Пропиленгликоль - что это такое? Химические свойства, применение

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. Нефтегазовая отрасль.
4. Лакокрасочная промышленность.
5. Косметическая и парфюмерная отрасль.
6. Пищевое производство.
7. Техническая сфера деятельности.
8. 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 строение вещества.

1. Молекулярная, или эмпирическая. По данной формуле можно судить о составе соединения. Пропиленгликоль будет выглядеть, как С₃Н₈О₂. 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 СН₂ОН-СНОН-СН₃ и 1,3-пропандиол СН₂ОН-СН₂-СН₂ОН. Положение функциональной группы влияет на химическую активность вещества. Между собой обе структуры - изомеры.
   
3. Полная структурная формула. 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. Температура кипения - 45,5 ⁰С 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, молочной кислоты, 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 (пировиноградная кислота);
• 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 оксида пропилена при определенных температурных условиях (около 200 ⁰С) 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 ⁰С до +108 ⁰С. 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.