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
Химическая формула	СH2(OH)-СH(OH)-СH3
Эмпирическая формула	С3H8O2
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	жидкость
Отн. молек. масса	76,09 а. е. м.
Молярная масса	76,09 г/моль
Плотность	1,0363 г/см³
Динамическая вязкость (ст. усл.)	0,056 Па·с (при 20 °C)
Кинематическая вязкость (ст. усл.)	0,054 см²/с (при 20 °C)
Термические свойства
Температура плавления	−60 °C
Температура кипения	187,4 °C
Температура разложения	число
Температура вспышки	107 °C
Тройная точка	? K (? °C), ? Па
Критическая точка	351 °C, 0,0061 Па
Удельная теплоёмкость (ст. усл.)	2483 Дж/(кг·К)
Теплопроводность (ст. усл.)	0,218 Вт/(м·K)
Энтальпия образования (ст. усл.)	−486,1 ± 2,5 кДж/моль
Удельная теплота испарения	64500 ± 2100 Дж/кг
Удельная теплота плавления	число Дж/кг
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
Рег. номер EINECS	200-338-0
SMILES	CC(CO)O
Регистрационный номер EC	200-338-0
RTECS	TY2000000
Безопасность
ЛД50	20000 (крысы, перорально) мг/кг

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

Физико-химические свойства пропиленгликоля

Основные свойства

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

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:

• одноатомные спирты (метиловый, этиловый, изопропиловый, н-бутиловый, н-амиловый, фенилэтиловый и пр.)
• этилен- и пропиленгликоли и их эфиры
• кислоты (уксусная, диэтилуксусная, валериановая, олеиновая и пр.)
• альдегиды (анисовый, бензойный, горчичный, салициловый, фурфурол, цитраль) и кетоны (ацетон, α-ионон, метилизопропил- и метилизобутилкетоны)
• сложные эфиры (этил-, этилхлор-, н-бутил-, амил- и изоамилацетаты, три-н-бутилфосфат, н-бутил-лактон и пр.)
• амины и другие азотсодержащие соединения (этанол- и диэтаноламины, диизопропиламин, ди-н-бутиламин, ди-н-амиламин, α-метилбензиламин, α-метилбензилдиметиламин, 2-фенилэтиламин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, пиридин, диметилформамид, н-амилцианид и пр.).

Плотность и другие свойства

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

Приложение

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 ,Д	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

Химические свойства пропиленгликоля

Пропиленгликоль 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

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

Производство пропиленгликоля

Схема производства

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.

Основные мировые производители

Химические концерны BASF, Dow Chemical, компания Ineos, фирма LyondellBasell, ОАО "Нижнекамскнефтехим"

Спецификации

• Фирма Dow
• Фирма BASF
• Фирма LyondellBasell
• ОАО "Нижнекамскнефтехим"

Применение пропиленгликоля

Антифризы (теплоносители, хладоносители)

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 1121 день]}

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

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

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.

Cм. также

• Глицерин
• Спирты
• Этиленгликоль

Литература и полезные ссылки

• Дымент О. Н., Казанский К. С, Мирошников А. М. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена. Под общей ред. О. Н. Дымента. М., «Химия», 1976, 376 с.
• Филимошкин А. Г., Воронин Н. И. Химические реакции полимеров пропилена и этилена. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1990, 217 с.
• Данные по 1,2-пропиленгликолю на сайте NIST
• A guide to glycols. © The Dow Chemical company, 2003
• Сайт www.propylene-glycol.com
• 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
• Пропиленгликоль — общая информация и сферы применения
• Пропиленгликоль — меры предосторожности и токсичность, применение
• Экспертиза пара электронных сигарет.