Гликолевый эфир что это такое
Гликолевый эфир
Название гликолевый эфир охватывает семейство химических веществ, насчитывающих более 80 производных; не менее тридцати из них производятся и используются промышленностью. Из-за их токсичности они запрещены в существующих продуктах, но они все еще широко используются в определенных процессах, где они заменяют обычные легковоспламеняющиеся растворители и / или считаются еще более вредными.
Фактически они являются амфифильными растворителями ; оба растворимы в воде и жирах, что придает им очень специфические свойства, которые ценятся для многих технических и промышленных применений. Но это же свойство делает их загрязняющими веществами для живых организмов, особенно животных. Некоторые признали токсичность, особенно при воздействии в промышленной среде и для определенных профессий.
В богатой стране, где эти продукты вездесущи, население в целом, кажется, пропитано ими, хотя и в малых дозах. Его хронические эффекты плохо оценены.
Резюме
Характеристики
Они подразделяются на две группы, свойства которых схожи, но обладают разной токсичностью:
Производство
Производство значительное. Например, во Франции используется около 30 000 тонн эфиров гликоля в год:
Половина из них используется в качестве растворителя в красках, чернилах и клеях из расчета примерно 40% производных этилена и 60% производных пропилена. Эфиры этиленовых гликолей имеют тенденцию уменьшаться в пользу простых эфиров пропилена. Пять лет назад это соотношение составляло 75% / 25%.
Использует
Токсикология
Их токсичность варьируется в зависимости от семейства продуктов, которые по-разному метаболизируются организмами. Простые эфиры P-типа (пропилен) быстро удаляются при выдохе (более того, часто уже разлагаются на пропиленгликоль и спирт, а затем на диоксид углерода ).
Пути проникновения и кинетика в организме
Благодаря своим химическим характеристикам, простые эфиры гликоля очень легко проникают через кожный барьер и слизистые оболочки животных (кожа животных более или менее проницаема; прямой контакт с жидкой формой допускает очень значительное загрязнение, но, согласно Inserm (2006), кожа животного взрослый человек поглощает от 2 до 30 раз меньше, чем крыса (в зависимости от рассматриваемого соединения)). Мы можем думать, что всасывание более важно у детей, у которых кожа тоньше.
Проникновение увеличивается, если эти гликолевые эфиры растворяются в воде или этаноле. В жаркую погоду важнее проникновение; проницаемость, таким образом, варьируется от 20 до 2800 мкг.ч-1см-2.
Они также могут проникать через слизистую оболочку легких во время дыхания (вдыхание аэрозолей продукта или частиц, которые его поглотили, например, в профессиональной среде); добровольцы, экспериментально подвергавшиеся воздействию воздуха, содержащего пары различных эфиров этиленгликоля, показали, что от 50 до 80% вдыхаемого количества проходит непосредственно через слизистую оболочку легких (скорость поглощения зависит от производных, и легкие поглощают больше, чем выше концентрация в воздухе ).
Реже они попадают в пищеварительный тракт случайно, во время попытки самоубийства или через зараженную пищу. В этом случае, за исключением простых полиэфиров гликоля, имеющих количество остатков простых эфиров более 5, все испытанные простые эфиры (пероральный путь) полностью абсорбировались организмом, причем очень небольшой процент (менее 5%) был обнаружен в фекалиях.
Профессионалы, по всей видимости, наиболее подвержены острым или хроническим загрязнениям, и это во многих сферах деятельности (живопись, воздухоплавание, строительство, механика, клининговые компании, электронная промышленность, парикмахерские, трафаретная печать). Около миллиона сотрудников будут подвержены прямому воздействию.
Поскольку эти эфиры не очень летучие, они проникают в организм животных и человека в основном через кожу.
Острая токсичность
Низкая доза и токсичность при хроническом воздействии
В 2003 году Французское агентство по охране окружающей среды и безопасности труда попросили изучить вопрос о воздействии на людей простых эфиров гликоля. В коллективном экспертном отчете Inserm в 2006 г. высказывалась токсикологическая точка зрения ранее (в Февраль 2008 г. ) для составления отчета о воздействии на специалистов и население во Франции. На основе этих двух источников AFSSET опубликовал заключение о доступных знаниях о 47 эфирах гликоля, некоторые из которых являются источником потенциальной опасности для рабочих и / или населения. Те, которые в настоящее время классифицируются как репротоксичные, предназначены для профессионального использования и составляют 0,4% от общего количества (т.е. 130 тонн в год). Afsset сообщает о трех эфирах гликоля, широко используемых во Франции, в отношении которых остаются неопределенности; монометиловый эфир пропиленгликоля (PGME), поскольку он содержит репротоксичную примесь категории 2 (4), которую трудно отделить от продукта, поскольку он имеет очень похожую химическую структуру.
В 2008 году Afsset изучает актуальность установленного законом порогового значения 0,5% примесей, содержащихся в гликолевом эфире во Франции. Afsset запрашивает дополнительные исследования в отношении другой синтетической примеси для PGEE, одного из наиболее широко используемых эфиров гликоля и фенилового эфира этиленгликоля (EGPhE), консерванта, используемого в половине косметических продуктов. Применение Директивы о биоцидах и / или Регламента охвата также должно дополнять эти знания.
Анализы мочи, проведенные во Франции, показывают, что население действительно подвергается воздействию этих продуктов и двух подозрительных молекул (EGPhE и примесь PGME), но без возможного заключения о риске, учитывая отсутствие эталонных значений для большинства простых эфиров гликоля. (и то же самое касается индексов биологического воздействия (BEI). Afsset также поднимает вопрос о возможном синергизме между несколькими эфирами гликоля и / или их примесями «в случае, когда две примеси, классифицируемые как репротоксичные, присутствуют в одном и том же продукте со скоростью менее 0,5%, совокупность их ставок может превысить порог безопасности », что требует переоценки определенных правовых пороговых значений.
Afsset также настаивает на более четкой и прозрачной маркировке и информации, в том числе о токсикологических аспектах. Еще меньше изучен более широкий экотоксикологический риск.
Последствия хронического воздействия низких доз
Они малоизвестны. Некоторые данные, кажется, указывают на большую чувствительность человека по сравнению с другими видами животных. Мониторинг сотрудников, подвергшихся воздействию эфиров гликоля, выявил несколько факторов, влияющих на здоровье:
Некоторые эфиры гликоля проникают в ядра клеток и изменяют структуру генома и его функционирование с серьезными последствиями для роста и развития клеток.
Гликолевые эфиры группа растворители на основе алкил эфиры из этиленгликоль или же пропиленгликоль обычно используется в краски и чистящие средства. Эти растворители обычно имеют более высокую температуру кипения, а также благоприятные растворяющие свойства простых эфиров с более низким молекулярным весом и спирты. Слово «Целлозольв«была зарегистрирована в 1924 году как торговая марка США компанией Carbide & Carbon Chemicals Corp. (позже названной Union Carbide Corp.) для» Растворителей для камедей, смол, сложных эфиров целлюлозы и т.п. «. [1] Первый был этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля), теперь название родовое [ нужна цитата ] для эфиров гликоля.
Гликолевые эфиры представляют собой простые эфиры гликоля «серии е» или «серии р», в зависимости от того, произведены ли они из оксида этилена или оксида пропилена соответственно. Обычно простые эфиры гликоля серии e используются в фармацевтических препаратах, солнцезащитных кремах, косметике, чернилах, красителях и красках на водной основе, тогда как простые эфиры гликоля серии p используются в обезжиривающих, чистящих средствах, аэрозольных красках и клеях. Как простые эфиры гликоля E-серии, так и простые эфиры гликоля P-серии могут использоваться в качестве промежуточных продуктов, которые претерпевают дальнейшие химические реакции с образованием простых эфиров гликоля и ацетатов простых эфиров гликоля. Гликолевые эфиры серии P продаются как имеющие более низкую токсичность, чем эфиры серии E. Большинство эфиров гликоля растворимы в воде, биоразлагаемы, и лишь некоторые из них считаются токсичными.
Одно исследование предполагает, что воздействие эфиров гликоля на рабочем месте связано с низкой подвижностью. количество сперматозоидов, [2] вывод, оспариваемый химической промышленностью. [3]
Гликолевые эфиры группа растворители на основе алкил эфиры из этиленгликоль или же пропиленгликоль обычно используется в краски и чистящие средства. Эти растворители обычно имеют более высокую температуру кипения, а также благоприятные растворяющие свойства простых эфиров с более низким молекулярным весом и спирты. Слово «Целлозольв«была зарегистрирована в 1924 году как торговая марка США компанией Carbide & Carbon Chemicals Corp. (позже названной Union Carbide Corp.) для» Растворителей для камедей, смол, сложных эфиров целлюлозы и т.п. «. [1] Первый был этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля), теперь название родовое [ нужна цитата ] для эфиров гликоля.
Гликолевые эфиры представляют собой простые эфиры гликоля «серии е» или «серии р», в зависимости от того, произведены ли они из оксида этилена или оксида пропилена соответственно. Обычно простые эфиры гликоля серии e используются в фармацевтических препаратах, солнцезащитных кремах, косметике, чернилах, красителях и красках на водной основе, тогда как простые эфиры гликоля серии p используются в обезжиривающих, чистящих средствах, аэрозольных красках и клеях. Как простые эфиры гликоля E-серии, так и простые эфиры гликоля P-серии могут использоваться в качестве промежуточных продуктов, которые претерпевают дальнейшие химические реакции с образованием простых эфиров гликоля и ацетатов простых эфиров гликоля. Гликолевые эфиры серии P продаются как имеющие более низкую токсичность, чем эфиры серии E. Большинство эфиров гликоля растворимы в воде, биоразлагаемы, и лишь некоторые из них считаются токсичными.
Одно исследование предполагает, что воздействие эфиров гликоля на рабочем месте связано с низкой подвижностью. количество сперматозоидов, [2] вывод, оспариваемый химической промышленностью. [3]
Формула этиленгликоля: как это вещество изменило нашу жизнь
Утро многих людей начинается похоже: выпиваем бутылку воды, заводим машину, чтобы поехать на работу, сидим в офисе, задумчиво глядя на стену с календарем, где уже отмечены даты отпуска. Но мало кто знает, что ничего этого бы не было, если бы не этиленгликоль (моноэтиленгликоль, или МЭГ), благодаря которому появилась пластиковая тара, антифриз и даже краска для стены. Рассказываем о незаменимых свойствах этиленгликоля и сферах его применения.
Рассказываем, что такое этиленгликоль
Многопрофильное вещество
Этиленгликоль – один из наиболее популярных видов нефтехимического сырья и компонент для многих промышленных продуктов. Это двухатомный спирт, который в очищенном виде выглядит, как бесцветная жидкость без запаха. Вещество достаточно токсично и отнесено к третьему классу опасности по международной классификации.
Но полвека с момента его открытия этиленгликоль фактически «пролежал на полке».
От нефти к «зеленым» технологиям. История создания этиленгликоля
История производства этиленгликоля началась в середине 19 века. Впервые это вещество в 1859 году синтезировал французский химик Шарль Адольф Вюрц. Вначале — из диацетата этиленгликоля, а в год спустя – гидратацией этиленоксида. Но потом еще полвека этиленгликоль не получал широкого распространения.
Наиболее масштабное производство этиленгликоля начала компания Carbide в 1937 году, используя технологию газофазного окисления этилена и этиленоксида. Монополия на такой способ производства сохранялась до 1953 года.
За счет низкой себестоимости и более конкурентного набора свойств к середине 20 века этиленгликоль полностью вытеснил глицерин из промышленного производства динамита, а также из состава охлаждающей жидкости, спрос на которую стремительно рос с развитием машиностроения.
Сейчас этиленгликоль производится в основном путем гидратации (присоединение молекул воды) оксида этилена. В одном из вариантов это происходит при давлении в 10 атмосфер и температуре около 180 градусов в присутствии кислотного катализатора. На выходе получается жидкость, содержащая до 90% чистого этиленгликоля.
Побочные продукты – диэтиленгликоль и триэтиленгликоль – также используются в промышленности, например, в дезинфекторах, системах охлаждения воздуха и при производстве пластификаторов.
Другой вариант синтеза МЭГ – гидратация этилена с участием серной или ортофосфорной кислот при давлении в 1 атмосферу и температуре 50-100 градусов.
На фоне прогнозируемого сокращения добычи углеводородов повышается интерес к экологичным методам выпуска этиленгликоля. Американская компания IPCI нашла новый способ производства многоатомных спиртов из сахаров любого происхождения и уже запустила по этой технологии завод на 10 тыс. тонн продукции в год в Китае.
Запустить заводы по производству этиленгликоля из растительного сырья в середине 2020-ых годов планируется и в Европе.
После отвязки цены на МЭГ от нефтяных котировок, рынок станет прозрачнее, а сферы применения этиленгликоля могут расшириться за счет разработки новых продуктов.
Пластик, антифриз и краски. Где используется этиленгликоль?
Основная часть МЭГ идет на производство полиэтилентерефталата (ПЭТ). Это одна из разновидностей полимеров, продукт поликонденсации этиленгликоля с терефталевой кислотой. ПЭТ применяется для получения синтетических волокон, пленок и пластиковых бутылок.
Именно со сферой ПЭТ связаны позитивные перспективы роста объемов потребления этиленгликоля. Популярность полиэтилентерефталата гарантируют разнообразные потребительские качества: продукция из ПЭТ выдерживает температуры от — 40 градусов до + 70 градусов, ударопрочна и практически не впитывает запахи.
Эксперты уверены, что потребление ПЭТ, а, следовательно, и этиленгликоля будет расти в ближайшие годы, несмотря на запланированное ужесточение в ЕС и некоторых других странах норм использования продукции из полиэтилентерефталата. Тем более что сроки внедрения новых требований существенно сдвинулись вправо из-за ситуации с коронавирусом, которая повысила спрос на одноразовую пластиковую посуду и тару.
Алексей Костин, генеральный директор Центра отраслевых исследований
Хотя ПЭТ незаменим во многих областях, этот продукт из первичного сырья будет замещать его рециркулированная версия из вторсырья. Степень влияния будет зависеть от регулирования в странах потребления ПЭТ, которые могут ввести обязательный норматив на r-PET в волокне или взять на себя какие-либо обязательства в области текстильного бизнеса. Например, установить пошлину на ввоз пряжи, тканей или даже одежды в зависимости от содержания в этих продуктах r-PET.
Еще один крупный сектор применения этиленгликоля в качестве сырья – изготовление охлаждающих жидкостей. Добавленный в воду МЭГ мешает ей замерзнуть в ледяной монолит, что является угрозой для двигателя, и помогает сформировать отдельные ледяные кристаллы, которые не препятствуют запуску мотора.
Благодаря низкой температуре замерзания в смеси с водой, этиленгликоль используются в противообледенительных жидкостях для авиации, которыми самолеты покрывают перед взлетом.
В качестве компонента антифриза МЭГ впервые стали использоваться еще в 1926 году, а более масштабное применение началось незадолго до Второй мировой войны в основном в военной технике.
На тот момент мало кто обращал внимание на главную проблему охлаждающих жидкостей с использованием этиленгликолей – коррозию металла двигателя от соприкосновения с ним.
Во многом это объяснялось тем, что детали были чугунные, а радиаторы – латунные. Но с внедрением автопроизводителями в 1960-ых годах более легких сплавов, в частности, алюминия, пришлось искать ответ на вопрос агрессивного воздействия МЭГ на детали автомобилей. Проблему решили ингибиторы коррозии, которые замедляли окисление этиленгликоля, оберегая двигатель.
Этиленгликоль широко используется при производстве красок как растворитель. В текстильном секторе он применяется для формирования тканей и скручивания нитей, а также как один из главных составляющих красителей для кожи.
Многообещающая динамика
Объемы производства этиленгликоля, которые уже сейчас в мире приближаются к 30 млн. тонн, постоянно увеличиваются.
В Китае к 2020 году их выпуск за последние пять лет вырос на треть, превысив 10 млн. тонн. Еще около 6 млн. тонн производит второй по величине экспортер – Саудовская Аравия.
По прогнозам экспертов, как минимум до 2025 года динамика роста спроса на МЭГ составит 5-6% в год. Россия пока не занимает существенной доли в мировом производстве. В 2020 году внутренние производители (СИБУР, Казаньоргсинтез и Нижнекамскнефтехим) выпустили менее 400 тыс. тонн этиленгликолей, что связано с низкими темпами увеличения спроса внутри страны и высокой конкуренцией на экспорте.
Благодаря возможности разностороннего применения, этиленгликоль стал незаменимым компонентом для многих промышленных отраслей. При этом экономическая эффективность его применения и перспективы дальнейшего развития в качестве экологичного сырья гарантируют МЭГ стабильный спрос еще долгие годы.
Красочный этиленгликоль. Как он меняет пространство и возрождает живопись
Без этиленгликоля вряд ли жизнь вокруг нас была бы такой же яркой, как сейчас. Он входит в состав подавляющего большинства современных красок, в том числе промышленного и специального назначения.
Благодаря невероятным свойствам растворителя, ему довольно сложно найти замену. Именно гликолевые компоненты позволили создать краски, устойчивые к атмосферному и механическому воздействию.
Создал новую торговую марку
Этиленгликоль и его производные под собирательным названием гликолевых эфиров применяют в качестве растворителей и пластификаторов в лакокрасочных материалах с 1920-х гг.
Тогда американская компания Carbide & Carbon Chemicals Corp. зарегистрировала торговую марку Cellosolve, что по-русски означает этилцеллозольв – моноэтиловый эфир этиленгликоля, или этилгликоль.
Вещество в виде бесцветной прозрачной жидкости с характерным спиртовым запахом оказалось исключительно удачным в качестве растворителя: с ним смешиваются практически все известные составляющие красок даже при комнатной температуре.
Слово «целлозольв» приобрело в английском языке свойства нарицательного названия, то есть из наименования конкретного бренда превратилось в имя всего класса продукции, точно так же как Xerox, Thermos или Photoshop.
Этилцеллозольв и аналогичные гликолевые эфиры позволяют смешивать с водой компоненты, которые в обычном состоянии между собой не смешиваются. Их используют в полиэфирных, эпоксидных, мочевино-формальдегидных красках, которые отличаются выдающимися атмосферо- и износостойкостью.
Они используются при покраске уличных фасадов, стен, автомобилей, бытовой техники, металлических изделий, мебели, словом, – почти всего, на чем в течение дня может остановиться человеческий взгляд.
Этилгликоль используется не только для производства красок. С его помощью производятся:
И в том числе благодаря этилгликолю, живопись середины прошлого века получила второе дыхание.
Краски, которых раньше не было
В 1950-х годах в области производства красок для художников произошла практически революция. В эмалевых и акриловых красках гликоли выполняют функции замедлителей – снижают скорость испарения воды и тем самым позволяют дольше работать с ней.
Первая линейка водорастворимых акриловых красок была произведена в 1954 году и получила название Liquitex®. У истоков стоял Генри Левисон – основатель компании Permanent Pigments и химик по образованию.
При создании продукта он активно консультировался с художниками, некоторых из них нанимая на работу. Благодаря этому, новые краски обладали характеристиками, необходимыми для тех, кто занимался живописью.
Они давали прозрачное и эластичное покрытие, ими было легко работать, наносить сразу на подложки, разбавлять водой и быстро сушить. И главное – они не разрушались под ультрафиолетом так сильно, как другие краски.
При помощи акрила в 1950-х годах новую жизнь получили некоторые направления абстракционизма в художественной живописи, а сегодня гликолевые эфиры — самый распространенный тип коалесцирующих растворителей (улучшает пленкообразование) для этого типа красок.
Рынок станет только больше
Пандемия поспособствовала более активному развитию рынка лаков и красок. Люди, оказавшиеся запертыми дома, поняли, насколько важно сделать окружающее пространство уютным. Число ремонтов и, соответственно, продаж красок для дома.
Динамика роста рынка этиленгликоля к 2027 году
Мы регулярно делимся интересными фактами из мира этиленгликоля и его сопродуктов! Подписывайтесь на рассылку в форме ниже, чтобы ничего не пропустить!