度蒸气具有明显麻醉作用,对眼、呼吸道的黏膜有刺激作用,能损伤视网膜及视神经。
生理作用与乙醇相似,在体内几乎无蓄积,毒性、麻醉性以及对上呼吸道黏膜的刺激都比乙醇强,但不及丙醇。
接触高浓度蒸气出现头痛、倦睡以及眼、鼻、喉刺激症状。食入或吸入大量的蒸汽可引起面红、头疼、精神抑郁、恶心、昏迷等。
四,甲醇、乙醇和异丙醇的常用理化参数对比,见下表:
五,甲醇、乙醇和异丙醇的储运安全
储存注意事项:
储存于阴凉、通风良好的专用库房内,远离火种、热源。库温不宜超过37℃,保持容器密封。应与氧化剂、酸类、碱金属等分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
运输注意事项:
运输时运输车辆应配备对应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。夏季最好早晚运输。运输时所用的槽(罐)车应有接地链,槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电。严禁与氧化剂、酸类、碱金属、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。中途停留时应远离火种、热源、高温区。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置,禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。公路运输时要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。严禁用木船、水泥船散装运输。
消防要点:
灭火用介质主要有:抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土等。灭火方法:尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却,直至灭火结束。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音,必须马上撤离。
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