Les 5 TEAS solventen

Created by L

Solvent
vloeistof die andere stoffen kan oplossen door intermoleculaire interacties te verbreken

1/82

TermDefinition
Solvent
vloeistof die andere stoffen kan oplossen door intermoleculaire interacties te verbreken
Cohesieve energie
energie nodig om alle intermoleculaire krachten in een stof op te heffen
Ecoh
cohesieve energie van een stof in gecondenseerde fase
Cohesieve energiedensiteit
Ecoh gedeeld door molaire volume, maat voor interne binding
ecoh‑formule
ecoh = Ecoh / Vm
Intermoleculaire krachten
dispersiekrachten, dipool‑dipool interacties en waterstofbruggen
Dispersiekrachten
zwakke Van der Waals‑interacties door tijdelijke dipolen
Dipool‑dipool interacties
interacties tussen permanente dipolen
Waterstofbrug
sterke interactie tussen H‑donor en H‑acceptor
Oplossen – principe
externe energie verbreekt intermoleculaire krachten zodat moleculen uiteenvallen
Stadia van oplossen
zwellen → gelvorming → volledige oplossing
Zwellen
solvent dringt polymeer binnen en vergroot volume
Gel‑laag
gedeeltelijk opgeloste, viskeuze laag tussen polymeer en vloeistof
Oplosbaarheid
vermogen van een stof om homogeen te mengen met een solvent
Polymeeroplossing
proces waarbij polymeren zwellen en uiteindelijk oplossen in solvent
Hildebrand parameter
één getal dat oplosbaarheid voorspelt op basis van cohesieve energie
δh‑formule
δh = (Ecoh / Vm)¹ᐟ²
Hildebrand – concept
hoe dichter δh‑waarden bij elkaar, hoe beter oplosbaar
Hildebrand – beperking
werkt vooral voor niet‑polaire en licht polaire systemen
Hildebrand – toepassing
screening van geschikte solventen voor polymeren
Hildebrand – mengsels
δh van mengsel = som van fracties × individuele δh
Hansen parameter
uitbreiding van Hildebrand met drie componenten
Hansen δd
dispersiecomponent
Hansen δp
polaire component
Hansen δh
waterstofbrugcomponent
Hansen 3D‑model
solventen en polymeren in driedimensionale ruimte op basis van δd, δp, δh
Hansen oplosbaarheidsvolume
ellipsvormig gebied waarin oplosbare solventen liggen
Hansen – concept
hoe dichter solvent bij polymeer in 3D‑ruimte, hoe beter oplosbaar
Hansen – toepassing
geschikt voor polaire, apolaire en H‑brug‑materialen
Hansen – beperking
complexe systemen blijven moeilijk voorspelbaar
Teas parameters
genormaliseerde Hansen‑waarden tot drie fracties: fd, fp, fh
Teas fd
fractie dispersiekrachten (0–100)
Teas fp
fractie polariteit (0–100)
Teas fh
fractie waterstofbruggen (0–100)
Teas somregel
fd + fp + fh = 100
Teas diagram
2D ternair diagram met drie assen voor fd, fp, fh
Teas – voordeel
visueel eenvoudig, snel interpreteerbaar
Teas – solventklassen
solventgroepen clusteren in herkenbare zones
Teas – oplosbaarheidszones
gebieden voor harsen, wassen, olieverf, polysachariden, proteïnen
Teas – toepassing
selectie van solventen voor reiniging van verflagen en polymeren
Teas – mengsels
locatie mengsel ligt tussen beide solventen volgens mengverhouding
Teas – berekening
fa, fp, fh × fractie en optellen
Solventmengsel – voorbeeld
20/80 aceton‑tolueen verschuift punt 1/5 richting aceton
Oude olieverf – zone
ligt in gebied met lage fh, matige fp, matige fd
Recente olieverf – zone
meer polair dan oude olieverf
Harsen – zone
hoger fp en fh dan olieverf
Wassen – zone
laag fp, laag fh, hoog fd
Polysachariden – zone
hoog fh door waterstofbruggen
Proteïnen – zone
hoog fh en matige fp
Solventinteractie – types
soluble, partially soluble, insoluble
Solubility window
gebied waarin solventen een polymeer kunnen oplossen
Polariteit
maat voor ongelijke ladingsverdeling in een molecuul
Aromatische solventen
solventen met benzeenring, vaak matig polair
Alifatische solventen
lineaire of vertakte koolwaterstoffen, laag polair
Alcoholen
solventen met OH‑groep, hoge polariteit en H‑brugcapaciteit
Ketonen
polair aprotisch, goede oplosmiddelen voor polymeren
Esters
matig polair, vaak gebruikt in vernisreiniging
Chlorinated hydrocarbons
sterke, vaak toxische solventen met hoge oplossingskracht
Glycols
zeer polair, hoge fh, sterke H‑bruggen
Nitroalkanes
polair aprotisch, sterke oplosmiddelen
Ethers
matig polair, lage H‑brugcapaciteit
Amines
basische solventen met hoge polariteit
Solventpolairheid
verhouding tussen dispersie, polariteit en H‑bruggen
Solventkeuze – principe
solvent moet binnen oplosbaarheidsvolume van materiaal vallen
Solventkeuze – risico
te sterk solvent veroorzaakt zwelling of oplossing van originele laag
Solventkeuze – praktijk
screenen met Teas of Hansen, daarna testen op object
Polymeerindustrie – context
ontwikkeling van voorspellende modellen in jaren 1920–1960
Hildebrand – historisch
1936, eerste kwantitatieve oplosbaarheidsparameter
Hansen – historisch
1967, driedimensionale uitbreiding
Teas – historisch
1968, normalisatie naar 2D‑diagram
Zwellen – risico
kan leiden tot vervorming of verlies van materiaal
Gel‑laag – risico
kan pigmenten of polymeren mobiliseren
Oplossen – risico
irreversibel materiaalverlies
Solventdiffusie
beweging van solvent in polymeer tijdens oplossen
Infiltration layer
laag waarin solvent begint binnen te dringen
Solid swollen layer
polymeer dat gezwollen is maar nog niet opgelost
Liquid layer
volledig opgeloste polymeerfase
Externe energie
warmte, mechanische kracht, solventinteractie
Solventsterkte
vermogen om intermoleculaire krachten te verbreken
"Like dissolves like"
stoffen lossen op in solventen met vergelijkbare interacties
Screening solventen
gebruik van diagrammen om kansrijke solventen te selecteren
Experimenteren
altijd nodig om theoretische voorspellingen te bevestigen