21.5: Solventes, Pinturas y Ceras
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- Enumere las propiedades y usos de disolventes, pinturas y ceras.
Solventes
Un disolvente es una sustancia que disuelve un soluto, dando como resultado una solución. Un disolvente suele ser un líquido pero también puede ser un sólido, un gas o un fluido supercrítico. La cantidad de soluto que puede disolverse en un volumen específico de disolvente varía con la temperatura. Los usos comunes de los disolventes orgánicos son en la limpieza en seco (por ejemplo, tetracloroetileno), como diluyentes de pintura (por ejemplo, tolueno, trementina), como removedores de esmalte de uñas y disolventes de pegamento (acetona, acetato de metilo, acetato de etilo), en removedores de manchas (por ejemplo, hexano, éter de gasolina), en detergentes (terpenos cítricos) y en perfumes (etanol) . El agua es un disolvente para las moléculas polares y el disolvente más común utilizado por los seres vivos; todos los iones y proteínas de una célula se disuelven en agua dentro de una célula. Los solventes encuentran diversas aplicaciones en las industrias química, farmacéutica, petrolera y de gas, incluyendo síntesis química y procesos de purificación.
La mayoría de los solventes orgánicos son inflamables o altamente inflamables, dependiendo de su volatilidad. Las excepciones son algunos disolventes clorados como el diclorometano y el cloroformo. Las mezclas de vapores de solventes y aire pueden explotar. Los vapores de solventes son más pesados que el aire; se hundirán hasta el fondo y pueden viajar grandes distancias casi sin diluir. Los vapores de solventes también se pueden encontrar en tambores y latas supuestamente vacíos, lo que representa un peligro de incendio repentino; por lo tanto, los recipientes vacíos de solventes volátiles deben almacenarse abiertos y boca abajo.
Pinturas
La pintura es cualquier composición de almáciga líquida, licuable o sólida pigmentada que, después de la aplicación a un sustrato en una capa delgada, se convierte en una película sólida. Se usa más comúnmente para proteger, colorear o proporcionar textura a los objetos.
La pintura fue uno de los primeros inventos de la humanidad. Algunas pinturas rupestres dibujadas con ocre rojo o amarillo, hematita, óxido de manganeso y carbón vegetal pueden haber sido hechas por el Homo sapiens temprano desde hace 40 mil años. [3] La pintura puede ser aún más antigua. En 2003 y 2004, arqueólogos sudafricanos reportaron hallazgos en la cueva de Blombos de una mezcla a base de ocre de 100.000 años de antigüedad que podría haber sido utilizada como pintura. [4] [5] Otras excavaciones en la misma cueva dieron como resultado el reporte de 2011 de un conjunto de herramientas completo para moler pigmentos y hacer una sustancia primitiva similar a la pintura. [5] [6]
Al inicio adecuado de la Revolución Industrial, a mediados del siglo XVIII, la pintura se estaba moliendo en molinos a vapor, y se había encontrado una alternativa a los pigmentos a base de plomo en un derivado blanco del óxido de zinc. La pintura interior de la casa se convirtió cada vez más en la norma a medida que avanzaba el siglo XIX, tanto por razones decorativas como porque la pintura era efectiva para evitar que las paredes se pudran por la humedad El aceite de linaza también se utilizó cada vez más como aglutinante económico.
En 1866, Sherwin-Williams Figure\(\PageIndex{1}\) en Estados Unidos se abrió como un gran fabricante de pinturas e inventó una pintura que podría usarse a partir de la lata sin preparación.
El aglutinante es el componente formador de película de la pintura. [10] Es el único componente que siempre está presente entre todos los diversos tipos de formulaciones. Muchos aglutinantes son demasiado gruesos para ser aplicados y deben ser diluidos. El tipo de diluyente, si está presente, varía con el aglutinante. El aglutinante imparte propiedades tales como brillo, durabilidad, flexibilidad y tenacidad. [11] Los aglutinantes incluyen resinas sintéticas o naturales como alquídicos, acrílicos, vinilacrílicos, acetato de vinilo/etileno (VAE), poliuretanos, poliésteres, resinas de melamina, epoxi, silanos o siloxanos o aceites.
Los propósitos principales del diluyente son disolver el polímero y ajustar la viscosidad de la pintura. Es volátil y no se convierte en parte de la película de pintura. También controla las propiedades de flujo y aplicación, y en algunos casos puede afectar la estabilidad de la pintura mientras está en estado líquido. Su función principal es como portador de los componentes no volátiles. Para esparcir aceites más pesados (por ejemplo, linaza) como en la pintura de interior de la casa a base de aceite, se requiere un aceite más delgado. Estas sustancias volátiles imparten sus propiedades temporalmente, una vez que el disolvente se ha evaporado, la pintura restante se fija a la superficie. Algunas pinturas no tienen diluyente. El agua es el principal diluyente para pinturas a base de agua, incluso los tipos de cosolventes.
Las pinturas a base de solventes, también llamadas a base de aceite, pueden tener varias combinaciones de solventes orgánicos como diluyente, incluyendo alifáticos, aromáticos, alcoholes, cetonas y aguarrás blancos. Ejemplos específicos son disolventes orgánicos tales como destilado de petróleo, ésteres, éteres de glicol y similares. En ocasiones, las resinas sintéticas volátiles de bajo peso molecular también sirven como diluyentes.
Los pigmentos son sólidos granulares incorporados en la pintura para aportar color. Los tintes son colorantes que se disuelven en la pintura. Los rellenos son sólidos granulares incorporados para impartir dureza, textura, dar a la pintura propiedades especiales, [16] o para reducir el costo de la pintura. Durante la producción, el tamaño de tales partículas se puede medir con un calibre Hegman. En lugar de usar solo partículas sólidas, algunas pinturas contienen tintes en lugar de o en combinación con pigmentos.
Los pigmentos pueden clasificarse como naturales o sintéticos. Los pigmentos naturales incluyen diversas arcillas, carbonato de calcio, mica, sílices y talcos. Los sintéticos incluirían moléculas diseñadas, arcillas calcinadas, blanc fixe, carbonato de calcio precipitado y sílices pirogénicas sintéticas.
Algunos pigmentos son tóxicos, como los pigmentos de plomo que se utilizan en la pintura con plomo. Los fabricantes de pinturas comenzaron a reemplazar los pigmentos de plomo blanco por blanco de titanio (dióxido de titanio), antes de que el plomo fuera prohibido en la pintura para uso residencial en 1978 por la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de El dióxido de titanio utilizado en la mayoría de las pinturas hoy en día suele estar recubierto con sílice/alúmina/circonio por diversas razones, como una mejor durabilidad exterior, o un mejor rendimiento de ocultación (opacidad) promovido por un espaciado más óptimo dentro de la película de pintura. [17]
Ceras
Las ceras son compuestos orgánicos, hidrocarburos que característicamente consisten en cadenas alquílicas alifáticas largas, aunque también pueden estar presentes compuestos aromáticos. Las ceras naturales pueden contener enlaces insaturados e incluir diversos grupos funcionales tales como ácidos grasos, alcoholes primarios y secundarios, cetonas, aldehídos y ésteres de ácidos grasos. Las ceras sintéticas (por ejemplo, ceras de polietileno y polipropileno) a menudo consisten en series homólogas de hidrocarburos alifáticos de cadena larga (alcanos o parafinas) que carecen de grupos funcionales. [1]
La cera animal más conocida es la cera de abejas utilizada en la construcción de los panales de abejas, pero otros insectos secretan ceras. Un componente principal de la cera de abejas es el palmitato de miricil que es un éster de triacontanol y ácido palmítico. Su punto de fusión es 62-65 °C. El espermaceti se presenta en grandes cantidades en el aceite de cabeza del cachalote. Uno de sus principales constituyentes es el palmitato de cetilo, otro éster de un ácido graso y un alcohol graso. La lanolina es una cera obtenida de lana, que consiste en ésteres de esteroles. [1]
Las plantas secretan ceras en y sobre la superficie de sus cutículas como una forma de controlar la evaporación, humectabilidad e hidratación. [3] Las ceras epicuticulares de las plantas son mezclas de hidrocarburos alifáticos sustituidos de cadena larga, que contienen alcanos, ésteres alquílicos, ácidos grasos, alcoholes primarios y secundarios, dioles, cetonas y aldehídos. [2] Desde la perspectiva comercial, la cera vegetal más importante es la cera de carnauba, una cera dura obtenida de la palma brasileña Copernicia prunifera. Contiene el éster miricil cerotato, tiene muchas aplicaciones, como confitería y otros recubrimientos alimentarios, abrillantador de automóviles y muebles, recubrimiento de hilo dental y cera para tablas de surf. Otras ceras vegetales más especializadas incluyen aceite de jojoba, cera de candelilla y cera de ouricury.
La cera de parafina (o cera de petróleo) es un sólido incoloro blando derivado del petróleo, carbón o aceite de esquisto que consiste en una mezcla de moléculas de hidrocarburos que contienen entre veinte y cuarenta átomos de carbono.Las ceras se consumen principalmente industrialmente como componentes de formulaciones complejas, a menudo para revestimientos.El uso principal de ceras de polietileno y polipropileno es en la formulación de colorantes para plásticos. Las ceras confieren efectos de mate y resistencia al desgaste a las pinturas. Las ceras de polietileno se incorporan a las tintas en forma de dispersiones para disminuir la fricción. Se emplean como agentes de desmoldeo, encuentran uso como agentes deslizantes en muebles y confieren resistencia a la corrosión.
Para hacer velas se utilizan ceras como cera de parafina o cera de abejas, y grasas duras como el sebo (Figura\(\PageIndex{2}\)). utilizado para iluminación y decoración. Las ceras se utilizan como acabados y recubrimientos para productos de madera. [10] La cera de abejas se usa frecuentemente como lubricante en deslizadores de cajones donde se produce el contacto de madera con madera. Las ceras se utilizan para hacer papel encerado, impregnar y recubrir papel y cartulina para impermeabilizarlo o hacerlo resistente a las manchas, o para modificar sus propiedades superficiales. Las ceras también se utilizan en abrillantadores de zapatos, abrillantadores de madera y abrillantadores automotrices, como agentes de desmoldeo en la fabricación de moldes, como recubrimiento para muchos quesos, y para impermeabilizar cuero y tela. La cera se ha utilizado desde la antigüedad como modelo temporal y removible en la fundición a la cera perdida de oro, plata y otros materiales.
La cera con pigmentos de colores añadidos se ha utilizado como medio en la pintura encáustica, y se utiliza hoy en día en la fabricación de crayones, marcadores de porcelana y lápices de colores. El papel carbón, utilizado para hacer duplicados documentos mecanografiados, estaba recubierto con negro de humo suspendido en cera, típicamente cera montan, pero en gran parte ha sido sustituido por fotocopiadoras e impresoras de computadora. En otro contexto, el lápiz labial y el rímel son mezclas de diversas grasas y ceras coloreadas con pigmentos, y tanto la cera de abejas como la lanolina se utilizan en otros cosméticos. La cera de esquí se utiliza en el esquí y el snowboard. Además, los deportes del surf y el skateboarding suelen utilizar cera para mejorar el rendimiento.
Algunas ceras se consideran inocuas para los alimentos y se utilizan para recubrir tablas de cortar de madera y otros artículos que entran en contacto con los alimentos. La cera de abejas o cera sintética coloreada se utiliza para decorar huevos de Pascua en Rumania, Ucrania, Polonia, Lituania y la República Checa. La cera de parafina se utiliza en la elaboración de dulces cubiertos de chocolate.
Resumen
- Un disolvente es un líquido, un sólido, un gas o un fluido supercrítico que disuelve un soluto para formar una solución. Los solventes se encuentran en diversos artículos personales y domésticos, y también se utilizan en las industrias química, farmacéutica, petrolera y de gas, incluyendo síntesis química y procesos de purificación.
- La pintura es cualquier composición de almáciga líquida, licuable o sólida pigmentada que, después de la aplicación a un sustrato en una capa delgada, se convierte en una película sólida. Se usa más comúnmente para proteger, colorear o proporcionar textura a los objetos.
- Las ceras naturales y sintéticas se utilizan para la iluminación, para el recubrimiento y pulido de superficies, para impermeabilizar cuero y tela. Las ceras también son ingredientes clave en cosméticos y productos de cuidado personal.
Colaboradores y Atribuciones
- Wikipedia