مواداولیه و کاربردها و فرمول شیمیایی ضدیخ

ضد یخ

خیلی‌ها در این فکر هستند که استفاده از آب در رادیاتور خودرو مقرون به‌صرفه‌تر از ضد یخ است، اما با توجه به املاح و ترکیبات موجود در آب و همچنین ظرفیت دمایی آن به کار گیری آب به جای ضد یخ چندان هم علمی و مقرون به‌صرفه به نظر نمی‌رسد!
کیفیت ضد یخ ها با هم متفاوت است. از آنجایی‌که توجه به مسائل زیست محیطی در جهان و اعمال کنترل‌های سفت و سخت بر این موضوع رو به افزایش است، شرکت‌های مختلف در سراسر جهان در رقابت هستند تا در عین تولید ضدیخ باکیفیت، از آسیب‌زایی شیمیایی و زیست محیطی آن نیز بکاهند.
باتوجه به آلیاژهای اکثر موتورها که ترکیبی از آلومینیوم و مس و درصدی چند از سایر فلزات هستند، ضد یخ مورد استفاده باید دارای مواد ضد خوردنده و در عین حال عاری از هرگونه ترکیبات زیان‌آور برای قطعات داخلی خودرو باشد.

مواد اولیه ضدیخ

بنزو تری آزول (BTA) و تولیل تری آزول (TTA)

بنزو تری آزول (BTA) و تولیل تری آزول (TTA) از سری ترکیبات نیتروژن‌دارند که دارای خاصیت ضد خوردگی مس دارند. از ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی این ترکیبات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

نام ماده	فرمول شیمیایی	فرمول مولی (g/mol)	نقطه‌ی ذوب (درجه سانتی‌گراد)	نقطه‌ی جوش (درجه سانتی‌گراد)	دانسیته (g/ml)	انحلال‌پذیری در آب (g/l)	انحلال‌پذیری در الکل (g/l)
TTA	C7H7N3	133.17	76-87	—	1.24	در دمای کمتر از 18 درجه‌ی سانتی‌گراد، کمتر از 0.1	در دمای 21 درجه‌ی سانتی‌گراد، بیشتر از 100
BTA	C6H5N3	119.13	98.5	350	1.36	در دمای 23.7 درجه‌ی سانتی‌گراد، 1 الی 5	—

البته ترکیب دیگری به نام مرکاپتو بنزو تری آزول نیز وجود دارد که به نوعی مشتق از BTA و TTA بوده و خاصیت ضد خوردگی دارد.

روش تولید BTA & TTA

در خصوص نحوه‌ی تولید بنزو تری آزول BTA و بنزو تری آزول TTA باید گفت که: در ابتدا BTA را از واکنش بین اورتو فنیلن دی آمین، استیک اسید و سدیم نیتریت به دست می‌آورند. (برای آشنایی بیشتر با استیک اسید و سدیم نیتریت می توانید به مقالات همه چیز درباره‌ی اسید استیک و همه چیز درباره نیتریت سدیم مراجعه کنید)

 سپس با افزودن گروه متیل به ساختار حاصله، TTA و انواع ایزومرهای آن (Methyl-1 H-benzotriazole-5 و Methyl-1 H-benzotriazole-4) حاصل می‌شوند.

کاربرد BTA & TTA

علاوه بر کاربرد این مواد در ضد خورندگی فلزاتی مانند مس، می‌توان به سایر کاربردهای آن‌ها مثل: استفاده در عکسبرداری، سیستم‌های کپی، داروسازی و … اشاره کرد.

نکات ایمنی

در خصوص مشکلاتی که این دسته از مواد هم برای شخص و هم برای محیط زیست می‌توانند به بار بیاورند، می‌توان به مشکلات بهداشتی و زیست محیطی اشاره کرد که باید نکات ایمنی در خصوص نحوه‌ی انبار کردن و همچنین جلوگیری از ورود این آلاینده‌ها به محیط زیست را جدی گرفت.
به عنوان مثال با توجه به ماهیت این مواد استنشاق یا بلع آن‌ها صدمات جبران‌ناپذیری را به بار می‌آورند. یا در مواردی دیگر، موجب خارش چشم و پوست و ایجاد حساسیت می‌شوند که در نتیجه باید از دستکش و عینک مخصوص استفاده کرد.

مونو اتانول امین (اتانول امین؛ MEA)

در واقع مونو اتانول امین MEA یک ترکیب آلی است که می‌توان آن را هم به عنوان یک الکل و هم به عنوان یک آمین در نظر گرفت. از جمله خواص دیگر این ماده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

فرمول شیمیایی	نقطه‌ی جوش (درجه سانتی‌گراد)	چگالی (g/cm3)	درصد خلوص (%)
C6H15NO3	335	1.13	99

در خصوص شکل ظاهری این ماده نیز باید گفت که به صورت مایعی بی‌رنگ همراه با بویی نامطلوب (شبیه بوی ماهی) است که در هنگام تجزیه توسط نور خورشید به رنگ زرد یا قهوه‌ای در می‌آید.

مونو اتانول امین MEA دارای خاصیت ضدخوردگی برای آلیاژهای فلزی از جمله آلومینیوم، برنز، روی، آهن، برنج و مس است.

نحوه‌ی سنتز مونو اتانول امین

این ماده در اثر ترکیب و واکنش آمونیاک مایع با اتیلن اکساید حاصل می‌شود (در خصوص نکات ایمنی سنتز این ماده نیز باید گفت که این واکنش بسیار گرماده بوده و باید نسبت به بالا رفتن دمای آن و رسیدن به نقطه‌ی اشتعال دقت کرده و از آن جلوگیری نمود).

کاربرد مونو اتانول امین

در واقع مونو اتانول امین MEA ماده‌ی اولیه در تولید شوینده‌ها، براق‌کننده‌ها، واسطه‌های شیمیایی، امولسیفایرها و… به کار برده می‌شود. همچنین در تولید مواد دارویی، امولسیون کننده‌ها، پوست و چرم یا صابون‌ها و دترژنت‌ها نیز کاربرد دارد.

نکات ایمنی مونو اتانول آمین

در خصوص ایمنی این ماده نیز باید هم موارد انبار داری و هم سلامتی افراد را مورد توجه قرار داد که در صورت عدم توجه به این موارد ممکن است مشکلاتی در بینایی، تنفس و مشکلاتی از قبیل صدمات پوستی را برای فرد به همراه داشته باشد. در صورت بی‌توجهی به مواجهه‌ی این ماده، می‌تواند صدمات شدیدی به ارگان‌های حساس بدن مثل کبد و کلیه وارد شود.
از آنجایی که این ماده قابلیت آتش گرفتن را دارد، باید در انبارهای خشک با تهویه‌ی مناسب نگهداری شده و تا حد ممکن از افزایش دمای محیط نگهداری این ماده جلوگیری شود (انفجار این ماده در اثر مخلوط شدن با اکسیژن هوا در دمای 85 درجه‌ی سانتی گراد صورت می‌گیرد).

فسفریک اسید

از دیگر موادی که در خنک کننده‌های موتور و رادیاتور خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد، فسفریک اسید است. (برای آشنایی بیشتر با اسید فسفریک می توانید به مقاله‌ی از سیر تا پیاز اسید فسفریک – تاریخچه، خواص، کاربردها مراجعه کنید)

از آنجایی که اهمیت زنگ‌زدایی و رسوب‌زدایی درون موتور و رادیاتور ضد یخ (بر خلاف باور عموم) مهم‌تر از نقش تعدیل دمایی و ضد یخ زدگی آن است ؛ در نتیجه ایفای نقش ماده‌ای در ضد یخ که بتواند به نوعی رسوبات درونی را بزداید، پر رنگ‌تر خواهد شد. از جمله‌ی این مواد که چنین خاصیتی را دارند فسفریک اسید است.
در واقع فسفریک اسید یک مایع بی‌رنگ و بو و شفاف است که سمیتی برای انسان نداشته و دارای مزه‌ی تندی است، به همین منظور از آن علاوه بر صنعت، در صنایع غذایی و دارویی نیز استفاده می‌کنند.
معمولا فسفریک اسید را با فرمول شیمیایی H3PO4 می‌شناسند که جزو معروف‌ترین و ساده‌ترین اسیدهای این دسته است (اما تنها‌ترین آن‌ها نیست!).
فسفریک اسید علاوه بر رسوب‌زدایی دارای خاصیت ضد حریق نیز است.
در ابتدا، بیشتر خنک‌کننده‌ها را از یک اسید قوی سنتز می‌کنند که خنک‌کننده‌های مرسوم بر پایه‌ی فسفات‌ها نیز دارای ترکیبات اولیه از فسفریک اسید هستند.

زوش تولید فسفریک اسید

روش صنعتی تولید فسفریک اسید (که در ایران نیز مرسوم است)، از طریق اضافه کردن سولفوریک اسید به کانی (سنگ) فسفات (کانی آپاتیت) است.

کاربرد های فسفریک اسید

همان طور که قبلا نیز کم و بیش اشاره شد این اسید به دلیل غیر سمی بودن برای انسان، کاربردهای غیر صنعتی، مانند استفاده در مواد دارویی و غذایی، کاربرد در پزشکی و دندان‌پزشکی یا حتی بعضی از مواد پاک‌کننده و کشاورزی را نیز دارد.

نکات ایمنی کار با اسید فسفریک

با اینکه کاربرد این ماده در موارد دارویی و غذایی از منظر غیر سمی بودن آن بوده و این خنثی‌سازی با توجه به یکسری روش‌های واسطه‌ای انجام می‌شود، اما باید به این موضوع نیز توجه داشت که فسفریک اسید ذاتا یک اسید بوده و باید کلیه‌ی موارد احتیاطی نسبت به اسیدها را نیز در مورد این ماده در نظر گرفت. از این رو توجه به یکسری نکات در زمینه‌ی ایمنی نگهداری، جابجایی و استفاده نیز مهم است.

خطرات اسید فسفریک

در صورت تماس با این اسید سوختگی شدید پوست و چشم‌ها وجود دارد.
در صورت بلع، باعث آسیب به مخاط دهان، گلو و معده می‌شود.
در صورت تماس با غلظت بالای این ماده با مواد آلی مثل چوب باعث آتش سوزی می‌شود.
در غلظت‌های بالای 80 درصد با آب می‌تواند باعث آزاد شدن بخارات آزاردهنده شود.
در غلظت‌های زیر 80 درصد اگر با فلزات واکنش دهد می‌تواند گاز هیدروژن آزاد کرده و ایجاد انفجار و اشتعال کند.

نگهداری و جابجایی اسید فسفریک

ظروف و مخازنی که قرار است این اسید در آن‌ها نگهداری شود، باید به صورت قابل اطمینانی درزگیری شده و مرتبا از نظر داشتن نشتی مورد بازرسی قرار گیرند.
این اسید باید دور از سایر مواد شیمیایی مثل مواد آلی، نیترات‌ها، کلرات‌ها، پراکسدها و… و مواد شیمیایی اکسید کننده و آتش‌گیر نگهداری شوند و در محل نگهداری آن‌ها به هیچ عنوان سیگار کشیده نشود.
هنگام جابجایی این اسید، افراد باید از لباس‌های مخصوص مثل لباس های ضد اسید، دست کش و چکمه‌های پلاستیکی ضد اسید، عینک ایمنی و … استفاده کنند.

اگر با مقاله‌ی قبلی ما در زمینه‌ی ضد یخ همراه بوده باشید، درخواهید یافت که یک سری از ویژگی‌های موادی نظیر بنزو تری ازول، تولیل تری زول و مرکاپتو بنزو تری ازول که در ضد یخ به کار برده شده‌اند را برایتان بازگو کرده‌ایم. اینک در این مقاله قصد داریم تا به برخی دیگر از این دسته مواد به کار برده شده در ضد یخ بپردازیم. پس با ما همراه باشید.

پیگمنت ضدیخی

اگرچه در اکثر مواقع، ضد یخ را به رنگ سبز میبینیم، اما این تمام ماجرا نیست. در سرتاسر دنیا بنابر شرایط محیطی متفاوت، شرکت‌های مختلف مجبور به بکار گیری ترکیبات گوناگونی در ضد یخ‌ها هستند، تا به نوعی از میزان خسارات وارده به موتور و رادیاتور خودرو جلوگیری کنند.
از جمله نمونه‌های مربوط به تنوع پیگمنت ضدیخی به شرح زیر هستند:

در ابتدا رنگ ضد یخ مورد استفاده در آمریکا به رنگ سبز بود اما بعدها شرکت جنرال موتورز ضد یخ نارنجی رنگ Dex-Cool را معرفی کرد.

ضد یخ مورد استفاده در ژاپن هم مانند آمریکا سبز رنگ است، اما کمی پررنگ‎تر! شرکت تویوتا از ضد یخ‌هایی به رنگ قرمز استفاده می‌کند.

خودروسازان اروپایی از ضد یخ‌هایی به رنگ‌های دیگر مثل آبی، سبز یا زرد استفاده می‌کنند. به طور مثال ضد یخ مورد استفاده توسط شرکت Audi صورتی رنگ است.

به عنوان توضیحات بیشتر می‌توان اینگونه بیان کرد که با توجه به درصد ترکیب ضد یخ با آب و همچنین نوع ترکیبات به کار رفته در آب مناطق مختلف، باید یکسری فرمولاسیون شیمیایی برای تهیه‌ی ضد یخ در نظر گرفت که ممکن است بنابر شرایط، برخی مواد حذف شوند.

به عنوان مثال از آنجایی که آب اروپا نسبت به آمریکا، سختی بالایی دارد، در نتیجه مهندسان اروپایی از ضد یخ‌هایی استفاده می‌کنند که دارای فسفات نباشند.

سود پرک

سود پرک را به عنوان جرم‌گیر صنعتی نیز می‌شناسند (برای آشنایی بیشتر با سود پرک می‌توانید به مقاله‌ی از سیر تا پیاز سود پرک-تاریخچه، خواص، کاربردها مراجعه کنید). از آنجایی که جرم‌گیری درون موتور و رادیاتور از دیگر وظایف ضد یخ در کنار تعدیل دمایی آن است، در نتیجه حضور این ماده در ضد یخ نیز مهم است.

سود پرک را با نام‌های: سود سوزآور، سدیم هیدروکسید یا کاستیک سودا و با فرمول شیمیایی NaOH می‌شناسند،این ماده با کد‌های مرک متفاوت در بازار موجود است که از میان آن‌ها می‌توان به  (۱۰۵۵۸۷) و (۱۰۹۱۴۲)و (۱۰۵۵۸۸) و (۱۰۹۱۴۲) و (۱۰۵۵۸۹) و (۱۰۵۵۹۳) و (۱۱۱۳۶۰) و (۱۵۸۷۹۳) اشاره کرد.

سدیم هیدروکسید نقطه‌ی ذوب بالایی دارد و به خوبی در آب حل می‌شود. پس از حل شدن محلولی روشن با PH بالا را ایجاد می‌کند. محلول حاصل لغزنده بوده و دارای خورندگی بالایی نیز است.

روش تولید سود پرک

برای تهیه‌ی این ترکیب از یک فرایند قدیمی به نام فرایند سودا-آهک استفاده می‌کنند که سود پرک از طریق سنتز کلسیم دی هیدروکسید (سودا اَش) با سدیم کربنات حاصل می‌شود. (برای آشنایی بیشتر با سدیم کربنات می توانید به مقاله ی همه چیز درباره‌ی کربنات سدیم مراجعه کنید)

Na2CO3+Ca(OH)2—–>2NaOH+CaCO3

کاربرد سود پرک

البته سود پرک تنها در صنعت خودرو کاربرد نداشته و در زمینه‌های دیگری مثل پارچه، مواد شوینده مثل صابون، آلومینیوم، خمیر کاغذ و کاغذ، تعیین غلظت اسیدهای مجهول در تیتراسیون و… نیز کاربرد دارد.

نکات ایمنی سود پرک

همان‌طور که از اسم این ترکیب نیز معلوم است، در صورت تماس با پوست و چشم یا استنشاق آن در دُز بالا، می‌تواند صدمات جبران‌ناپذیری از جمله کوری و سوختگی را به بار بیاورد. بنابراین استفاده از عینک، دستکش و لباس مخصوص در حین کار با این ماده به شدت توصیه می‌شود.

دی اتیلن گلایکول (DEG)

از دیگر ترکیباتی که در ضد یخ کاربرد دارد، دی اتیلن گلایکول است که از مشتقات اتیلن گلایکول (EG) به شمار می‌آید؛ این ماده بدون بو بوده ولی در غلظت‌های بالا دارای بوی شیرین است. همچنین از جمله حلال‌های مناسب بوده و در حلال‌های آبی و اکثر حلال‌های آلی محلول است.
این ترکیب فراریت کمتری داشته و با سولفوریک اسید، نیتریک اسید، اکسیژن، هیدروژن پراکسید، پر کلریک اسید و سایر اسیدهای قوی دیگر واکنش می‌دهد. (برای آشنایی بیشتر با سولفوریک اسید و نیتریک اسید می توانید به مقالات اسید سولفوریک – تاریخچه، خواص، کاربردها و اسید نیتریک و کاربردهای آن  مراجعه کنید)

روش تولید دی اتیلن گلایکول

تهیه‌ی این ماده از طریق هیدرولیزه کردن جزئی اتیلن اکسید امکان پذیر است که بسته به شرایط می‌توان مقادیر مختلفی از DEM و انواع گلایکول‌ها را به دست آورد. برای خالص‌سازی این مواد نیز می‌توان از فرایند تقطیر استفاده کرد.

کاربرد دی اتیلن گلایکول

با توجه به گستره‌ی کاربردی این ماده، می‌توان شاهد حضور آن در صنایع و زمینه‌های مختلفی از جمله: کاربرد در هیدراته کردن گازها، کاربرد به عنوان حلال، رزین‌های پلی استری و کاربرد در ضد یخ اشاره کرد.
دلیل کاربردی بودن این ماده در ضد یخ را می‌توان با توجه به نقطه‌ی انجماد پایین و نقطه‌ی جوش بالای آن دانست.

نکات ایمنی دی اتیلن گلایکول

از آنجایی که این ماده سمی نیست، در صورت مواجهه‌ی کوتاه مدت یا اندک با این ماده خطر چندانی احساس نمی‌شود. اما در صورت استنشاق بخارات غلیظ از این ماده امکان سوزش ملایم در بینی، گلو و ریه ها وجود دارد و در صورت بلع مقدار زیادی از این ماده یا مواجهه‌ی طولانی مدت با آن امکان آسیب به کلیه‌ها وجود دارد.

تری اتانول آمین (TEA)

در واقع از دیگر موادی که در ترکیبات ضد یخ به کار برده می‌شود، تری اتانول آمین نام دارد که هم از سری الکل‌ها و هم از سری آمین‌ها محسوب می‌شود. (برای آشنایی بیشتر با تری اتانول آمین می توانید به مقاله تری اتانول آمین و کاربردهای آن مراجعه کنید). TEA از جمله ترکیباتی است که دارای خاصیت ضد خوردگی بوده و برای حفاظت از لوازم داخلی خوردو بسیار کارآمد است. البته تری اتانول آمین فقط در صنعت خودرو سازی کاربرد نداشته و می‌توان از آن در ترکیبات لوازم آرایشی (برای تنظیم PH) یا حتی در تهیه‌ی کودهای کشاورزی هم استفاده کرد.
فرمول شیمیایی این ماده C6H15NO3 بوده و به نام‌های ترولامین و دالتوژن هم معروف است. جرم مولکولی آن 149.19 گرم بر مول بوده و بیشتر به عنوان کمک‌کننده برای حل شدن ترکیباتی که در هم حل نمی‌شوند و همچنین به عنوان تنظیم کننده‌ی PH به کار برده می‌شود.

روش تولید تری اتانول آمین

در اصل، تری اتانول آمین یک محصول جانبی بوده و در اثر واکنش تدریجی بین آمونیاک و اتیلن اکسید حاصل می‌شود (که البته با افزودن آب می‌توان به روند واکنش سرعت بخشید). پس از انجام واکنش درون راکتور، مشتقات DEA، MEA و TEA حاصل می‌شوند که با تقطیر در خلا می‌توان آن‌ها را از هم جدا کرد.

کاربرد تری اتانول آمین

با توجه به ماهیت این ماده، گستره‌ی وسیعی از کاربردها را می‌توان برای آن در نظر گرفت. از جمله اینکه می‌توان در ساخت لاستیک و رزین اپوکسی نیز آن را به کار برد. کنترل رشد جلبک در استخرها، آب‌های شیرین و دریاچه‌ها یا در صنایع کشاورزی و ساخت آفت کش‌ها و…نیز از دیگر کاربردهای این ماده است.

نکات ایمنی تری اتانول آمین

همان طور که گفته شد TEA در لوازم آرایشی-بهداشتی هم کاربرد دارد. از این رو باید نسبت به استفاده از آن (از نظر دُز مصرفی) دقت نمود. چرا که طبق توصیه‌ی FDA برای استفاده از این ماده، دُز معینی تعیین شده است و در صورت تجاوز از این حد می-تواند عواقب بدی را بر جای بگذارد. لازم به ذکر است که بعد از مصرف این ماده بهتر است هرچه سریع‎تر شست و شوی لازم انجام شده و از ماندن طولانی مدت مواد آرایشی حاوی این ماده بر روی پوست خودداری شود.
در خصوص ایمنی مربوط به MSDS این ماده نیز باید گفت که در صورت رعایت نکردن نکات ایمنی مربوطه، می‌تواند خسارات و عواقبی خطرناک برای چشم (تحریک چشم)، پوست (تماس طولانی مدت امکان ایجاد آلرژی و قرمزی یا حتی درد را نیز دارد) و در صورت استنشاق این ماده امکان تحریک دستگاه تنفسی نیز وجود دارد.

سایر ترکیبات مورد استفاده در ضد یخ

از سری دیگر ترکیبات به کار برده در ضد یخ که هر کدام با توجه به ویژگی خود در مجموع کار اصلی ضد یخ یعنی جرم‌گیری و جلوگیری از خوردگی و در عین حال تعدیل دما را محقق می‌سازند به قرار زیر هستند:

اتیل هگزانوئیک اسید: این ترکیب یک کربوکسیلیک اسید بوده و به طور وسیعی در تولید مشتقات فلزی چربی دوست مورد استفاده قرار می‌گیرد. در نتیجه در جرم‌گیری درون رادیاتور و موتور ماشین کاربرد دارد.

مولیبدات سدیم: این ماده نیز به دلیل خاصیت ضد خوردگی خود می‌تواند به طور موثری در ضد یخ ایفای نقش کند.

نیتریت سدیم: در واقع نیتریت سدیم نیز از جمله مواد ضد خوردگی در صنعت است که به روغن‌های صنعتی اضافه می‌شود و در ضد یخ نیز کاربرد دارد. (برای آشنایی بیشتر با نیتریت سدیم می‌توانید به مقاله نیتریت سدیم _خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، کاربردها مراجعه کنید).

مونو اتیلن گلایکول (MEG): یک نوع ترکیب آلی است که به صورت مایع بی‌رنگ و بی‌بو، اما سمی و با مزه‌ی شیرین است و در اکثر موارد ضد یخ را با این ماده می‌شناسند.

در خصوص نکات ایمنی ترکیبات فوق باید گفت که با توجه به شیمیایی بودن مواد اما کاربردهای متنوع آن‌ها بهتر است قبل از هر اقدامی از MSDS آن‌ها مطلع شوید.

خرید ضدیخ

شیمی بازار به عنوان بورس آنلاین خرید و فروش مواد شیمیایی کمک شایانی به مصرف‌کنندگان مواد شیمیایی می‌کند تا بتوانند در فضایی کاملا شفاف به تامین‌کنندگان ضدیخ از بین تولید‌کنندگان، واردکنندگان و یا فروشندگان این ماده دسترسی داشته و بهترین تامین‌کننده ضدیخ و مواد اولیه تولید ضدیخ را با توجه به نیاز خود یافته و مستقیما و بدون واسطه با او ارتباط برقرار نمایند.

فروش ضدیخ

تامین‌کنندگان ضدیخ می‌توانند نسبت به معرفی شرکت و مواد خود از امکانات شیمی بازار استفاده کرده و فعالیت خود را از طریق این پلتفرم در فضای کسب و کار دیجیتال بهتر و با هزینه‌ای مناسب‌تر توسعه دهند.
این مهم با امکاناتی همچون ایجاد پروفایل اختصاصی شرکت و درج آگهی فروش در شیمی بازار به آسانی ممکن خواهد بود.