Пропиленгликоль

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Пропиленгликоль
Propylene glycol chemical structure.png
Пропиленгликоль
Пропиленгликоль
Общие
Систематическое
наименование
пропан-1,2-диол
Сокращения ПГ, PG, PGI
Традиционные названия пропиленгликоль, 1,2-пропандиол, 1,2-диоксипропан, Dowfrost, Methylethylene glycol, Monopropylene glycol, PG 12, Propane-1,2-diol
Хим. формула СH2(OH)-СH(OH)-СH3
Рац. формула С3H8O2
Физические свойства
Состояние жидкость
Молярная масса 76,09 г/моль
Плотность 1,0363 г/см³
Динамическая вязкость 0,056 Па·с
Кинематическая вязкость 0,054 см²/с
(при 20 °C)
Термические свойства
Т. плав. −60 °C
Т. кип. 187,4 °C
Т. разл. число
Т. всп. 107 °C
Тройная точка ? K (? °C), ? Па
Кр. точка 351 °C, 0,0061 Па
Уд. теплоёмк. 2483 Дж/(кг·К)
Теплопроводность 0,218 Вт/(м·K)
Энтальпия образования −486,1 ± 2,5 кДж/моль
Удельная теплота испарения 64500 ± 2100 Дж/кг
Удельная теплота плавления число
Давление пара 10,7 Па
Химические свойства
pKa 14,8
Растворимость в воде полная
Растворимость в этаноле полная
Оптические свойства
Показатель преломления 1,4326
Структура
Дипольный момент 3,63 Д
Классификация
Рег. номер CAS 57-55-6
PubChem 1030
Рег. номер EINECS 200-338-0
SMILES
Рег. номер EC 200-338-0
RTECS TY2000000
Безопасность
ЛД50 20000 (крысы, перорально)
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иначе.

Пропиленглико́ль — бесцветная вязкая жидкость со слабым характерным запахом, сладковатым вкусом, обладающая гигроскопическими свойствами.

Физико-химические свойства пропиленгликоля[править | править вики-текст]

Основные свойства[править | править вики-текст]

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[1][2][3][4][5][6]. ИК-спектр и масс-спектр 1,2-пропиленгликоля представлены на сайте NIST.

Растворимость[править | править вики-текст]

Пропиленгликоль является хорошим растворителем[1][7][8][9][10][11] для различного класса соединений (см. табл.2). С ним полностью смешивается большинство низкомолекулярных органических соединений, содержащих кислород и азот:

Плотность и другие свойства[править | править вики-текст]

В табл. 3-5 представлены данные[1][6] по плотности, температуре кипения и теплоте испарения чистого 100%-ого пропиленгликоля.

Приложение[править | править вики-текст]

Таблица 1. Основные физико-химические свойства 1,2-пропиленгликоля

Показатель Значение Показатель Значение
Плотность при 20 °C, ρ, г/см³ 1,0363 Динамическая вязкость при 20 °C, η, мПа·с 56
Относительная плотность d2020 1,0381 Диэлектрическая проницаемость при 20 °C, εa 32
Температура, °C Электрическая проводимость при 25 °C, σ, См/см 1·10−7
кипения при 101,3 кПа, tкип 187,4 Дипольный момент при 20 °C, p 3,63
замерзания (застывания), tзам -60 Константа
вспышки, tвсп 107 диссоциации при 25 °C, рКа 14,8
самовоспламенения, tсвп 421 автопротолиза при 20 °C, pKs 17,76
Критическая температура, tкрит, °C 351 Скорость звука в пропиленгликоле, с, м/с 1523
Критическoe давление,Pкрит, мПа 6,1 Теплота, кДж/моль
Критическая плотность, ρкрит, г/см³ 0,321 образования (жидкости), ΔHf, lо −486,1 ± 2,5
Коэффициент преломления, nD20 1,4326 …образования (газа), ΔHf, gо −421,6 ± 3,3
Коэффициент поверхностного натяжения при 25 °C, σ, мН/м 36,5 …сгорания (жидкости), ΔHгоро 1839,3 ± 2,3
Удельная теплоемкость при 20 °C, Ср, Дж/(кг·К) 2483 испарения, L 64,5 ± 2.1
Теплопроводность при 20 °C, λ, Вт/(м·К) 0,218

Таблица 2. Растворимость в 1,2-пропиленгликоле различных веществ при 25 °C

Р-растворимо, С-слабо растворимо, Н-нерастворимо
Вещество г/100г Вещество г/100г Вещество г/100г
Алоин 4,37 Амилацетат Р Анестезин (бензокаин) 12,2
Антипирин 25 Аравийская камедь <16 Ацетарсон (осарсол) 0,52
Ацетат целлюлозы Н Бензальдегид Р Бензиловый спирт 25
Бензол 23,8 Ванилин 20,2 Висмут тиогликолят 10,4
Витамин А Р Витамин А (12 % в масле) Н Витамин В1 5,14
Витамин В2 5,14 Витамин C 8,16 Витамин D Р
Гексаметилентетрамин 11,22 Гексилрезорцин Р Гликольдистеарат С
Глицерофосфат кальция <0,07 Глицин <0,45 Декстрин С
Дибутилфталат 8,8 Дубильная кислота >45,20 Изоамилформиат Р
Йодвисмутат натрия 6,4 Камфора 9,8 Канифоль 24,1
Карбамид С Каучук 26 Клей костный Н
Кофеин 0,77 Кумарин 7,7 Ланолин С
Лимоннокислый натрий 0,23 Люминал (фенобарбитал) >49 Масло ализариновое 3,7
Масло апельсиновое 0,26 Масло гвоздичное Р Масло кассиевое Р
Масло касторовое 0,8 Масло кокосовое Н Масло лимонное 0,81
Масло льняное С Масло мускатное 1,53 Масло оливковое 1
Масло парафиновое Н Масло сассафрасовое 2,02 Масло соевое 1
Масло спермацетовое 1 Масло талловое <1 Масло тунговое 1
Масло хлопковое 1 Ментол >50 Мертиолят 29
Метафен <0,27 Метилантранилат Р Метилоранж 0,6
Метилсалицилат 24,7 Мочевина 29 Никотиновая кислота <0,006
Нитроцеллюлоза Н о-Дихлорбензол Р Оксибензиловый спирт 44,1
Олеомаргарин Н Паральдегид Р Пектин Н
Пепсин <0,08 Перхлорэтилен 11,7 Пиридоксина гидрохлорид 0,86
Резорцин 55,7 Салициловый спирт 4 Салол 10,5
Смола бакелитовая Н Смола виниловая Н Смола даммаровая <0,5
Смола каури <5 Стирол 15 Судан III <0,5
Сульфадиазин 0,3 Сульфаниламид 7,25 Сульфапиридин 3,1
Сульфатиазол 1,71 Терпингидрат 18,2 Тимол Р
Толуол 14 Трихлор-трет-бутанол >60 Фенацетин 2,1
Фенилэтиловый спирт Р Фенотиазин <1,15 Хлоралгидрат >89
Хлорбензол 29 Хлортимол 70 Цетиловый спирт 0,23
Цинеол 19,9 Цитраль Р Четыреххлористый углерод 30,5
Шеллак <0,5 Этилацетат Р Этилванилин 14,2

Таблица 3. Плотность 1,2-пропиленгликоля при разных температурах

Температура, °C Плотность, г/см³ Температура, °C Плотность, г/см³ Температура, °C Плотность, г/см³
−30 1,072 40 1,023 110 0,963
−20 1,065 50 1,014 120 0,954
−10 1,058 60 1,007 130 0,945
0 1,051 70 0,998 140 0,935
10 1,044 80 0,989 150 0,927
20 1,036 90 0,982 160 0,917
30 1,030 100 0,973 170 0,906
180 0,896

Таблица 4. Температура кипения 1,2-пропиленгликоля при разных давлениях

1 мм рт. ст.=133,3 Па
Давление, мм рт. ст. Температура, °C Давление, мм рт. ст. Температура, °C
1 45,5 60 119,2
5 70,8 100 132,0
10 83,2 200 149,7
20 96,4 400 168,1
40 111,2 760 188,2

Таблица 5. Теплота испарения 1,2-пропиленгликоля при разных температурах

Температура, °C Теплота испарения, Дж/г Температура, °C Теплота испарения, Дж/г
40 871 140 779
60 854 160 754
80 837 180 724
100 816 187 712
120 795

Физико-химические свойства водных растворов пропиленгликоля[править | править вики-текст]

Химические свойства пропиленгликоля[править | править вики-текст]

алкоголь известен в виде двух изомеров: 1,2-пропиленгликоль \mathsf{CH_3\!\!-\!\!CHOH\!- \!CH_2\!-\!OH} и 1,3-пропиленгликоль \mathsf{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[12].

Оптические изомеры пропиленгликоля можно также получить из рацемата при фракционировании циклических кеталей пропиленгликоля и 1-ментона и последующем кислотном гидролизе индивидуальных кеталей[13]. Предложен способ выделения (-)- и (+)-пропиленгликолей из раствора рацемата в органическом растворителе (н-пропаноле, втор-бутаноле, ацетоне и его смеси с этиловыми эфиром или этил-ацетатом и др.) путем «затравки» кристаллическим пропиленгликолем раствора, охлажденного до температуры ниже −29 °C[14].

По химическим свойствам 1,2-пропиленгликоль — типичный гликоль. С щелочными металлами и щелочами образуют гликоляты, с карбоновыми кислотами и ангидридами — одно- и двузамещенные сложные эфиры; этерификация 1,2-пропиленгликоля и моноэфиров приводит к диэфирам. При дегидратации в присутствии кислот или щелочей 1,2-пропиленгликоль образует смесь диметил-1,4-диоксанов, в присутствии Н3РО4 при 250 °C-пропионовый альдегид, в присутствии АlРО4 — аллиловый спирт (2-пропен-1-ол)CH2=CH-CH2-OH и ацетон. При каталитическом дегидрировании 1,2-пропиленгликоля дает ацетол СН3-СО-СН2-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.

Токсические свойства пропиленгликоля[править | править вики-текст]

Добавка E1520 (пропиленгликоль) разрешена для использования в большинстве стран мира[15].

Производство пропиленгликоля[править | править вики-текст]

Схема производства[править | править вики-текст]

Получение пропиленгликоля осуществляется путем 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[править | править вики-текст]

Антифризы (теплоносители, хладоносители)[править | править вики-текст]

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.

Коррозионная активность пропиленгликоля ниже, чем у большинства известных водных растворов солей и спиртов, что позволяет предъявлять невысокие требования к сортности стали для оборудования и снизить стоимость используемого оборудования. [источник не указан 1723 дня]

Зависимость температуры замерзания теплоносителей от концентрации в них пропиленгликоля:

Таблица 1

t замерзания, °C −40 −30 −20 −10 −5 0
Содержание, % масс. 54 48 39 25 15 1

В домашних условиях можно определить температуру замерзания t замерзания °С эксплуатируемого теплоносителя по плотности. Зависимость плотности от температуры замерзания для водных растворов пропиленгликоля приведены в таблице 2.

Зависимость плотности от температуры начала кристаллообразования пропиленгликоля:

Табл. 2

t замерзания, °C −40 −30 −20 −10 −5 0
Плотность, кг/м.куб. 1040 1037 1031 1019 1010 999,3

Пищевая промышленность[править | править вики-текст]

В пищевой промышленности пропиленгликоль зарегистрирован в качестве пищевой добавки E1520 как влагоудерживающий, смягчающий и диспергирующий агент.

Пропиленгликоль используют также в производстве жидкостей для заправки электронных сигарет.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 Glycols. Ed. by G. O. Gurme, F. Johnston. New York, Reinhold PublCorp., 1953. 389 p.
  2. Осипов О. A., Минкин В. И.. Гарновский А. Д. Справочник по дипольным моментам. Изд. 3-е. М., «Высшая школа». 1971. 416 с.
  3. Woolley Е. М., George R. E., J. Solut. Chem., 1974, v. 3, № 2, p. 119—126.
  4. Крешков А. И. Основы аналитической химии. Т. 3. М., «Химия», 1970. 472 с.
  5. Litovitz Т. A., Higgs В., Meister R., J. Chem. Phys., 1954, v. 22, № 8, p. 1281—1283.
  6. 1 2 Gallant R. W., Hydrocarb. Process.. 1967, v. 46, № 5, p. 201—215.
  7. Kato J. «Якугаку дзасси» (J. Pharm. Soc. Japan). 1958, v. 78, № 5, p. 565— 567; Rao V. M., Trans. Faraday Soc, 1962, v. 58, № 11, p. 2139—2143.
  8. Glycols. Properties and Uses. Midland (Michigan), The Dow Chem. Co., 1961. 64 p.
  9. Mellan I. Polyhydric Alcohols. Washington, Spartan Books, 1962. 208 p.
  10. Mellan I. Compatibility and Solubility. London, Noyes Develop. Corp., 1968. 304 p.
  11. A guide to glycols. © The Dow Chemical company, 2003
  12. Краткая химическая энциклопедия. Т. 4. Под ред. И. Л. Кнунянца. М. «Советская энциклопедия», 1965, 1182 с.
  13. Пат. США 3491152 A970); РЖХим, 1971, 6Н47.
  14. Howard W.L., J. Chem. a. Eng. Data, 1969, v. 14, № 1, p. 129- пат. США 3632657 A972
  15. Терминологический словарь-справочник по пищевым добавкам и специям — Д. А. Васильев, Л. П. Пульчаровская, Г. Н. Зеленов; Кафедра микробиологии, вирусологии, эпизоотологии, ветеринарно — санитарной экспертизы Кафедра биотехнологии и переработки сельскохозяйственной продукции Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии.

См. также[править | править вики-текст]

Литература и полезные ссылки[править | править вики-текст]