Пропіленгліколь - що це таке? Хімічні властивості, застосування

Одним з найпоширеніших в косметичній, парфумерної, харчової промисловості, а також технічній сфері є органічна речовина, відносить до спиртів. Його назва – пропіленгліколь. Що це таке? Розглянемо властивості, будова молекули і галузі використання даного з'єднання в ході статті.

Пропіленгліколь – що це таке?

Цей двоатомних спирт люди почали використовувати відразу, як тільки з'ясували, якими корисними і важливими властивостями він володіє. Зовні він мало чим відрізняється від етанолу або гліцерину, адже також є прозорою рідиною. Правда, в'язкість його вище, ніж у етанолу, але нижче, ніж у гліцерину. За своєю токсичності він сильно поступається найближчому сусіду по гомологічного ряду – етиленгліколь.

Якщо етандіол – це сильна отрута, то пропіленгліколь – немає. Використання даної речовини засноване на його фізичні і хімічні властивості. Якщо ж коротко охарактеризувати основні галузі, в яких є пропіленгліколь, застосування буде виражатися декількома галузями господарства.

1. Хімічна промисловість.
2. Авіаційне та автомобільне будівництво.
3. Нафтогазова галузь.
4. Лакофарбова промисловість.
5. Косметична і парфумерна галузь.
6. Харчове виробництво.
7. Технічна сфера діяльності.
8. Медицина.

Очевидно, що аналізованих нами речовина є цінним хімічним сировиною і важливим об'єктом для нормального виробництва та функціонування різних структур. Саме тому виробництво даного продукту обчислюється тоннами щорічно. Його експорт та імпорт між країнами також здійснюється досить активно. Практично кожна сфера діяльності та виробництва зачіпає можливість використання такої речовини, як пропіленгліколь. Що це таке? Яке його хімічну будову, формула і властивості? Будемо розбиратися далі.

Формула і складу молекули

Існує кілька варіантів формул, за допомогою яких можна відобразити не тільки якісний і кількісний склад молекули, але й порядок з'єднання атомів в ній, тобто будова речовини.

1. Молекулярна, або емпірична. По даній формулі можна судити про склад з'єднання. Пропіленгліколь буде виглядати, як С₃Н₈Про₂. Але такий запис не дасть можливості спрогнозувати властивості речовини, адже порядок з'єднання атомів невідомий.
2. Скорочена структурна формула. У цьому випадку пропіленгліколь склад має такий же, однак формула може мати два види: 1,2 – пропандіол СН₂ОН-СНОН-СН₃ і 1,3-пропандіол СН₂ОН-СН₂-СН₂ВІН. Положення функціональної групи впливає на хімічну активність речовини. Між собою обидві структури – ізомери.
   
3. Повна структурна формула. Вона показує кожну зв'язок в молекулі, включаючи з'єднання між вуглецем і воднем. У пропіленгліколі всі зв'язки одинарні, сигма-типу, тому зображати повну структуру сенсу не має.

Як проста речовина пропіленгліколь – рідина, яка являє собою рацемическую суміш з двох оптичних ізомерних структур. Це пояснюється асиметричним атомом вуглецю в складі ланцюга. Тому один обертає площину поляризації світла вправо, інший вліво. Однак на властивостях даної речовини в цілому це практично ніяк не позначається.

Фізичні властивості речовини

З погляду фізичних параметрів, 100% пропіленгліколь володіє наступними характеристиками.

1. Безбарвна рідина, густа, в'язка, має середнім значенням щільності.
2. На смак солодкувата, запах специфічний.
3. Є гарним розчинником для представників практично всіх класів речовин.
4. Сам пропіленгліколь розчиняється у воді і спирті, погано – в бензолі і ефірі.
5. Температура кипіння – 45,5 ⁰С при звичайному тиску. При підвищенні тиску показник зростає.
6. Володіє високим ступенем гігроскопічності.
7. Виявляє низьку корозійну здатність.

Подібні фізичні властивості і визначають основні області застосування даної речовини. Адже пропандіол здатний пом'якшувати тверді середовища, вловлювати вологу повітря і пов'язувати її, знижувати температуру речовин, диспергировать навколишні з'єднання. Тому і використовується він і в харчовій промисловості.

Хімічні властивості

З погляду хімічної активності, 1,3-пропіленгліколь є більш реакционноспособним изомером. До того ж саме він здатний полимеризоваться. У цілому ж можна виділити кілька основних реакцій, в які здатний вступати даний двоатомний спирт.

1. Етерифікація. З органічними і неорганічними кислотами взаємодіє з утворенням складних ефірів.
2. При реакції з лугами дає гликолятов, теж саме відбувається при взаємодії з лужними металами.
3. Здатний до дегідратації з утворенням альдегідів, аллілових спиртів, діметілдіоксанов і інших продуктів.
4. Реакції дегідрування призводять до утворення ацетолов, альдегідів, кислот.
5. Окислення супроводжується формуванням молекул ацетону, пропіонового альдегіду, молочної кислоти, формальдегіду та інших з'єднань.

Використання даної речовини в промисловості вважається безпечним для навколишнього середовища. Адже в результаті ступеневої розпаду молекули утворюється просто вода і діоксид вуглецю. Процес відбувається так:

• пропіленгліколь;
• молочна кислота;
• ПВК (піровиноградна кислота);
• вода;
• вуглекислий газ.

Саме тому вважається можливим використовувати це з'єднання в різних цілях: як технічних, так і харчових і косметичних.

Токсичність і вплив на організм

Пропіленгліколь – що це таке з точки зору впливу на організм людини? Численні дослідження і експерименти показали, що прямого негативного впливу на живі тканини і органи дане з'єднання не надає. Не викликає роздратування і почервоніння шкірних покривів, не накопичується в печінці та нирках, оскільки розпадається ще по дорозі до них.

Експерименти на мишах, які вживали щодня пропіленгліколь, довели, що він ніяк не відбивається на здоров'ї і житті живих істот. Однак, якщо довгий час використовувати продукти і препарати, що містять велику кількість цієї речовини, можуть постраждати нирки, буде порушена їх робота і цілісність. Але для цього слід вживати велику кількість практично чистого 100% пропіленгліколю, що, звичайно, неможливо.

Тому застосування цього спирту в косметичній, парфумерної та харчової промисловості допускається за всіма правилами і нормам. Єдине негативний вплив він може чинити на тих людей, які страждають шкірними захворюваннями, дерматитами, екземами і складними формами алергії. У цьому випадку не рекомендується використовувати креми, мазі, шампуні та інші засоби, що містять дану речовину.

Виробництво в промисловості

Хімічні властивості пропіленгліколю дозволяють отримувати його з оксиду пропілену при певних температурних умовах (близько 200 ⁰С) і тиску (1,6 МПа). При цьому продуктами є відразу три речовини:

• пропіленгліколь;
• діпропіленгліколь;
• трипропіленгліколь.

Для подальшої обробки і поділу застосовують метод ректіфіцірованія на спеціальній колоні. Готовий продукт володіє високим значенням чистоти (99%), тому відразу готовий до використання. Харчовий пропіленгліколь проходить додаткову обробку, його термін зберігання досягає двох років.

Використання як антифризу

В першу чергу цей спирт використовується в промисловості як теплоносій. Пропіленгліколь можна використовувати в теплоустановках в інтервалі температур від -40 ⁰С до +108 ⁰С. При цьому його низька корозійна здатність дозволяє зберігати обладнання. Тому пропандіол застосовують для:

• систем опалення;
• кондиціонування всіх видів будівель;
• вентиляції;
• охолодження харчових продуктів.

Застосування в косметології

Здатність даної речовини вловлювати і зв'язувати воду, диспергировать, покращувати консистенцію, проводити молекули запаху лежить в основі використання його в косметичних і парфумерних виробництвах. До того ж низька хімічна активність і безпеку з точки зору екології, медицини також визначають вибір саме цього компонента при створенні кремів, шампунів, паст, мазей та інших продуктів.

Існує багато організацій, які пропонують купити пропіленгліколь. Ціна залежить від концентрації продукту і від обсягу замовлення. Коливається в межах від 150 до 170 рублів за кілограм.

Використання в харчовій промисловості

У харчовій галузі пропіленгліколь відомий, як Е1520. Він входить до складу багатьох продуктів, що мають пастоподібну, кремоподібну консистенцію, а також твердих кондитерських виробів. Його роль – диспергування, пом'якшення, охолодження, консервування.