Гликоль - что это такое и где применяется?

Гликоли широко используются в промышленности, но многие не знают, что это такое. Давайте разберемся! Узнаем, как получают гликоль, какие у него свойства и где он применяется. Эта информация будет полезна специалистам и всем, кто интересуется химией.

Что такое гликоль и как его получают

Гликоль - это органическое соединение, в молекуле которого есть две гидроксильные группы ОН. Поэтому гликоли также называют двухатомными спиртами или диолами. Общая формула гликолей - C_nH_2n(OH)₂.

Простейшим гликолем является метандиол CH₂(OH)₂. Широко используемый гликоль этиленгликоль имеет структурную формулу HO−CH₂−CH₂−OH.

Гликоли впервые были получены в 19 веке французским химиком Шарлем Вюрцем. Ученые Уильямс и Берло впервые синтезировали этиленгликоль - соединение с высокой температурой кипения и низкой температурой замерзания.

В промышленности основными способами получения гликолей являются:

• Окисление алкенов
• Гидролиз галогеналканов
• Гидратация эпоксидов

Физические и химические свойства гликолей

Низшие гликоли представляют собой бесцветные прозрачные жидкости со сладковатым вкусом и характерным запахом. Из-за наличия двух полярных гидроксильных групп они обладают высокими значениями плотности, вязкости, температуры плавления и кипения.

Например, температура кипения триэтиленгликоля составляет 285°С.

Гликоли хорошо растворяются в воде, спиртах, кислотах, кетонах и аминах. При этом сами гликоли являются эффективными растворителями для многих органических веществ, кроме ароматических и высших предельных углеводородов.

Химические свойства гликолей во многом схожи со свойствами одноатомных спиртов. Они способны образовывать сложные эфиры, алкоголяты металлов, простые эфиры кислот. При этом каждая гидроксильная группа в молекуле гликоля реагирует независимо, что приводит к образованию смеси продуктов.

Важной особенностью является высокая коррозионная активность концентрированных водных растворов гликолей. Поэтому на практике гликоли применяют вместе с ингибиторами коррозии.

Основные области применения гликолей

Благодаря своим уникальным свойствам гликоли нашли широкое применение в промышленности и технике.

Важнейшие области использования гликолей:

1. Применение в качестве растворителей и пластификаторов
2. Использование этиленгликоля и пропиленгликоля в качестве антифриза
3. Применение триэтиленгликоля в производстве тормозных жидкостей

Концентрированные водные растворы гликолей обладают высокой коррозионной активностью. Поэтому на практике гликоли часто используют вместе с ингибиторами коррозии. Например, 40% водный раствор этиленгликоля с добавлением карбоксилатных ингибиторов может сохранять свои свойства более 10 лет.

Такие теплоносители нашли широкое применение в различных отраслях промышленности: машиностроении, химической, пищевой и других.

Требования безопасности при использовании гликолей

Несмотря на широкое применение, гликоли являются достаточно токсичными веществами. Особенно опасен при попадании внутрь организма этиленгликоль. Поэтому при работе с гликолями необходимо соблюдать ряд мер предосторожности.

При использовании в качестве теплоносителя или антифриза концентрация гликоля в водных растворах обычно составляет около 40%. Такая концентрация позволяет достичь оптимального соотношения теплотехнических характеристик и стоимости.

Обязательным требованием является добавление специальных ингибиторов коррозии. Они защищают металлические элементы системы от разрушения и продлевают срок службы раствора до 10 лет и более.

Утилизация отработанных растворов на основе гликолей

После окончания срока службы отработанные растворы на основе гликолей должны утилизироваться как опасные отходы 3-го класса опасности.

Процесс утилизации регламентируется нормативными документами и может осуществляться только специализированными организациями, имеющими соответствующую лицензию.

Различия между этиленгликолем и пропиленгликолем

Несмотря на схожие формулы и многие общие свойства, между этиленгликолем и пропиленгликолем есть ряд различий:

• Этиленгликоль токсичен, а пропиленгликоль менее опасен для здоровья
• У пропиленгликоля ниже температура замерзания и теплота испарения
• Пропиленгликоль допускается использовать в пищевой промышленности

Поэтому для разных областей применения могут подходить разные виды гликолей.

Перспективы применения гликолей

Создание новых технологий получения гликолей, в том числе из возобновляемого сырья, открывает перспективы снижения стоимости и расширения использования этих соединений.

Ведутся исследования по замене токсичных гликолей на более безопасные аналоги, в частности, широких возможностей использования пропиленгликоля взамен этиленгликоля.

Разработка новых областей применения гликолей позволит снизить негативное воздействие на окружающую среду и улучшить качество жизни людей.