Пропиленгликоль

Пропиле́нглико́ль — бесцветная вязкая жидкость со слабым характерным запахом, сладковатым вкусом, обладающая гигроскопическими свойствами, двухатомный спирт (гликоль).

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
Хим. формула	C3H8O2
Рац. формула	CH2(OH)-CH(OH)-CH3
Физические свойства
Состояние	жидкость
Молярная масса	76,09 г/моль
Плотность	1,0363 г/см³
Динамическая вязкость	0,056 Па·с
Кинематическая вязкость	0,054 см²/с (при 20 °C)
Термические свойства
Температура
• плавления	−60 °C
• кипения	187,4 °C
• вспышки	107 °C
Тройная точка	? K (? °C), ? Па
Критическая точка	351 °C, 0,0061 Па
Уд. теплоёмк.	2483 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	0,218 Вт/(м·K)
Энтальпия
• образования	−486,1 ± 2,5 кДж/моль
Удельная теплота испарения	914 кДж/кг
Давление пара	10,7 Па
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты ${\displaystyle pK_{a}}$	14,8
Растворимость
• в воде	полная
• в этаноле	полная
Оптические свойства
Показатель преломления	1,4326
Структура
Дипольный момент	3,63 Д
Классификация
Рег. номер CAS	57-55-6
PubChem	1030
Рег. номер EINECS	200-338-0
SMILES	CC(CO)O
InChI	InChI=1S/C3H8O2/c1-3(5)2-4/h3-5H,2H2,1H3 DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N
Кодекс Алиментариус	E1520
RTECS	TY2000000
ChEBI	16997
ChemSpider	13835224
Безопасность
ЛД50	20000 мг/кг (крысы, перорально)
NFPA 704	1 0 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

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^{[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. С ним полностью смешивается большинство низкомолекулярных органических соединений, содержащих кислород и азот:

• одноатомные спирты (метиловый, этиловый, пропиловый, 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.).

Физико-химические свойства водных растворов пропиленгликоля

Пропиленгликоль смешивается с водой.

Химические свойства пропиленгликоля

Пропиленгликоль известен в виде двух изомеров: 1,2-пропиленгликоль ${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}\!\!-\!\!CHOH\!-\!CH_{2}\!-\!OH}}}$ и 1,3-пропиленгликоль ${\displaystyle {\mathsf {HO\!-\!CH_{2}\!\!-\!\!CH_{2}\!-\!CH_{2}\!-\!OH}}}$. 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.) путём «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.

Токсикология

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

При пероральном приеме не оказывает токсического воздействия на человеческий организм.

Производство пропиленгликоля

Схема производства

Получение пропиленгликоля осуществляется путём 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.

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.

Зависимость температуры замерзания теплоносителей от концентрации в них пропиленгликоля:

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:

t замерзания, °C	−40	−30	−20	−10	−5	0
Плотность, кг/м.куб.	1040	1037	1031	1019	1010	999,3

1,2-Пропиленгликоль применяют:

• в производстве ненасыщенных полиэфирных смол (для строительной индустрии и производства автомобилей), эластичных полиуретанов, алкидных смол;
• как растворитель природных и синтетических веществ при приготовлении мазей, паст, кремов, шампуней и т. д. в фармацевтической и косметической промышленности;
• в пищевой промышленности как растворитель пищевых добавок и увлажнитель табака. 1,2-Пропиленгликоль обладает умеренными консервирующими и бактерицидными свойствами;
• для дезинфекции помещений на предприятиях пищевой промышленности (распыляют в воздухе в виде аэрозоля);
• при изготовлении тормозных жидкостей, антифризов, антиобледенительных жидкостей и теплоносителей;
• в качестве пластификатора при производстве целлофановых и поливинилхлоридных плёнок;
• в дымовых машинах для создания визуальных эффектов на концертах, эстрадных шоу, в киноиндустрии;
• в связи с заменой эфиров этиленгликоля менее токсичными соединениями возрастает применение эфиров 1,2-пропиленгликоля;
• в жидкости для электронных парогенераторов и ЭСДН;
• 50%-я смесь горячего пропиленгликоля "type I de-icing fluid" применяется в авиации для наземного снятия обледенения с бортов коммерческих самолетов; 100%-я смесь холодного пропиленгликоля "type IV de-icing fluid" применяется для обработки бортов с целью предотвращение формирования льда на крыльях и хвосте коммерческих самолетов перед рулением и взлетом в условиях средней и тяжелой категории снегопада.

В пищевой промышленности пропиленгликоль зарегистрирован в качестве пищевой добавки E1520 как влагоудерживающий, смягчающий и диспергирующий агент.