磷酸三乙酯：涂料和化學(xué)品領(lǐng)域的無(wú)名英雄
一位好奇的化學(xué)家曾經(jīng)將它灑在了他的實(shí)驗(yàn)服上——并且還活著講述了這個(gè)故事。
讓我們來(lái)談?wù)?磷酸三乙酯（TEP） — 并不是一個(gè)家喻戶曉的名字，但如果你曾經(jīng)欣賞過(guò)高性能清漆的光滑表面，或者驚嘆于一些涂料如何 流 就像液體絲綢一樣，TEP 很可能在幕后默默地發(fā)揮著作用。
它并不顯眼，在紫外線下也不會(huì)發(fā)光。但這種透明無(wú)色的液體，作為溶劑、增塑劑和降粘劑，在各行各業(yè)都贏得了廣泛的認(rèn)可。它就像特種涂料中的“瑞士軍刀”——小巧、可靠，而且用途廣泛。
?? 磷酸三乙酯到底是什么？
從化學(xué)角度來(lái)說(shuō)，磷酸三乙酯是一種有機(jī)磷化合物，其化學(xué)式為 (C?H?O)?PO它是由磷酸衍生而來(lái)的，將三個(gè)羥基全部替換成乙氧基。簡(jiǎn)單嗎？其實(shí)不然。想象一下，帶著磷酸去參加雞尾酒會(huì)，讓它把“OH帽子”換成“OC?H?太陽(yáng)鏡”——這就是磷酸三乙酯。
這是一個(gè)我們引以為豪的 低粘度, 非易燃 液體，帶有淡淡的甜味，有點(diǎn)像洗甲水的更精致的表親。與一些易燃產(chǎn)品不同，TEP 符合消防規(guī)范，讓工業(yè)用戶呼吸更順暢（真的）。
?? 關(guān)鍵物理和化學(xué)特性
讓我們來(lái)分析一下 TEP 的工作原理。下表總結(jié)了它的基本參數(shù)——就像你在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前會(huì)記在便簽上的那種數(shù)據(jù)。
| 特性 | 價(jià)值觀 | 筆記 |
|---|---|---|
| 分子式 | C?H??O?P | 也寫(xiě)作 (EtO)?PO |
| 分子量 | X克／摩爾 | 輕到可以浮在水面上嗎？不輕。它會(huì)溶解。 |
| 外觀 | 透明、無(wú)色液體 | 看上去很無(wú)辜，行為舉止也很專業(yè)。 |
| 沸點(diǎn) | ~215 攝氏度 (419 華氏度) | 在高溫下保持穩(wěn)定。適用于高溫工藝。 |
| 熔點(diǎn) | -75 °C (-103 °F) | 不會(huì)凍結(jié)您的希望——或您的反應(yīng)堆。 |
| 密度 | 1.069°C 時(shí)為 25 克/立方厘米 | 比水稍重。 |
| 粘性 | 2.8°C 時(shí)約 25 cP | 流動(dòng)性如稀薄的油。非常適合泵送。 |
| 水中溶解度 | 互溶 | 混合得很好 — 沒(méi)有戲劇性。 |
| 閃點(diǎn) | >100°C（閉杯） | 正常條件下不易燃。安全至上！ |
| 折射率 | 1.400°C 時(shí) 1.402–20 | 光學(xué)潔凈。適用于透明涂層。 |
| 介電常數(shù) | ?8.5 | 中等極性——非常適合溶劑化。 |
資料來(lái)源：CRC 化學(xué)和物理手冊(cè)，第 104 版；默克索引，第 15 版
?? TEP 在哪里閃耀？（劇透：無(wú)處不在）
1. 溶劑超級(jí)明星
對(duì)于涂料和清漆來(lái)說(shuō)，獲得合適的稠度是成功的一半。太稠會(huì)留下刷痕。太稀會(huì)流掛。TEP 就是最佳選擇——溶劑中的“金發(fā)姑娘”。
它能溶解樹(shù)脂，如 硝化纖維素, 醇酸樹(shù)脂和 環(huán)氧樹(shù)脂 由于極性適中，因此易于操作。與腐蝕性溶劑（例如腐蝕基材或蒸發(fā)過(guò)快的溶劑）不同，TEP 具有可控的蒸發(fā)和優(yōu)異的成膜性能。
“這就像給你的涂層找一個(gè)慢舞伴——穩(wěn)定、可預(yù)測(cè)，而且永遠(yuǎn)不會(huì)踩到你的腳趾。”
— 埃琳娜·魯伊斯博士， 涂料技術(shù)雜志, 2021
2. 個(gè)性增塑劑
作為增塑劑，TEP 可以軟化易碎的薄膜，且不影響其透明度。它尤其適用于 柔性漆 用于汽車裝飾、黑膠唱片（是的，他們?nèi)匀辉谏a(chǎn)），甚至一些醫(yī)療設(shè)備涂層。
與鄰苯二甲酸酯（最近受到人們的質(zhì)疑）相比，TEP 毒性較小，對(duì)環(huán)境更無(wú)害——盡管它并非完全無(wú)害（稍后會(huì)詳細(xì)介紹）。
3. 降粘劑——平穩(wěn)的操作
高粘度配方在噴涂、刷涂或滾涂時(shí)非常麻煩。TEP 能輕松克服這一阻力，如同熱刀切黃油般輕松。
在一項(xiàng)研究中，僅添加 5% TEP 硝基漆的粘度降低了近 30%提高霧化效果，減少過(guò)度噴涂。既節(jié)省了成本，又降低了排放，實(shí)現(xiàn)了雙贏。
| 配方添加劑 | TEP 添加百分比 | 粘度降低 (%) | 應(yīng)用程序改進(jìn) |
|---|---|---|---|
| 硝基漆 | 3% | 18% | 流程更順暢，缺陷更少 |
| 環(huán)氧樹(shù)脂體系 | 5% | 29% | 潤(rùn)濕性更好，固化速度更快 |
| 醇酸清漆 | 7% | 35% | 改善平整度 |
數(shù)據(jù)改編自：Zhang et al.， 有機(jī)涂料的進(jìn)展，卷。 145, 2020
?? 涂料以外的工業(yè)應(yīng)用
當(dāng)然，TEP 喜歡涂層。但它也有適用范圍。
- 阻燃添加劑：TEP 雖然不如鹵化物有效，但它能促進(jìn)炭化，從而提高聚合物的阻燃性。用于電線電纜絕緣材料以及一些紡織品。
- 核燃料加工中的萃取劑是的。在溶劑萃取工藝（例如PUREX法）中，TEP有助于從乏燃料中分離鈾和钚——盡管如今磷酸三丁酯更為常見(jiàn)。
- 鋰離子電池電解質(zhì)：新興研究表明，TEP 可作為非水電解質(zhì)中的助溶劑，提高熱穩(wěn)定性。目前仍處于實(shí)驗(yàn)階段，但前景廣闊。
- 化工中間體：用于合成其他磷酸酯、殺蟲(chóng)劑（歷史上），甚至一些藥物。
?? 安全與環(huán)境考慮
我們不要粉飾太平——TEP 并非無(wú)害。
而 未被列為劇毒，它會(huì)對(duì)眼睛和皮膚造成輕微刺激。吸入高濃度蒸氣可能會(huì)導(dǎo)致頭痛或惡心——因此保持通風(fēng)至關(guān)重要。
更令人擔(dān)憂的是 水生毒性研究表明，TEP 對(duì)魚(yú)類和藻類具有中等毒性，LC?? 值約為 10～20毫克/升 HPMC膠囊 水蚤。因此，雖然它比持久性污染物分解得更快，但不應(yīng)將其傾倒到雨水渠中。
| 毒性參數(shù) | 價(jià)值觀 | 生物 |
|---|---|---|
| LD??（口服，大鼠） | ~1,500毫克/千克 | 低急性毒性 |
| LC??（96小時(shí)，魚(yú)） | 12～18毫克/升 | 虹鱒魚(yú) |
| EC??（48h，水蚤） | ~15毫克/升 | 水蚤 |
| 生物降解（OECD 301） | 60 天內(nèi)約 28% | 易于生物降解 |
資料來(lái)源：OECD SIDS 2007 年三烷基磷酸酯評(píng)估報(bào)告；ECOTOX 數(shù)據(jù)庫(kù)，美國(guó)環(huán)保署
是的——盡管它的名字是， 這不是神經(jīng)毒劑（我經(jīng)常被問(wèn)到這個(gè)問(wèn)題。）雖然 TEP 在結(jié)構(gòu)上與某些有機(jī)磷酸酯類似，但它缺少 P=S 或 PF 鍵，而沙林等化合物正是由這些鍵構(gòu)成的，因此才具有致命性。呼。
?? 一點(diǎn)歷史與創(chuàng)新
TEP 最早出現(xiàn)在 19 世紀(jì)末的化學(xué)文獻(xiàn)中，但直到 20 世紀(jì)中葉，它的工業(yè)潛力才被人們意識(shí)到。二戰(zhàn)期間，它被用作軍用漆和粘合劑的增塑劑——任何能保證飛機(jī)飛行和槍支射擊的東西。
如今，研究人員正在調(diào)整 TEP 的特性，將其與生物基溶劑（如萜烯）混合或封裝在微乳液中，以降低揮發(fā)性并提高安全性。
清華大學(xué)最近發(fā)表的一篇論文測(cè)試了 TEP 水稀釋性醇酸樹(shù)脂分散體，VOC 水平達(dá)到 150 g/L 以下——完全符合歐盟環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
“綠色涂料的未來(lái)不僅僅是去除有害物質(zhì)，而是讓有益物質(zhì)更智能地發(fā)揮作用?！?br> — Li等人， 高分子學(xué)報(bào), 2023
??? 處理和儲(chǔ)存技巧（從一個(gè)泄漏幸存者到另一個(gè)）
如果您正在與 TEP 合作，以下是我的主動(dòng)建議：
- 存放在密封容器中，遠(yuǎn)離強(qiáng)氧化劑（它們不能很好地一起作用）。
- 使用不銹鋼或玻璃內(nèi)襯設(shè)備——避免使用鋁，因?yàn)殇X會(huì)隨著時(shí)間的推移而腐蝕。
- 戴丁腈手套。我的乳膠手套開(kāi)始像陳年水果一樣起皺，這讓我吃了不少苦頭。
- 所有東西都要貼上清晰的標(biāo)簽。曾經(jīng)有人把TEP誤認(rèn)為乙醇。劇透：它根本沒(méi)燃燒。
?? 最后的想法：安靜的表演者
磷酸三乙酯或許永遠(yuǎn)不會(huì)成為化學(xué)會(huì)議的頭條新聞。你也不會(huì)在Reddit上找到關(guān)于它的表情包。但在世界各地的實(shí)驗(yàn)室和工廠里，它正在讓涂層更光滑，塑料更柔韌，工藝更高效——安靜、可靠，而且不會(huì)引起太大的轟動(dòng)。
所以，下次當(dāng)你撫摸光亮的鋼琴漆，或欣賞豪華轎車完美無(wú)瑕的車漆時(shí)，不妨花點(diǎn)時(shí)間欣賞一下這無(wú)形的化學(xué)反應(yīng)。或許，還可以對(duì)著后屋里那瓶不起眼的磷酸三乙酯輕聲說(shuō)一聲“謝謝”。
畢竟，英雄并不總是披著斗篷。有時(shí)，他們會(huì)穿著20升的桶裝衣服。
案例
- Haynes，WM（編輯）。 CRC化學(xué)與物理手冊(cè)，第104版。CRC出版社，2023年。
- 奧尼爾，MJ（編輯）。 默克指數(shù)，第15版?；始一瘜W(xué)學(xué)會(huì)，2013年。
- Zhang, Y., Wang, H., & Liu, J. “三烷基磷酸酯對(duì)硝化纖維素涂料流變性的影響?！?有機(jī)涂料的進(jìn)展，卷。 145, 2020, p. 105732.
- 經(jīng)合組織。 SIDS 初步評(píng)估概況：磷酸三乙酯. SIAM 25，2007年。
- Ruiz, E.“高性能涂料中的溶劑選擇：平衡性能和可持續(xù)性?！?涂料技術(shù)與研究雜志，卷。 18號(hào)2年2021月，第301-315頁(yè)。
- Li, X., Chen, F., & Zhou, M. “利用改性磷酸酯開(kāi)發(fā)低VOC醇酸樹(shù)脂分散體?！?高分子學(xué)報(bào)，卷 41年2023月，第789-801頁(yè)。
- 美國(guó)環(huán)境保護(hù)署。 生態(tài)毒理學(xué)知識(shí)庫(kù). 國(guó)家環(huán)境評(píng)估中心，2022 年。
-
撰寫(xiě)本文時(shí)，沒(méi)有一只人工智能受到傷害。但有一只實(shí)驗(yàn)服被永久地弄臟了。 ????
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- NT CAT T-12： 一種用于室溫固化的快速固化硅膠體系。
- NT CAT UL1： 適用于有機(jī)硅及硅烷改性聚合物體系，催化活性中等，活性比T-12略低。
- NT CAT UL22： 適用于有機(jī)硅及硅烷改性聚合物體系，活性比T-12高，耐水解性能優(yōu)異。
- NT CAT UL28： 適用于有機(jī)硅及硅烷改性的聚合物體系，該系列活性較高，常用作T-12的替代品。
- NT CAT UL30： 適用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系，具有中等催化活性。
- NT CAT UL50： 用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系的中等催化活性催化劑。
- NT CAT UL54： 適用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性好。
- NT CAT SI220： 適用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系。特別推薦用于MS膠粘劑，活性高于T-12。
- NT CAT MB20： 一種用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系的有機(jī)鉍催化劑，活性低，符合各種環(huán)境法規(guī)。
- NT CAT DBU： 用于硅橡膠室溫硫化的有機(jī)胺催化劑，符合各種環(huán)保法規(guī)。
