Пропиленгликоль — понятие, какой вред для организма? Концентрация и его влияние на теплофизические свойства водного раствора пропиленгликоля Химическая формула пропиленгликоля.

Пропиленгликоль – это жирное органическое соединение, представляет собой бесцветную вязкую едкую жидкость со слабо выраженным запахом и сладковатым вкусом. Данный реактив, в отличие от других гликолей, неопасный и нетоксичный. Относится к классу двухатомных спиртов, обладает всеми их свойствами. Свое название получил от «пропилена» (углеводородного радикала) и «гликоля» (двухатомного спирта).

В настоящее время пропиленгликоль получают методом дистилляции из нефтепродуктов, очищая и апробируя на совместимость с клетками животного происхождения, а также (в промышленности) – путем гидратации оксида пропилена при температуре от 160-200 °C и давлении - 1,6 МПа. Данное вещество официально признано безопасным в качестве пищевой добавки – Е 1520, применяется во всех странах мира.

Уникальные свойства

Пропиленгликоль обладает гигроскопическими свойствами (способностью впитывать и поглощать воду из поверхностей и воздуха, осушая их).

Температура кипения пропиленгликоля +187 °С, застывания -60 °С, самовоспламенения -420 °C. Из-за высокой вязкости и склонности данного химического реактива к переохлаждению очень сложно определить температуру замерзания.

Пропиленгликоль – отличный растворитель для соединений различных классов, так как обладает уникальным свойством – способностью растворять низкомолекулярные органические соединения, в состав которых входит азот и кислород, хотя сами по себе эти вещества не смешиваются (гидрофильные и гидрофобные вещества). Он отлично растворяется в воде, спирте, ацетоне и карбоновых кислотах в любой концентрации (при растворении выделяется теплота), неполностью – в бензоле и эфире.

Применение пропиленгликоля

В современном мире пропиленгликоль, благодаря вышеупомянутым свойствам, нашел свое применение во многих областях промышленности:

В пищевой (при изготовлении безалкогольных, слабоалкогольных, энергетических газированных напитков, специй и приправ, кофе, какао, кондитерских и хлебобулочных изделий, при замораживании ягод, фруктов, овощей, мяса, рыбы, птицы, при производстве ароматизаторов, при охлаждении напитков; может испольоваться вместо глицерина и сахара и т.д.);
- в табачной (при оборачивании сигар и сигарет, при производстве жидкостей для заправки электронных сигарет, при длительном хранении позволяет сохранять необходимую влажность);
- в автомобильной и авиационной (для производства тормозных, охлаждающих жидкостей и антифризов);
- в нефтегазовой;
- в сельском хозяйстве и животноводстве (для улучшения качества кормов, для увеличения срока хранения сельскохозяйственных культур, как успокаивающее средство в ветеринарии);
- в химической (в качестве растворителя красок, получения полимеров, при изготовлении пластмассы, алкидных смол, полиуретанов,);
- в фармацевтической (в качестве растворителя, как противовоспалительное и анальгетическое средство);
- в медицине (наполнитель в лекарственных препаратах, увлажнитель в наружных лекарствах и мазях, при изготовлении смазочных средств, как бактерицидное средство);
- в парфюмерии и косметологии (для смягчения и увлажнения кожи, при изготовлении шампуней, кремов, лосьонов, эмульсий, зубных паст, мыла, помад, влажных салфеток, эфирных масел и т.д.).

Нужно помнить: несмотря на то, что пропиленгликоль не токсичен и не опасен, злоупотреблять им все же не стоит, так как он может вызвать зуд, раздражение, сухость или аллергическую реакцию кожного покрова, слизистой оболочки глаз или дыхательных путей. Первая помощь – обильно промыть проточной водой не менее 15 минут.

Одним из самых распространенных в косметической, парфюмерной, пищевой промышленности, а также технической сфере является органическое вещество, относящее к спиртам. Его название - пропиленгликоль. Что это такое? Рассмотрим свойства, строение молекулы и области использования данного соединения в ходе статьи.

Пропиленгликоль - что это такое?

Этот двухатомный спирт люди начали использовать сразу, как только выяснили, какими полезными и важными свойствами он обладает. Внешне он мало чем отличается от этанола или глицерина, ведь также является прозрачной жидкостью. Правда, вязкость его выше, чем у этанола, но ниже, чем у глицерина. По своей токсичности он сильно уступает ближайшему соседу по гомологическому ряду - этиленгликолю.

Если этандиол - это сильнейший яд, то пропиленгликоль - нет. Использование данного вещества основано на его физических и химических свойствах. Если же коротко охарактеризовать основные отрасли, в которых имеется пропиленгликоль, применение будет выражаться несколькими отраслями хозяйства.

1. Химическая промышленность.
2. Авиационное и автомобильное строительство.
3. Лакокрасочная промышленность.
4. Косметическая и парфюмерная отрасль.
5. Пищевое производство.
6. Техническая сфера деятельности.
7. Медицина.

Очевидно, что рассматриваемое нами вещество является ценным химическим сырьем и важным объектом для нормального производства и функционирования различных структур. Именно поэтому производство данного продукта исчисляется тоннами ежегодно. Его экспорт и импорт между странами также осуществляется достаточно активно. Практически каждая сфера деятельности и производства затрагивает возможность использования такого вещества, как пропиленгликоль. Что это такое? Каково его химическое строение, формула и свойства? Будем разбираться дальше.

Формула и состав молекулы

Существует несколько вариантов формул, при помощи которых можно отобразить не только качественный и количественный состав молекулы, но и порядок соединения атомов в ней, то есть

1. Молекулярная, или эмпирическая. По данной формуле можно судить о составе соединения. Пропиленгликоль будет выглядеть, как С 3 Н 8 О 2 . Но такая запись не даст возможности спрогнозировать свойства вещества, ведь порядок соединения атомов неизвестен.
2. Сокращенная структурная формула. В этом случае пропиленгликоль состав имеет такой же, однако формула может иметь два вида: 1,2 - пропандиол СН 2 ОН-СНОН-СН 3 и 1,3-пропандиол СН 2 ОН-СН 2 -СН 2 ОН. Положение функциональной группы влияет на химическую активность вещества. Между собой обе структуры - изомеры.
3. Полная Она показывает каждую связь в молекуле, включая соединения между углеродом и водородом. В пропиленгликоле все связи одинарные, сигма-типа, поэтому изображать полную структуру смысла не имеет.

Как простое вещество пропиленгликоль - жидкость, которая представляет собой рацемическую смесь из двух оптических изомерных структур. Это объясняется ассиметричным атомом углерода в составе цепи. Поэтому один вращает плоскость поляризации света вправо, другой влево. Однако на свойствах данного вещества в целом это практически никак не сказывается.

Физические свойства вещества

С точки зрения физических параметров, 100 % пропиленгликоль обладает следующими характеристиками.

1. Бесцветная жидкость, густая, вязкая, обладает средним значением плотности.
2. На вкус сладковатая, запах специфический.
3. Является хорошим растворителем для представителей практически всех классов веществ.
4. Сам пропиленгликоль растворяется в воде и спирте, плохо - в бензоле и эфире.
5. - 45,5 0 С при обычном давлении. При повышении давления показатель возрастает.
6. Обладает высокой степенью гигроскопичности.
7. Проявляет низкую коррозионную способность.

Подобные физические свойства и определяют основные области применения данного вещества. Ведь пропандиол способен смягчать твердые среды, улавливать влагу воздуха и связывать ее, понижать температуру веществ, диспергировать окружающие соединения. Поэтому и используется он и в пищевой промышленности.

Химические свойства

С точки зрения химической активности, 1,3-пропиленгликоль является более реакционноспособным изомером. К тому же именно он способен полимеризоваться. В целом же можно выделить несколько основных реакций, в которые способен вступать данный двухатомный спирт.

1. Этерификация. С органическими и неорганическими кислотами взаимодействует с образованием сложных эфиров.
2. При реакции с щелочами дает гликоляты, тоже самое происходит при взаимодействии с щелочными металлами.
3. Способен к дегидратации с образованием альдегидов, аллиловых спиртов, диметилдиоксанов и прочих продуктов.
4. Реакции дегидрирования приводят к образованию ацетолов, альдегидов, кислот.
5. Окисление сопровождается формированием молекул ацетона, пропионового альдегида, формальдегида и прочих соединений.

Использование данного вещества в промышленности считается безопасным для окружающей среды. Ведь в результате ступенчатого распада молекулы образуется просто вода и диоксид углерода. Процесс происходит так:

• пропиленгликоль;
• молочная кислота;
• ПВК ;
• вода;
• углекислый газ.

Именно поэтому считается возможным использовать это соединение в разных целях: как технических, так и пищевых и косметических.

Токсичность и влияние на организм

Пропиленгликоль - что это такое с точки зрения влияния на организм человека? Многочисленные исследования и эксперименты показали, что прямого негативного воздействия на живые ткани и органы данное соединение не оказывает. Не вызывает раздражения и покраснения кожных покровов, не накапливается в печени и почках, так как распадается еще по пути к ним.

Эксперименты на мышах, которые употребляли ежедневно пропиленгликоль, доказали, что он никак не отражается на здоровье и жизни живых существ. Однако, если долгое время использовать продукты и препараты, содержащие большое количество этого вещества, могут пострадать почки, будет нарушена их работа и целостность. Но для этого следует употреблять большое количество практически чистого 100 % пропиленгликоля, что, конечно, невозможно.

Поэтому применение этого спирта в косметической, парфюмерной и пищевой промышленности допускается по всем правилам и нормам. Единственное негативное влияние он может оказывать на тех людей, которые страдают кожными заболеваниями, дерматитами, экземами и сложными формами аллергии. В этом случае не рекомендуется использовать кремы, мази, шампуни и прочие средства, содержащие данное вещество.

Производство в промышленности

Химические свойства пропиленгликоля позволяют получать его из при определенных температурных условиях (около 200 0 С) и давлении (1,6 МПа). При этом продуктами являются сразу три вещества:

• пропиленгликоль;
• дипропиленгликоль;
• трипропиленгликоль.

Для дальнейшей обработки и разделения применяют метод ректифицирования на специальной колонне. Готовый продукт обладает высоким значением чистоты (99 %), поэтому сразу готов к использованию. Пищевой пропиленгликоль проходит дополнительную обработку, его срок хранения достигает двух лет.

Использование как антифриза

В первую очередь этот спирт используется в промышленности как теплоноситель. Пропиленгликоль можно использовать в теплоустановках в интервале температур от -40 0 С до +108 0 С. При этом его низкая коррозионная способность позволяет сохранять оборудование. Поэтому пропандиол применяют для:

• систем отопления;
• кондиционирования всех видов зданий;
• вентиляции;
• охлаждения пищевых продуктов.

Применение в косметологии

Способность данного вещества улавливать и связывать воду, диспергировать, улучшать консистенцию, проводить молекулы запаха лежит в основе использования его в косметических и парфюмерных производствах. К тому же низкая химическая активность и безопасность с точки зрения экологии, медицины также определяют выбор именно этого компонента при создании кремов, шампуней, паст, мазей и прочих продуктов.

Существует много организаций, которые предлагают купить пропиленгликоль. Цена зависит от концентрации продукта и от объема заказа. Колеблется в пределах от 150 до 170 рублей за килограмм.

Использование в пищевой промышленности

В пищевой отрасли пропиленгликоль известен, как Е1520. Он входит в состав многих продуктов, имеющих пастообразную, кремообразную консистенцию, а также твердых кондитерских изделий. Его роль - диспергирование, смягчение, охлаждение, консервирование.

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: C 3 H 8 O 2

Химический состав Пропиленгликоля

Молекулярная масса: 76,095

Пропиленгликоль - бесцветная вязкая жидкость со слабым характерным запахом, сладковатым вкусом, обладающая гигроскопическими свойствами.

Физико-химические свойства пропиленгликоля

Основные свойства

1,2-пропиленгликоль - прозрачная вязкая жидкость. Её плотность ниже, чем у этиленгликоля и глицерина , но выше чем у этанола . Вязкость пропиленгликоля выше, чем у этиленгликоля и одноатомных спиртов, особенно при низких температурах. В табл. 1 представлены основные физико-химические свойства чистого 1,2-пропиленгликоля.

Растворимость

Пропиленгликоль является хорошим для различного класса соединений (см. табл.2). С ним полностью смешивается большинство низкомолекулярных органических соединений, содержащих кислород и азот:

• одноатомные спирты (метиловый , этиловый , пропиловый, изопропиловый , н-бутиловый, н-амиловый, фенилэтиловый и пр.)
• этилен- и пропиленгликоли и их эфиры
• (уксусная , диэтилуксусная, валериановая, олеиновая и пр.)
• (анисовый, бензойный, горчичный, салициловый, фурфурол, цитраль) и (ацетон , α-ионон, метилизопропил- и метилизобутилкетоны)
• сложные эфиры (этил-, этилхлор-, н-бутил-, амил- и изоамилацетаты, три-н-бутилфосфат, н-бутил-лактон и пр.)
• и другие азотсодержащие соединения (этанол- и диэтаноламины, диизопропиламин, ди-н-бутиламин, ди-н-амиламин, α-метилбензиламин, α-метилбензилдиметиламин, 2-фенилэтиламин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, пиридин, диметилформамид, н-амилцианид и пр.).

Химические свойства пропиленгликоля

Пропиленгликоль известен в виде двух изомеров: 1,2-пропиленгликоль CH 3 -CHOH-CH 2 -OH и 1,3-пропиленгликоль HO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH. 1,3-Пропиленгликоль более реакционноспособен, чем 1,2-пропиленгликоль, и склонен к полимеризации. Вследствие наличия асимметрического атома углерода имеются два оптических изомера: один, вращающий плоскость поляризации света влево, (-)-форма и другой - вправо, (+)-форма. Пропиленгликоль, получаемый в промышленности гидратацией окиси пропилена, представляет собой рацемическую смесь обоих оптических изомеров (рацемат). Оптические изомеры пропиленгликоля могут быть получены из лево- и правовращающей окиси пропилена. Кроме того, левовращающий изомер получают при восстановлении левовращающего эфира молочной кислоты , а правовращающий - при гидрировании над никелем левовращающего 3-иод-1,2-пропиленгликоля. Оптические изомеры пропиленгликоля можно также получить из рацемата при фракционировании циклических кеталей пропиленгликоля и 1-ментона и последующем кислотном гидролизе индивидуальных кеталей. Предложен способ выделения (-)- и (+)-пропиленгликолей из раствора рацемата в органическом (н-пропаноле, втор-бутаноле, ацетоне и его смеси с этиловыми эфиром или этил-ацетатом и др.) путём «затравки» кристаллическим пропиленгликолем раствора, охлажденного до температуры ниже −29 °C. По химическим свойствам 1,2-пропиленгликоль - типичный гликоль. С щелочными металлами и образуют гликоляты, с и ангидридами - одно- и двузамещенные сложные эфиры; этерификация 1,2-пропиленгликоля и моноэфиров приводит к диэфирам. При дегидратации в присутствии или 1,2-пропиленгликоль образует смесь диметил-1,4-диоксанов, в присутствии Н 3 РО 4 при 250 °C-пропионовый альдегид, в присутствии АlРО 4 - аллиловый спирт (2-пропен-1-ол)CH 2 =CH-CH 2 -OH и ацетон . При каталитическом дегидрировании 1,2-пропиленгликоля дает ацетол СН 3 -СО-СН 2 -ОН или пропионовый альдегид, пропионовую кислоту , метилглиоксаль и др. В процессе окисления 1,2-пропиленгликоля продуктами реакции являются ацетон , пропионовый альдегид, молочная кислота , формальдегид , ацетальдегид и др.

Токсикология

Добавка E1520 (пропиленгликоль) разрешена для использования в большинстве стран мира. Пропиленгликоль Е-1520 не считается токсичным веществом, при вдыхании и случайном приёме внутрь не вызывает отравления. В случае попадания на кожу не вызывает покраснения или других раздражений, удаляется при помощи воды .

Производство пропиленгликоля

Схема производства:
Получение пропиленгликоля осуществляется путём гидратации окиси пропилена при температуре от 160 до 200 градусов и при давлении около 1,6 МПа. При этом выделяется 85,5 % пропиленгликоля, 13 % дипропиленгликоля и 1,5 % трипропиленгликоля. Выделяют гликоли в вакууме на ректификационной колонне. Гарантийный срок хранения продукта - один год со дня изготовления. Пищевой пропиленгликоль хранится около двух лет. В процессе эксплуатации не следует забывать, что при перегреве растворов, содержащих пропиленгликоль, начинается разложение основы и присадок, поэтому возможно ухудшение теплофизических свойств раствора.

Применение пропиленгликоля

Антифризы (теплоносители, хладоносители)
Не следует путать с Этиленгликолем - он тоже широко применяется в качестве антифриза. Низкозамерзающие теплоносители на основе водного раствора пропиленгликоля широко используются в различных отраслях промышленности в качестве теплоносителей (антифризов), в том числе в системах отопления, вентиляции, кондиционирования жилых домов и общественных зданий, в системах охлаждения пищевых производств, а также в другом теплообменном оборудовании в интервале температур от −40 °C до +108 °C. Зависимость температуры замерзания теплоносителей от концентрации в них пропиленгликоля:
Таблица 1