Sykloheksan er en mettet sykloalkan bygget av en seks-leddet karbonring som bærer tolv hydrogenatomer. Den molekylære strukturen er stabil, forbindelsen er uløselig i vann og den løser seg lett opp i de fleste organiske løsningsmidler. Industrielt produseres cykloheksan hovedsakelig ved katalytisk hydrogenering av benzen, som gjør det til broen mellom benzenkjeden og nylonindustrien. Med den fortsatte veksten av ingeniørplast, syntetiske fibre og beleggsektoren, har etterspørselen etter cykloheksan holdt en jevn oppadgående trend.
Grunnleggende fysiske og kjemiske egenskaper
Ved normal temperatur og trykk er cykloheksan en fargeløs væske med lav viskositet og ganske sterk flyktighet. Dens kokepunkt er omtrent 81 C, dens smeltepunkt er omtrent 6,5 C, og dens tetthet er omtrent 0,77 g/cm3, så den er lettere enn vann. Som et ikke-polart løsningsmiddel er det ikke blandbart med vann, men fullt blandbart i alle proporsjoner med organiske løsningsmidler som etanol, dietyleter, aceton og benzen.
Kjemisk er cykloheksan relativt stabil og gjennomgår ikke lett tilsetningsreaksjoner ved normal temperatur. Under spesifikke katalysatorer og høye-temperaturforhold deltar den imidlertid i oksidasjons- og isomeriseringsreaksjoner, og industrien utnytter akkurat denne oksidasjonskjemien for å produsere cykloheksanol og cykloheksanon, hvorfra adipinsyre og kaprolaktam deretter syntetiseres.
Kjerneposisjon i nylonproduksjonskjeden
Den viktigste industrielle bruken av cykloheksan er som utgangsmateriale i nylonkjeden. Gjennom flytende-fase katalytisk oksidasjon omdannes cykloheksan først til en blanding av cykloheksanol og cykloheksanon, vanligvis kalt KA-olje i handelen. Ytterligere oksidasjon av denne blandingen gir adipinsyre, mens den alternative ruten konverterer cykloheksanon gjennom oksimasjon og et omorganiseringstrinn til kaprolaktam.
Adipinsyre reagerer med heksametylendiamin i en polykondensasjon for å produsere nylon 66, og kaprolaktam gjennomgår ring-åpningspolymerisering for å produsere nylon 6. Disse to nylonmaterialene brukes mye i tekstilfibre, bildeler, ingeniørplast og dagligvarer som glidelåser og tau. På grunn av denne ruten påvirker en stabil tilførsel av cykloheksan direkte driftsrytmen til hele nylonindustrien.
Bred bruk som industrielt løsemiddel
Sykloheksan har utmerket lipofil karakter og løser opp harpiks, gummi, oljer og voks, noe som gjør det til et viktig industrielt løsemiddel. Ved produksjon av belegg og lakk brukes det som fortynningsmiddel og løsemiddel som justerer viskositet og utjevningsatferd. I limindustrien løser den opp limharpiksene og gir stabile bindeprodukter. I elektronikkproduksjon brukes cykloheksan vanligvis for å fjerne olje og forurensninger fra metalloverflater slik at nedstrømsprosesser starter fra et rent underlag. I smaks- og duftsektoren kan det fungere som et ekstraksjonsløsningsmiddel for å gjenvinne essensielle oljekomponenter fra plantemateriale, og det brukes også som et laboratorie- og kromatografiløsningsmiddel for fint analytisk arbeid.
Applikasjoner innen drivstoff og forbruker-produktbehandling
I drivstofffeltet øker små tilsetninger av cykloheksan oktantallet og forbrenningseffektiviteten til bensin og forbedrer den generelle drivstoffytelsen. Fordi miljøbestemmelsene har blitt strengere, har imidlertid andelen cykloheksan blandet inn i bensin gått ned trinnvis. Ved materialbehandling er cykloheksan en blandingskomponent i smøremiddelbaseoljer og fungerer som et mykgjøringsmiddel i gummiblanding som forbedrer fleksibiliteten til gummivarer.
Sykloheksan når forbruker-kjemi- og næringsmiddelindustrien hovedsakelig på en indirekte måte. Ved produksjon av mattilsetningsstoffer fungerer det som et ekstraksjons- og raffineringsmiddel for visse naturlige farge- og smaksstoffer, og i kosmetikk brukes det til å tilberede oljeholdige produkter som hudoljer og hårvoks ved å løse opp olje-oppløselige ingredienser. Sykloheksan tilsettes aldri direkte til ferdige matvarer eller kosmetiske produkter, og de ferdige varene frigjøres først etter streng testing av løsemiddel-rester.
Forholdsregler for sikker bruk og lagring
Sykloheksan er en brennbar væske. Dens damp blandet med luft kan brenne eller eksplodere når den møter åpen flamme eller statisk utladning, så produksjon, lagring og transport må følge strenge sikkerhetstiltak. Arbeidsområder bør være utstyrt med eksplosjonssikkert elektrisk utstyr og holdes godt ventilert, og operatører bør bruke antistatiske arbeidsklær og tilsvarende verneutstyr.
Sykloheksan er noe giftig for vannlevende organismer, og industrielt avløpsvann må renses til påkrevd standard før utslipp. For lagring bør cykloheksan oppbevares på et kjølig, godt-ventilert dedikert lager, vekk fra antennelseskilder og oksidasjonsmidler; beholdere bør forbli forseglet, og jording og antistatiske tiltak bør være på plass. Regelmessig inspeksjon av lagerinstallasjonen er en viktig sikring mot lekkasjeulykker.
Ofte stilte spørsmål
Hva er CAS-nummeret til cykloheksan?Sykloheksan har CAS-nummeret 110-82-7 og molekylformelen C6H12. Det er en mettet cykloalkan sammensatt av en seksleddet karbonring.
Er cykloheksan løselig i vann?Nei. Sykloheksan er et ikke-polart løsningsmiddel og er ikke blandbart med vann, men det er fullt blandbart med de fleste organiske løsningsmidler som etanol, dietyleter, aceton og benzen.
Hva er cykloheksan hovedsakelig brukt til å produsere?Sykloheksan oksideres hovedsakelig til adipinsyre og kaprolaktam, de to kjernemonomerråmaterialene for henholdsvis nylon 66 og nylon 6.
Er cykloheksan et farlig kjemikalie?Ja. Sykloheksan er en brennbar væske hvis damp kan danne eksplosive blandinger med luft, så den må lagres og transporteres i henhold til farlige-kjemiske forskrifter med ventilasjon, jording og tenningskontroll.
Brukes cykloheksan direkte i forbrukerprodukter?Nei. Cykloheksan tilsettes ikke direkte som ingrediens til ferdig kosmetikk eller mat; det brukes bare som et prosesserings- og ekstraksjonsløsningsmiddel under produksjon, og ferdige produkter må bestå testing av løsemiddel-rester før utgivelse.
Hva er forskjellen mellom cykloheksan og cykloheksen?Sykloheksan er en mettet sykloalkan uten dobbeltbinding i ringen og er kjemisk stabil. Sykloheksen inneholder én karbon-karbondobbeltbinding, er et umettet hydrokarbon og er merkbart mer reaktivt.