Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ауаға ұшырағаннан кейін қатайтын май
Oil that hardens after exposure to air
Кептіру майы – бөлме температурасында ауамен араласқаннан кейін берік, қатты қабатқа айналатын май. Май, судың немесе басқа еріткіштердің булануы емес, оттегі әсерінен компоненттері байланысып (полимерлену арқылы) химиялық реакция арқылы қатаяды. Кептіру майы майлы бояулар мен кейбір лактардың маңызды құрауы болып табылады. Көбінесе қолданылатын кептіру майлары: зығыр майы, тун майы, көкірек майы, перилла майы және жаңғақ майы. Соңғы бірнеше он жылдықта олардың қолданылуы алкидтік шайырлар және басқа байланыстырғыштармен алмастырылуына байланысты азайды. Осы майлардағы қатаю процесінің кілті – тотығу болғандықтан, химиялық кептіруге бейім майлар көбінесе тамаққа дайындауға жарамсыз, сондай-ақ майлы тағамдардың дәмдерінің өзгеруіне себеп болатын автототығу арқылы тез бұзылуға ұшырайды. Кептіру майымен қаныққан маталар, шүберектер мен қағаздар тотығу процесінде бөлінетін жылудың әсерінен бірнеше сағаттан кейін өздігінен тұтанған (жанған) болуы мүмкін.
A drying oil is an oil that hardens to a tough, solid film after a period of exposure to air, at room temperature. The oil hardens through a chemical reaction in which the components crosslink (and hence, polymerize) by the action of oxygen (not through the evaporation of water or other solvents). Drying oils are a key component of oil paint and some varnishes. Some commonly used drying oils include linseed oil, tung oil, poppy seed oil, perilla oil, and walnut oil. Their use has declined over the past several decades, as they have been replaced by alkyd resins and other binders. Since oxidation is the key to curing in these oils, those that are susceptible to chemical drying are often unsuitable for cooking, and are also highly susceptible to becoming rancid through autoxidation, the process by which fatty foods develop off flavors. Rags, cloth, and paper saturated with drying oils may spontaneously combust (ignite) after a few hours as heat is released during the oxidation process.
Кептіру процесінің химиясы
Майлардың "кебуі", қатаюы немесе, дәлірек айтқанда, пісуі – органикалық қосылысқа оттегінің қосылуы және одан кейінгі байланыс құру нәтижесінде болатын автоокистенудің салдары. Бұл процесс ауадағы оттегі молекуласының (O2) көміртегі-сутек (C H) байланыстарына енуімен басталады, бұл байланыстар қанықпаған май қышқылының ішіндегі екі еселі байланысқа жақын орналасқан. Соның нәтижесінде пайда болатын гидропероксидтер байланыс құру реакцияларына бейім. Майдағы қышқыл тізбектері арасында байланыстар қалыптасады, нәтижесінде полимерлік тор пайда болады, көбінесе бұл үлгілерде терідей қабықшаның пайда болуымен көрінеді. Бұл полимерленудің нәтижесінде берік қабықшалар түзіледі, олар біршама серпімді болғанымен, оңай ағып кетпейді немесе деформацияланбайды. Линоль қышқылынан алынғандай диен тобын қамтитын май қышқылдары осы реакцияға өте бейім, себебі олар пентадиенил радикалдарына айналады. Олей қышқылы сияқты моноқанықпаған май қышқылдары кебу процесіне баяу түседі, өйткені аллил радикалдарының аралық күйлері аз тұрақты (яғни, қалыптасуы баяу). Кебу процесінің бастапқы кезеңдерін май қабықшасының салмағындағы өзгерістер арқылы бақылауға болады. Қабықша оттегін сіңіре келе ауырлайды. Мысалы, зығыр майы салмағын 17 пайызға арттырады. Оттегі сіңіру тоқтағаннан кейін, қабықшаның салмағы ұшқыш қосылыстардың булануына байланысты төмендейді. Май ескірген сайын, қосымша өзгерістер болады. Май молекулаларындағы эфир байланыстарының көп бөлігі гидролизденіп, жеке май қышқылдарын бөліп шығарады. Бояулар жағдайында, осы еркін май қышқылдарының (ЭМҚ) бір бөлігі пигменттегі металдармен әрекеттесіп, металл карбоксилаттарын түзеті. Полимерлік тормен байланысқан түрлі байланыс құрмайтын заттардың барлығы жылжымалы фазаны құрайды. Желінің құрамына кіретін молекулалардан айырмашылығы, олар қабықша ішінде жылжи алады, таралады және жылу немесе еріткіш көмегімен алынып тасталады. Жылжымалы фаза бояу қабықшаларын пластикалық етуге, олардың тым қатаң болуына жол бермеуге көмектеседі. Стационарлық фаза полимерлеріндегі карбоксил тобы иондалып, теріс заряд алады және пигменттегі металл катиондарымен кешен құрайды. Бастапқы тор, оның поляр емес ковалентті байланыстарымен, иондық өзара әрекеттесулермен байланысқан иономерлік құрылыммен алмастырылады. Бұл иономерлік торлардың құрылымы толыққанды түсініксіз. Көптеген кебу майлары ауа болмаған жағдайда қыздырылғаннан кейін тұтқырлығы күрт артады. Егер май ұзақ уақыт бойы жоғары температураға ұшыраса, ол резеңке тәрізді, майда ерімейтін затқа айналады.
The "drying", hardening, or, more properly, curing of oils is the result of autoxidation, the addition of oxygen to an organic compound and the subsequent crosslinking. This process begins with an oxygen molecule (O2) in the air inserting into carbon hydrogen (C H) bonds adjacent to one of the double bonds within the unsaturated fatty acid. The resulting hydroperoxides are susceptible to crosslinking reactions. Bonds form between neighboring fatty acid chains, resulting in a polymer network, often visible by formation of a skin like film on samples. This polymerization results in stable films that, while somewhat elastic, do not flow or deform readily. Diene containing fatty acid derivatives, such as those derived from linoleic acid, are especially prone to this reaction because they generate pentadienyl radicals. Monounsaturated fatty acids, such as oleic acid, are slower to undergo drying because the allylic radical intermediates are less stable (i. e., slower to form). The early stages of the drying process can be monitored by weight changes in an oil film. The film becomes heavier as it absorbs oxygen. Linseed oil, for instance, increases in weight by 17 percent. As oxygen uptake ceases, the weight of the film declines as volatile compounds evaporate. As the oil ages, further transitions occur. A large number of the original ester bonds in the oil molecules undergo hydrolysis, releasing individual fatty acids. In the case of paints, some portion of these free fatty acids (FFAs) react with metals in the pigment, producing metal carboxylates. Together, the various non cross linking substances associated with the polymer network constitute the mobile phases. Unlike the molecules that are part of the network itself, they are capable of moving and diffusing within the film, and can be removed using heat or a solvent. The mobile phase may play a role in plasticizing paint films, preventing them from becoming too brittle. Carboxyl groups in the polymers of the stationary phase ionize, becoming negatively charged and form complexes with metal cations present in the pigment. The original network, with its nonpolar, covalent bonds, is replaced by an ionomeric structure, held together by ionic interactions. The structure of these ionomeric networks is not well understood. Most drying oils rapidly increase in viscosity after heating in the absence of air. If the oil is subjected to raised temperatures for a long time, it will become a rubbery oil insoluble substance.
Металл катализаторлардың рөлі
Құрғату процесін кейбір металл тұздары, әсіресе кобальт, марганец немесе темірдің туындылары жылдамдатады. Техникалық тұрғыдан алғанда, бұл майды кептіретін заттар – біртекті катализаторлар ретінде жұмыс істейтін координациялық кешендер. Бұл тұздар липофильді карбонды қышқылдардың карбоксилаттарынан, мысалы, нафтен қышқылдарынан алынып, кешендерді майда ерігіш етеді. Бұл катализаторлар гидропероксид аралық қосылыстардың тотығуын (редукциясын) жылдамдатады. Содан кейін бірқатар қосылу реакциялары жүзеге асады. Әрбір қадам қосымша бос радикалдарды тудырады, олар одан әрі байланыс құрады. Процесс ақырында бос радикалдар жұптары біріккенде тоқтатылады. Полимерлену бірнеше күннен бірнеше жылға дейін созылады және пленканың бетіне тигенде құрғақ сезім береді. Кептіруші заттардың мерзімінен бұрын әрекет етуі бояудың қабыршақтануына (skinning) алып келеді, бұл жағымсыз процеске бояу/май бетке жағылғанда буланатын метилэтилкетон оксимі сияқты қабыршақтануға қарсы заттар қосу арқылы тоқтама салынады.
The drying process is accelerated by certain metal salts, especially derivatives of cobalt, manganese, or iron. In technical terms, these oil drying agents are coordination complexes that function as homogeneous catalysts. These salts are derived from the carboxylates of lipophilic carboxylic acids, such as naphthenic acids to make the complexes oil soluble. These catalysts speed up the reduction of the hydroperoxide intermediates. A series of addition reactions ensues. Each step produces additional free radicals, which then engage in further crosslinking. The process finally terminates when pairs of free radicals combine. The polymerization occurs over a period of days to years and renders the film dry to the touch. Premature action of the drying agents causes skinning of the paint, this undesirable process is suppressed by the addition of antiskinning agents such as methylethyl ketone oxime, which evaporate when the paint/oil is applied to a surface.
Құрауыш бөліктер
Кептіру майлары май қышқылдарының глицерин үш эстерінен тұрады. Бұл эстерлер полиқанықпаған май қышқылдарының, әсіресе альфа-линолен қышқылының жоғары деңгейімен сипатталады. Майлардың "кептіру" қасиетін өлшеудің бір әдеттегі тәсілі – йод саны, ол майдағы екі байланыстардың мөлшерін көрсетеді. Йод саны 130-дан жоғары майлар кептіретін, 115–130 аралығындағы йод саны бар майлар жартылай кептіретін, ал 115-тен төмен йод саны бар майлар кептірмейтін болып саналады.
Drying oils consist of glycerol triesters of fatty acids. These esters are characterized by high levels of polyunsaturated fatty acids, especially alpha linolenic acid. One common measure of the "siccative" (drying) property of oils is iodine number, which is an indicator of the number of double bonds in the oil. Oils with an iodine number greater than 130 are considered drying, those with an iodine number of 115–130 are semi drying, and those with an iodine number of less than 115 are non drying.
Балауыздар мен шайырлармен салыстыру
"Құрғамайтын" балауыздар, мысалы, қатты пленкалы карнауба немесе паста балауыздары, және шайырлар, мысалы, даммар, копал және шелак, углеводород молекулаларының ұзын, спагетти тәрізді жіпшелерінен тұрады. Бұл жіпшелер бір-бірімен торылып, тығыздалады, бірақ кептіру майларындағыдай ковалентті байланыстар жасамайды. Сондықтан балауыздар мен шайырлар бастапқы еріткіштерінде ериді, ал қатайған май бояуы немесе лак еритін болмайды. Ерітілген балауыз немесе шайыр еріткішін буландырғаннан кейін өзгеріссіз қалпына келтіріледі, бірақ кейбір бояуларды кетірушілер сияқты, кептірілген майларды химиялық түрлендіру арқылы еріте алатын сұйықтықтар бар.
Non "drying" waxes, such as hard film carnauba or paste wax, and resins, such as dammar, copal, and shellac, consist of long, spaghetti like strands of hydrocarbon molecules, which interlace and compact but do not form covalent bonds in the manner of drying oils. Thus, waxes and resins remain soluble in their original solvent whereas a cured oil paint or varnish does not. A dissolved wax or resin is recovered unchanged after the evaporation of its solvent, but liquids that can dissolve cured drying oils, such as some paint removers do so by chemically changing them.
Қауіпсіздік
Кептіру майына толы шүберектер, маталар және қағаз кептіру процесінде бөлінетін жылудан өзінен-өзі тұтана (жанғышқа айналуы) мүмкін. Майға тотыққан материалдар бүктеліп, жиналып немесе үйіліп, жылу жиналып, реакцияны жылдамдатуға мүмкіндік бергенде бұл қауіп артады. Сақтық шаралары: шүберектерді сумен ылғалдандырып, тікелей күн сәулесінен аулақ ұстау; оларды ауа өткізбейтін, отқа төзімді металл ыдыстарда сақтау; оларды осы мақсатқа арналған ауа өткізбейтін металл ыдыстардағы суға батыру; немесе оларды еріткіштерде ерітіп, жарамды, жабық ыдыстарда сақтау. Ағаш жұмыстарын жаңартқаннан кейін зығыр майына сіңген шүберектерді үйіп қою 1991 жылы Филадельфиядағы One Meridian Plaza ғимаратындағы өртке себеп болды, бұл 38 қабатты кеңсе ғимаратының құрылысына ауыр зақым келтіріп, нәтижесінде ғимараттың бұзылуына әкелді.
Rags, cloth, and paper saturated with drying oils may combust spontaneously (ignite) due to heat released during the curing process. This hazard is greater when oil soaked materials are folded, bunched, or piled together, which allows heat to accumulate and accelerate the reaction. Precautions include: wetting rags with water and spreading them away from direct sunlight; keeping them in air tight fireproof metal containers; immersing them in water inside air tight metal containers designed for such applications; or storing them immersed in solvents in suitable closed containers. Leaving linseed oil soaked rags in a pile after refinishing woodwork was the cause of a 1991 fire in Philadelphia's One Meridian Plaza, a 38 story office building, which resulted in severe structural damage, and eventually the demolition of the building.