Ethyleenoxide

Kenmerken en eigenschappen

Ethyleenoxide is een kleurloos gas met een duidelijke geur . Onder de 10°C is het een vloeistof . De structuur bevat twee koolstofatomen, vier waterstofatomen en één zuurstofatoom . Het molecuul van deze verbinding heeft de vorm van een driehoek . Gezien een dergelijke specifieke moleculaire structuur wordt ethyleenoxide geclassificeerd in de groep van cyclische ethers, algemeen bekend als epoxiden. De verbinding is een gas dat gemakkelijk oplosbaar is in water. Het is reactief, wat betekent dat het heel gemakkelijk reageert met andere chemische verbindingen. Ethyleenoxidedampen zijn zeer giftig. Het is een van de stoffen waarvoor de maximaal toelaatbare concentraties in de lucht zijn bepaald die veilig zijn voor de mens. Bovendien veroorzaakt vloeibaar ethyleenoxide ernstige brandwonden in aanwezigheid van vocht. Houd er ook rekening mee dat mengsels van ethyleenoxidedampen met lucht explosief zijn in een breed concentratiebereik van 3 tot 100 procent. Ethyleenoxide wordt verkregen door een directe oxidatiereactie van ethyleen. Ethyleen is de eenvoudigste onverzadigde koolwaterstof, geclassificeerd als een alkeen. Het molecuul bestaat uit twee koolstofatomen verbonden door een dubbele binding en vier waterstofatomen. De dubbele binding is zeer onstabiel en kan gemakkelijk worden verbroken. Dat is precies de reden waarom moleculen die dubbele of drievoudige bindingen in hun structuur bevatten, veel gevoeliger zijn voor reacties met andere chemische verbindingen, vergeleken met bijvoorbeeld alkanen , waarin alle atomen met elkaar verbonden zijn door middel van enkele sigma-bindingen. Hierdoor reageert ethyleen gemakkelijk met het zuurstofmolecuul. Onder specifieke reactieomstandigheden wordt de dubbele binding in ethyleen verbroken en neemt de verbinding een zuurstofatoom op, zonder zijn waterstofatomen op te geven. Om dit proces op industriële schaal met de vereiste efficiëntie te laten plaatsvinden, is het noodzakelijk een zilver-platinakatalysator te gebruiken. De reactie die ethyleenoxide produceert, is een proces bij hoge temperaturen, aangezien dit plaatsvindt in het temperatuurbereik van 200°C tot 300°C. Je kunt ethyleenoxide ook verkrijgen door ethyleen te laten reageren met chloor en water.

Toepassingen

Een kleine hoeveelheid industrieel geproduceerd ethyleenoxide wordt gebruikt voor sterilisatie, begassing en insectenbestrijding. Voor deze toepassing wordt het product in gasvorm gebruikt, ook in combinatie met andere stoffen (als gasmengsel), zoals stikstof, kooldioxide of dichloorfluormethaan. Ethyleenoxide wordt gebruikt voor het steriliseren van medische apparatuur, verpakkingen, voedsel, medicijnen, museumexposities, boeken en vele andere dingen. Er zijn veel voordelen aan het sterilisatieproces met ethyleenoxide. Allereerst is het zeer effectief vanwege de hoge moleculaire stabiliteit van ethyleenoxidemoleculen. Dit vertaalt zich op zijn beurt in een diepere en effectievere penetratie van het te steriliseren materiaal. Het is belangrijk op te merken dat het effectief is bij lage temperaturen. Dit helpt thermische afbraak van de gesteriliseerde producten te voorkomen. Hoewel ethyleenoxidedampen giftig zijn, zijn producten die met deze verbinding zijn gesteriliseerd bovendien niet gevaarlijk voor de gebruikers ervan. Ethyleenoxide is een belangrijke grondstof met een breed scala aan toepassingen in de chemische verwerking. Het wordt onder meer gebruikt voor de productie van ethanolaminen en vetalcoholethoxylaten . Wordt het echter vooral gebruikt voor de productie van ethyleenglycolen , als resultaat van een reactie van ethyleenoxide eerst met een proton en daarna met een watermolecuul. Ethyleenoxidederivaten zijn ook industrieel belangrijk. Ze worden gebruikt bij de zuivering van aardgas om de corrosie te verminderen van componenten die worden gebruikt bij de olie- en gasverwerking en bij het terugwinnen van oliebronnen. Ethyleenoxide is een van de ingrediënten in stoffen die de olieproductie ondersteunen en beschermt eindproducten tegen bevriezing, wat resulteert in een efficiëntere energietransformatie. Ethyleenoxide en zijn derivaten zijn ook belangrijk in de landbouw. Ze worden gebruikt voor de productie van een breed scala aan actieve stoffen en inerte ingrediënten die worden gebruikt in insecticiden, pesticiden en herbiciden. Elk van deze ingrediënten komt tegemoet aan de specifieke behoeften van de landbouwproductie, helpt gewassen te beschermen en de gewasopbrengst te verhogen. Bij de verwerking van landbouwgewassen worden emulgatoren op basis van ethyleenoxide gebruikt om de scheiding van de oliefase van de waterfase te verbeteren, bijvoorbeeld bij de extractie van maïsolie in het bio-ethanolproductieproces. De olie kan vervolgens worden gebruikt in veevoer of voor de productie van biodiesel. Ethyleenoxide wordt ook gebruikt voor de productie van industrieel zetmeel uit landbouwproducten, een veelzijdige grondstof die in veel industrieën wordt gebruikt, waaronder papierkleefstoffen. In dierenklinieken wordt ethyleenoxide gebruikt voor het steriliseren van medische hulpmiddelen, behandelpakketten, trays en chirurgische instrumenten.

Poly(ethyleenoxide)

Ethyleenoxide ondergaat gemakkelijk een polymerisatiereactie die resulteert in macromoleculen die enkele specifieke eigenschappen vertonen. Afhankelijk van de methode en het molecuulgewicht van het verkregen polymeer hebben de resulterende stoffen verschillende eigenschappen en toepassingen. Hoogmoleculaire ethyleenoxidepolymeren worden in de vorm van poeder of fijne korrels verkregen door een suspensiepolymerisatieproces in aanwezigheid van katalysatoren. Hun kristallisatiegraad varieert van 92%tot 95%. Poly(ethyleenoxide) heeft een flexibele, wasachtige structuur. Het smeltpunt ligt tussen 65°C en 70°C. In vloeibare vorm vertoont het polymeer een onbeperkte oplosbaarheid in water. Dit houdt verband met de identieke grootte van de herhalende eenheden (mers) in de keten, evenals met hun neiging om waterstofbruggen te vormen. Poly(ethyleenoxide) is in veel industrieën erg populair. Het polymeer kan eenvoudig worden verwerkt door extrusie, spuitgieten, pregen of kalanderen. Materialen gemaakt van poly(ethyleenoxide), zoals draden en films, worden gekenmerkt door een hoge treksterkte en flexibiliteit. Bij een hoge luchtvochtigheid (meer dan zelfs 90%) verslechteren deze eigenschappen echter aanzienlijk. Poly(ethyleenoxide) is bestand tegen oliën en vetten. Ethyleenoxide met een hoog molecuulgewicht heeft goede coagulatie- en uitvlokkingseigenschappen. Het toont ook het vermogen aan om de hydrodynamische weerstand van waterige oplossingen te verminderen. Het ethyleenoxidepolymeer wordt voornamelijk gebruikt in de textielindustrie, waar het wordt gebruikt om stoffen te maken. In de verf- en lakindustrie is het een substraat met verdikkende eigenschappen dat wordt gebruikt voor de productie van emulsieverven. Het is zeer populair geworden in de voedingsindustrie. Poly(ethyleenoxide) zit in voedselverpakkingen.