آشنایی با کاربردهای گسترده استون

آشنایی با کاربردهای گسترده استون:
استون یا پروپانون ساده ترین و کوچک ترین کتون موجود در بین ترکیبات آلی و یکی از قدیمی ترین ترکیبات شیمیایی است که برای مقاصد صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. استون یک مایع بی رنگ، فرار و قابل اشتعال با بوی مشخص است که همه به عنوان لاک پاک کن آن را می شناسیم.

این ماده طی فرآیندهای متابولیک در بدن انسان تولید شده و در خون و ادرار قابل اندازه گیری است. استون خصوصا در بدن افراد دیابتی و افرادی که از رژیم های کتوژنیک پیروی می کنند بیشتر تولید می شود.

استن در آب حل می شود و به عنوان یک حلال در صنعت، خانه داری و آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده در پزشکی برای مقابله با حملات صرع در نوزادان و کودکانی که صرع راجعه شدید دارند، مورد استفاده قرار می گیرد.

قیمت خرید و فروش استون:
در سال 2010، ظرفیت تولید استون در سراسر جهان 6.7 میلیون تن در سال برآورد شده بود. با تولید 1.56 میلیون تن در سال، ایالات متحده بیشترین ظرفیت تولید را داشت و سپس تایوان و چین قرار داشتند. به دلیل کاربرد گسترده استن در صنایع مختلف تولید این ترکیب شیمیایی بالا است و قیمت خرید و فروش آن به عنوان یک حلال همه کاره مقرون به صرفه است.

استون چیست؟
استن یک ماده شیمیایی آلی است که از اتم های کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است و در دمای اتاق قابل اشتعال است. این ماده در مقادیر اندک از طریق فرآیندهای معمول بیولوژیکی تولید می شود و در غلظت های بالا می تواند مضر باشد. به طور کلی استون هیچ مشکلی جدی برای سلامتی ایجاد نمی کند و به روشهای مختلفی هم در صنایع و زندگی روزمره مورد استفاده قرار می گیرد.

دانشمندان از این ماده به عنوان یک حلال برای تولید بسیاری از مواد مانند پلاستیک یا سایر مواد ساخته شده دست بشر استفاده می کنند. این ترکیب آلی قادر است چسب های خیلی قوی را از بین ببرد و برخی از الکل های خاص را دناتوره کند. تخمین زده می شود که بیش از 30 درصد از کل استون تولید شده در دنیا به عنوان حلال برای سایر مواد شیمیایی استفاده شود.

روش های تولید استون:
روش فعلی:
استون به طور مستقیم یا غیرمستقیم از پروپیلن تولید می شود. تقریباً 83٪ استون از طریق فرآیند کومن تولید می شود؛ در نتیجه، تولید استون به تولید فنل گره خورده است. در فرآیند کومن، بنزن با پروپیلن آلکیله می شود تا کومن تولید شود، که توسط هوا اکسید می شود و فنل و استون تولید می کند.

روشهای قدیمی تر:
پیش از این، استون با تقطیر خشک استات، به عنوان مثال استات کلسیم در دکربوکسیلاسیون کتونیک تولید می شد.Ca (CH3COO) 2 → CaO (s) + CO2 (g) + (CH3) 2CO (v)

پس از آن زمان، در طول جنگ جهانی اول، استون با استفاده از تخمیر استون-بوتانول-اتانول توسط باکتری کلسترودیم استوبوتیلیکوم تولید شد. ولی با یافتن روش های جدیدتر با بازده بهتر این روش تخمیری منسوخ شد.

کاربردهای استون در صنایع مختلف:
استفاده به عنوان افزودنی:
استن اغلب به عنوان ماده افزودنی در تولید لوازم آرایشی و برخی از مواد غذایی استفاده می شود. این ماده را بیشتر می توان در صنایع تولید نان یافت زیرا به کامل شدن و سفید کردن آرد کمک می کند. در موارد آرایشی استون برای دناتوره کردن الکل های خاص کمک کرده و می تواند بخشی از ترکیبات لوازم آرایشی باشد و به محصول بوی خاص ببخشد.

در صنایع دارویی:
در داروسازی استون یکی از رایج ترین حلال های مورد استفاده است و برای مخلوط کردن فیلرها و اجزاء فعالی که قرص ها و مایعات دارویی را تشکیل می دهند ایده آل است. بدون استفاده از این ماده برخی قرص ها به سختی سفت شده و به تراکم مورد نظر می رسند که برای تأثیرگذاری مواد موثره حائز اهمیت است.

یکی از کاربردهای رایج استون در تولید داروها به عنوان حلال است. استن دارای خصوصیات موکوسی است و از طریق بلع، استنشاق و پوست جذب می شود. واکنش شیمیایی آن در سلولهای زنده باعث افزایش تولید گلوکز می شود. وقتی از غلظت بالایی برخوردار باشد، به یک سرکوب کننده مرکزی سیستم عصبی تبدیل می شود.

صنعت محیط زیست:
این ماده به طور طبیعی در محیط زیست وجود دارد و برای ارگانیسم های زنده مانند حیوانات و محیط اطراف غیر سمی محسوب می شود. این ماده به شکل کپسول های ذوب شونده با از بین بردن لجن از حیوانات، گیاهان دریایی و گیاهان آبی کمک می کند.

محصولات کنترل آفات:
این ماده شیمیایی بسیار فرار است به همین جهت در محصولات مختلفی مانند سموم دفع آفات و همچنین به عنوان یک ماده حلال و بی اثر مورد استفاده قرار می گیرد. این سموم دفع آفات برای چمن، محصولات باغی، حیاط و محصولات زراعی یا کشاورزی استفاده می شوند.

کاربرد در رنگ ها:
همانطور که می دانید ماده اصلی تشکیل دهنده پاک کننده لاک ناخن استون است. همچنین در مقایسه با متانول، بنزن و تتراکلرواتان سمیت کمتری دارد. بنابراین از آن در پاک کننده ها و رقیق کننده های رنگ استفاده می شود. این ترکیب قابل اشتعال با واکنش با مولکولهای سطحی رنگ را حل می کند و از یک گروه هیدروژن در انتهای مولکول الکترون می گیرد.

این ماده به دلیل اختلاط پذیری به خوبی با اکریلیک ها و رنگ ها مخلوط می کند از این رو آنها را نرم و قابل انعطاف می کند. از طرف دیگر، بیشتر ترکیبات برخلاف استون که سطح مواد را تمیز می کند، رنگ سطوح را از بین می برد. این ماده شیمیایی آسیب را به حداقل می رساند و اجازه می دهد تا با اسکراب ها و روان کننده های معدنی به راحتی سطوح تمیز شوند.

این ترکیب در صورت استفاده صحیح، رنگ ثابت و منسجمی را روی سطح بتن ایجاد می کند. ترکیب حلال با رنگ مخلوط شده و با بتن در سطح زیرین اتصال می یابد و قادر به ایجاد رنگ با دوام است. این عامل رنگ آمیزی همچنین می تواند به همراه اسید بتن به منظور تقویت بافت و رنگ مورد استفاده قرار گیرد و نقص های کوچک تر را می پوشاند.

به عنوان پوشش در صنایع:
ارائه دهندگان خدمات همواره درصدد تولید محصولات با کیفیت و سازگار با محیط زیست هستند. پوشش های پودری نباید ترکیبات فرار زیاد و آلاینده های خطرناکی داشته باشند تا انتظارات از خواسته های محیطی را برآورده کنند. استون به عنوان یک حلال موثر می تواند برای تمیز کردن پوشش انواع تجهیزات حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرد.

مصارف داخلی یا خانگی:
این حلال در زندگی روزمره ما به میزان زیادی مورد استفاده قرار می گیرد و قرار گرفتن در معرض استون بسیار محتمل است. بسیاری از محصولات خانگی مانند چسب، محصولات غذایی، آب آشامیدنی، رنگ و لاک ناخن از استن تشکیل شده است. سایر محصولات حاوی استون شامل کفش، پلاستیک و محصولات تجاری پاک کننده است.

در خانه داری این ماده برای از بین بردن لکه های روغنی از دیوارها و لکه های سرسخت جوهر استفاده می شود و به عنوان رقیق کننده برای رنگ و رزین های روغنی و تمیز کردن برس و سایر تجهیزات مورد استفاده در هنگام نقاشی بکار می رود.

لوازم آرایشی و مراقبت شخصی:
این مایع بی رنگ معمولاً برای تولید محصولات مراقبت شخصی و لوازم آرایشی استفاده می شود. این محصولات عبارتند از محصولات پاک کننده، عطر، ناخن، مراقبت از مو، مراقبت از پوست، مراقبت از دهان و دندان، ضد آفتاب، آرایش صورت و محصولات حمام. همچنین توسط آرایشگران برای برطرف کردن چسب کلاه گیس، سبیل و ریش مصنوعی استفاده می شود.

مصرف در الکترونیک:
ایزوپروپیل و الکل فقط محصولات مورد استفاده برای تمیز کردن وسایل الکترونیکی نیستند و از استون نیز استفاده می شود. به عنوان مثال، میکرو تراشه ها ممکن است حاوی چسبی باشند که به راحتی با حلال های دیگر مانند الکل پاک نمی شود. استفاده استن به طرز شگفت انگیزی آنها را حل کرده و از بین می برد.

از نظر فنی استون ماده مناسبی جهت تمیز کردن وسایل و اجزای الکترونیکی نیست اما در بسیاری از موارد به عنوان حلال جهت تمیز کردن وسایل الکترونیکی و دستگاهها مورد استفاده قرار می گیرد.

کاربرد در صنایع نفت:
از آنجا که استون یک ماده افزودنی بنزین است، گاز با فرایند رقیق شدن به راحتی در موتور پخش می شود و به بخار شدن نفت و بهبود کارایی کمک می کند. افزودن این ماده به سوخت اتومبیل ها باعث تمیز شدن موتور وسیله شده و اجازه می دهد که خودرو روان تر کار کنند. استون باعث افزایش مسافت پیموده شده توسط خودرو و تولید گازهای گلخانه ای پاک تر شده و در عین حال باعث نرم تر شدن عملکرد موتور می شود. اینکه استون این اثرات را واقعا ایجاد می کند یا نه کاملا اثبات نشده است.

استفاده در صنایع نساجی:
این ماده نه تنها در پاک کننده ناخن بلکه در از بین بردن روغن، صمغ و بسیاری از مواد چسبنده از منسوجات فرآوری نشده مانند ابریشم یا پنبه استفاده می شود. این حلال قادر است چسب، رزین ها و اپوکسی از هر دو سطح نرم و سخت پاک کند. از آنجاییکه غلظت زیاد این ماده می تواند برخی از الیاف را حل کند، رقیق سازی باید دقیق باشد. به همین دلیل شرکت های نساجی اغلب استون مورد نیاز خود را در رقت های خاص سفارش می دهند.

در آزمایشگاه ها:
پروپانون یک حلال شیمیایی ضروری در آزمایشگاه ها است. در بیشتر موارد، برای شستشوی بقایا و جامدات از ظروف شیشه ای استفاده می شود. خاصیت اختلاط پذیری آن باعث می شود تا در پاک کردن تجهیزات با آب استفاده شود و روند خشک شدن آنها را تسریع می کند.

همچنین می توان آن را با هزینه کمتری نسبت به سایر حلال ها تهیه کرد. به علاوه، به عنوان یک جز در واکنش های مختلف شیمیایی عمل می کند. این ماده به انجام واکنش ها در دمای پایین برای نقطه انجماد کم -80 درجه سانتی گراد کمک می کند. این ماده شیمیایی به عنوان معرف در فرآیند اکسیداسیون الکل جونز و همچنین ردیابی فلورسانس در نور UV عمل می کند زیرا تحت تأثیر نور فرابنفش فلورسنت قابل مشاهده است.

ایمنی و خطرات استن برای مصارف مختلف:
خطرناکترین خاصیت استون، اشتعال پذیری بالای آن است. استون با شعله های زرد می سوزد. در دمای بیشتر از نقطه اشتعال استون یعنی 20 - درجه سانتی گراد (-4 درجه فارنهایت)، مخلوط های هوایی بین 2.5 و 12.8٪ استون از نظر حجمی، ممکن است منفجر شوند یا باعث آتش سوزی شوند.

بخارات استن می تواند در امتداد سطوح به منابع احتراق رفته و باعث انفجار شود. تخلیه استاتیک همچنین ممکن است باعث اشتعال بخار استون شود. با اینحال استون دارای انرژی احتراق بسیار بالایی است اشتعال تصادفی آن بسیار نادر است. حتی ریختن یا پاشیدن استون روی زغال افروخته به دلیل غلظت بالای بخار و اثر خنک کننده تبخیر مایع باعث اشتعال آن نمی شود.

این ماده در دمای 465 درجه سانتی گراد (869 درجه فارنهایت) به طور خودکار مشتعل می شود. دمای اشتعال خودکار نیز به زمان قرار گرفتن در معرض بستگی دارد، بنابراین در بعضی از آزمایشات 525 درجه سانتی گراد ذکر شده است. همچنین، استون صنعتی احتمالاً حاوی مقدار کمی آب است که باعث مهار احتراق می شود.

این ترکیب هنگامی که اکسید می شود به عنوان یک محصول جانبی، استون پراکسید استون تولید می کند که یک ترکیب بسیار منفجره و بسیار ناپایدار است. ماده اخیر ممکن است به طور تصادفی شکل بگیرد، به عنوان مثال هنگامی که پراکسید هیدروژن به یک حلال حاوی استون اضافه می شود.

خطر مسمومیت با استون:
مطالعات گسترده در رابطه با ایمنی استون آن را ماده ای کم خطر و با سمیت پایین توصیف می کنند. FDA نیز آن را به عنوان افزودنی غذایی غیرمستقیم در مواد چسبنده و پوشش های مواد غذایی در غلظت های مشخص ایمن اعلام کرده است

استون به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است و اعتقاد بر این است که در استفاده عادی فقط سمیت کمی از خود نشان می دهد. در صورت رعایت اقدامات احتیاطی اساسی، هیچ شواهد مهمی درباره اثرات مزمن سلامتی وجود ندارد.

به طور کلی مشخص شده است که در صورت بلع و / یا استنشاق، سمیت حاد و مزمن کمی دارد. استون به عنوان یک ماده سرطان زا یا یک ماده شیمیایی جهش زا دسته بندی نمی شود و نگرانی در رابطه با اثرات مسمومیت عصبی مزمن آن وجود ندارد.

استون را می توان به عنوان یک عنصر در انواع محصولات مصرفی از مواد آرایشی گرفته تا غذاهای فرآوری شده و فرآوری نشده، یافت. استون هنگامی که در نوشیدنی ها، غذاهای پخته شده، دسرها و مواد نگهدارنده با غلظت های 5 تا 8 میلی گرم در لیتر وجود داشته باشد، به عنوان ماده ای به عنوان ماده امن (GRAS) شناخته شده است.

با این حال استون تحریک کننده است و باعث تحریک خفیف پوست و تحریک چشم متوسط تا شدید می شود. در غلظت های بالای بخارات آن ممکن است مانند بسیاری از حلال های دیگر هوشیاری سیستم عصبی مرکزی را کاهش دهد.

سمیت زیست محیطی استن:
اگرچه استون به طور طبیعی در محیط در گیاهان، درختان، گازهای آتشفشانی، آتش سوزی جنگل ها و به عنوان محصولی از تجزیه چربی ها در بدن وجود دارد ولی اکثر استون آزاد شده در محیط از منشا صنعتی است. استون به سرعت تبخیر می شود، حتی از آب و خاک. نیمه عمر آن در اتمسفر 22 روز است و توسط نور ماورا بنفش از طریق فوتولیز در درجه اول به متان و اتان تخریب می شود.

سمیت استن برای ماهی 3/8 گرم در لیتر آب (یا حدود 1٪) در طول 96 ساعت است و نیمه عمر زیست محیطی آن در آب حدود 1 تا 10 روز است. استون به دلیل مصرف میکروبی ممکن است خطر قابل توجهی در کاهش اکسیژن در سیستم های آبی داشته باشد.