คุณสมบัติและการใช้เอทิลีนไกลคอล

คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของเอทิลีนไกลคอล

เอทิลีนไกลคอล ที่มีสูตร CH ₂ OH ₂ หรือที่เรียกว่า 1,2-ethanediol เป็นสารประกอบอินทรีย์ยอดนิยม เอกสารข้อมูลความปลอดภัย ของเอทิลีนไกลคอลตลอดจนสารอื่นๆ เป็นแหล่งข้อมูลหลักเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของสารเหล่านี้ เอทิลีนไกลคอลเป็นส่วนประกอบหลักของสารป้องกันการแข็งตัวในระบบ HVAC และระบบยานยนต์ สูตรของไกลคอลแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเป็นของกลุ่มเคมีของไดไฮดรอกซีแอลกอฮอล์หรือที่เรียกว่า ไดออล ดังนั้นไกลคอลในฐานะแอลกอฮอล์จึงเป็นของเหลวไม่มีสีมีความหนืดสูงและมีรสหวาน นอกจากจะเข้ากันได้ดีกับน้ำแล้ว ยังละลายได้ดีใน อัลดีไฮด์ คีโตน และ กรดอะซิติก แต่จะไม่ละลายเลยในคาร์บอนเตตราคลอไรด์ การผลิตค่อนข้างถูก ข้อเสียคือการตกผลึกที่อุณหภูมิต่ำและมีความสามารถในการดูดซับความร้อนต่ำกว่า (เมื่อเทียบกับโพรพิลีนไกลคอล) (นั่นคือประมาณ 50%ของความจุความร้อนของน้ำ) เอทิลีนไกลคอลมีจุดเดือดสูง (197ᵒC) ในขณะที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ นี่เป็นเพราะความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งของโมเลกุลในสถานะของเหลวซึ่งเกิดจากการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน ในรูปแบบบริสุทธิ์ เอทิลีนไกลคอลจะแข็งตัวที่ประมาณ -13°C ในขณะที่เอทิลีนไกลคอล: ส่วนผสมของน้ำสามารถคงสภาพเป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่ามาก ตัวอย่างเช่น ส่วนผสมของน้ำ 40%และไกลคอล 60%สามารถทนอุณหภูมิได้ต่ำถึงประมาณ -37ᵒC ควรสังเกตว่าเอทิลีนไกลคอลสามารถผสมกับน้ำได้ทุกสัดส่วน นี่เป็นเพราะการมีกลุ่มไฮดรอกซิลสองกลุ่มอยู่ในโครงสร้าง เมื่อเรียกดูเอกสารหรือข้อเสนอของผู้ผลิต อาจพบคำว่าโมโนเอทิลีนไกลคอล (MEG) อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่าแท้จริงแล้วโมโนเอทิลีนไกลคอลและเอทิลีนไกลคอลเป็นสารชนิดเดียวกัน

เอทิลีนไกลคอล–การผลิต

เอทิลีนไกลคอลที่ผลิตในระดับอุตสาหกรรมผลิตโดยการไฮโดรไลซิสของเอทิลีนออกไซด์ที่ได้จากการออกซิเดชันของเอทิลีน การผลิตเอทิลีนออกไซด์ ในขั้นตอนแรกของการผลิตเอทิลีนไกลคอล เอทิลีนและออกซิเจนจะถูกนำเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์แบบหลายช่อง ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในเฟสก๊าซโดยมีเงินเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีอะลูมิเนียมออกไซด์ ปฏิกิริยานี้มีคายความร้อนสูงและปล่อยความร้อนออกมาจำนวนมาก การผลิตและการทำให้ เอทิลีนไกลคอล บริสุทธิ์ เอทิลีนออกไซด์ จะทำปฏิกิริยากับ CO ₂ เพื่อสร้างเอทิลีนคาร์บอเนต ซึ่งจากนั้นจะถูกไฮโดรไลซ์เป็นเอทิลีนไกลคอล ปฏิกิริยาทั้งสองดำเนินการในเฟสของเหลวโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรดที่เป็นเนื้อเดียวกัน กระแส CO ₂ จากขั้นตอนการทำปฏิกิริยาก่อนหน้านี้จะถูกรีไซเคิลไปยังเครื่องปฏิกรณ์เอทิลีนคาร์บอเนต จากนั้นเอทิลีนไกลคอลจะถูกทำให้บริสุทธิ์ในคอลัมน์การกลั่นสองคอลัมน์ โดยนำน้ำออกจากผลิตภัณฑ์ ตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกแยกออกและส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์แบบวงปิด

เอทิลีนไกลคอลและโพรพิลีนไกลคอล – ความแตกต่างพื้นฐาน

ความแตกต่างที่สำคัญประการหนึ่งระหว่างเอทิลีนไกลคอลและโพรพิลีนไกลคอลคือระดับความเป็นพิษ เอทิลีนไกลคอลเป็นพิษ และ โพรพิลีนไกลคอล ไม่ใช่ ในการใช้งานที่ความเป็นพิษไม่สำคัญ เอทิลีนไกลคอลมักเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับของเหลวถ่ายเทความร้อน ไม่ควรใช้เอทิลีนไกลคอลหากมีแนวโน้มที่จะถูกกลืนกินหรือสัมผัสกับอาหารหรือน้ำดื่มโดยไม่ได้ตั้งใจ ไม่ควรใช้ในระบบทำความร้อนหรือความเย็นในสถานที่ เช่น โรงงานแปรรูปอาหาร หรือสถานประกอบการอื่นๆ ที่ผลิตผลิตภัณฑ์สำหรับการบริโภค เมื่อต้องการความเป็นพิษต่ำ มักใช้โพรพิลีนไกลคอลเนื่องจากมีความเป็นพิษเฉียบพลันต่ำเมื่อรับประทาน ไกลคอลทั้งสองประเภทมีคุณสมบัติทางกายภาพแตกต่างกัน คุณสมบัติทางเคมีก็แตกต่างกันเช่นกัน เอทิลีนไกลคอลมีการใช้กันอย่างแพร่หลายโดยที่ประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญ และไม่มีการสัมผัสโดยตรงกับมนุษย์หรือสัตว์ เอทิลีนไกลคอลมีการถ่ายเทความร้อนและป้องกันน้ำค้างแข็งได้ดีเยี่ยม ไกลคอลความหนืดต่ำมีส่วนทำให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนดีเยี่ยม และคุณสมบัติการขนส่งมีมากกว่าโพรพิลีนไกลคอลที่อุณหภูมิต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโพรพิลีนไกลคอลมีความร้อนจำเพาะที่สูงกว่า จึงจำเป็นต้องหมุนเวียนเอทิลีนไกลคอลมากขึ้นเพื่อถ่ายโอนพลังงานในปริมาณเท่ากันกับที่โพรพิลีนไกลคอลทำ สารละลายโพรพิลีนไกลคอลมีความหนืดและจุดไหลสูงกว่าเอทิลีนไกลคอลภายใต้สภาวะเดียวกัน ประการแรก ที่อุณหภูมิต่ำกว่า โพรพิลีนไกลคอลจะมีประสิทธิภาพทางความร้อนน้อยกว่าเอทิลีนไกลคอล

เอทิลีนไกลคอล–การใช้งาน

เนื่องจากมีการใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ จึงควรถามตัวเองว่า: เอทิลีนไกลคอลคืออะไร และมีประโยชน์และคุณสมบัติของมันอย่างไร เอทิลีนไกลคอลถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมและการพาณิชย์หลายประเภท ผลิตภัณฑ์นี้ยังปรากฏในผลิตภัณฑ์ใช้ในครัวเรือนยอดนิยมหลายชนิด เช่น ผงซักฟอก เครื่องสำอาง สี และตัวทำละลายสำหรับ พลาสติก การใช้งานไกลคอลอื่นๆ คือ:

• การผลิต ใยแก้ว สำหรับผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น สกู๊ตเตอร์น้ำ อ่างอาบน้ำ และลูกโบว์ลิ่ง
• การผลิตหมึกสำหรับปากกาและหมึกชนิดอื่นๆ เอทิลีนไกลคอลจะเพิ่มความหนืดของหมึกและลดโอกาสที่จะระเหยออกไป
• ตัวพาความร้อนของเหลว เช่น สารหล่อเย็นทางอุตสาหกรรมสำหรับเครื่องอัดแก๊ส ระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และระบบปรับอากาศ รวมถึงลานสเก็ตน้ำแข็ง เอทิลีนไกลคอลให้คุณสมบัติของสารหล่อเย็นทางอุตสาหกรรมที่ช่วยให้ไหลผ่านระบบทำความเย็นและทนทานต่ออุณหภูมิที่สูงเกินไป

เอทิลีนไกลคอลในสารหล่อเย็น

เนื่องจาก คุณสมบัติของมัน เอทิลีนไกลคอล (นอกเหนือจากโพรพิลีนไกลคอล) จึงเป็นส่วนประกอบยอดนิยมของสารหล่อเย็นสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน หน้าที่หลักของสารหล่อเย็นคือการรวบรวมพลังงานความร้อนจากเครื่องยนต์อย่างมีประสิทธิภาพและกระจายผ่านหม้อน้ำสู่สิ่งแวดล้อม สารหล่อเย็นจึงช่วยป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์เป็นน้ำแข็งในฤดูหนาว และในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นสารหล่อเย็นที่อุณหภูมิสูงในฤดูร้อน นอกเหนือจากการระบายความร้อนออกจากเครื่องยนต์แล้ว สารหล่อเย็นยังต้องทำหน้าที่ที่สำคัญไม่น้อยไปกว่ากัน เช่น:

• การป้องกันการแช่แข็ง – เอทิลีนไกลคอลซึ่งเป็นส่วนประกอบของสารป้องกันการแข็งตัวมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้น รวมถึงความหนืดแบบไดนามิกที่ลดลงและการนำความร้อนที่สูงขึ้น
• ป้องกันการเกิดโพรงอากาศ – สารหล่อเย็นสร้างชั้นป้องกันที่มีประสิทธิภาพต่อการแช่แข็ง การเดือด และการเกิดโพรงอากาศ ป้องกันการก่อตัวของหลุมโพรงอากาศ
• การป้องกันการกัดกร่อนขององค์ประกอบต่าง ๆ ของเครื่องยนต์และระบบทำความเย็นทั้งหมด – สามารถทำได้ด้วยเนื้อหาของ สารยับยั้งการกัดกร่อน ที่เสริมฤทธิ์กันซึ่งปกป้องโลหะซึ่งมักใช้ในระบบประเภทนี้ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานและประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง
• ป้องกันการเกิดและการสะสมของสิ่งสกปรกในระบบ

เอทิลีนไกลคอลซึ่งเป็นส่วนประกอบของสารป้องกันการแข็งตัวได้ปรับปรุงคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อน รวมถึงความหนืดแบบไดนามิกที่ลดลงและการนำความร้อนที่สูงขึ้น ของเหลวที่มีเอทิลีนไกลคอลเป็นส่วนประกอบหลักสามารถนำไปใช้ในการติดตั้งที่ทำจากโลหะและโลหะผสม เช่น ทองแดง ทองเหลือง เหล็ก เหล็กหล่อ หรือ อะลูมิเนียม สามารถใช้ซีลทั่วไปทั้งหมดได้โดยไม่มีปัญหาใดๆ ในระบบทำความเย็นดังกล่าว อนาคตของสารหล่อเย็น ปัจจัยต่างๆ เช่น ความต้องการยานพาหนะสมรรถนะสูงที่เพิ่มขึ้น และการใช้สารเติมแต่งไฮเทคคุณภาพสูงที่เพิ่มขึ้น ช่วยเสริมการพัฒนาตลาดสารป้องกันการแข็งตัวของยานยนต์ทั่วโลก อย่างไรก็ตาม ความผันผวนของราคาวัตถุดิบ (น้ำมันดิบ) และความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ ค่อนข้างขัดขวางการพัฒนาของภาคส่วนนี้ ความพร้อมของสารทำความเย็นและสารป้องกันการแข็งตัวทางเทคโนโลยีชีวภาพที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมจะช่วยเสริมการพัฒนาตลาดสารป้องกันการแข็งตัวของยานยนต์ในอนาคตอันใกล้นี้อย่างแน่นอน และเพิ่มคุณภาพของสารที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน กลุ่ม PCC จำหน่ายเอทิลีนไกลคอล (CAS 9005-07-6) เอทิลีนไกลคอลที่มีอยู่ทำหน้าที่เป็น อิมัลซิไฟเออร์ และ น้ำมันหล่อลื่น โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยานยนต์ เป็นส่วนประกอบที่ดีเยี่ยมสำหรับการผลิตสารหล่อเย็นที่มีความต้องการพิเศษ

อันตรายของเอทิลีนไกลคอล

เอทิลีนไกลคอลเป็นพิษต่อมนุษย์และก่อให้เกิดปัญหาทางสรีรวิทยาหลายประการ ซึ่งรวมถึงการเสียชีวิต (ศูนย์ควบคุมโรคประเมินปริมาณรังสีที่ทำให้เสียชีวิตได้ระหว่าง 1,400 ถึง 1,600 มก./กก.) มันถูกดูดซึมผ่านผิวหนัง (ทางผิวหนัง) ระบบทางเดินหายใจและระบบทางเดินอาหารในร่างกายมนุษย์ ดังนั้นจึงไม่ควรใช้เอทิลีนไกลคอลในการใช้งานที่อาจเกิดการปนเปื้อนในน้ำดื่ม ไม่ควรใช้ในระบบทำความร้อนหรือความเย็นในสถานที่ เช่น โรงงานแปรรูปอาหาร หรือโรงงานอื่นๆ ที่ผลิตผลิตภัณฑ์เพื่อการบริโภค ไอของเอทิลีนไกลคอลอาจทำให้หมดสติได้ และเมื่อมีความเข้มข้นต่ำ จะทำให้เกิดการระคายเคืองที่จมูกและลำคอ ผลกระทบที่ร้ายแรงกว่านั้นคือผลของการกินเอทิลีนไกลคอล ความเป็นพิษส่วนใหญ่เกิดจากการสะสมของสารที่เป็นพิษ เอทิลีนไกลคอลมีผลอย่างมากต่อระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) มีผลเฉียบพลันคล้ายกับเอทานอล ผลต่อระบบประสาทส่วนกลางจะมีชัยในชั่วโมงแรกหลังการสัมผัส การรับประทานเอทิลีนไกลคอลโดยไม่ได้รับการวินิจฉัยหรือไม่ได้รับการรักษาสามารถนำไปสู่การบาดเจ็บทางร่างกายอย่างรุนแรงและถึงขั้นเสียชีวิตได้

เอทิลีนไกลคอล – คำถามที่พบบ่อย

1. เอทิลีนไกลคอลสามารถผสมกับโพรพิลีนไกลคอลได้หรือไม่?

เจ้าของรถทุกคนแสวงหาคำตอบสำหรับคำถามนี้ที่สงสัยว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะผสมสารหล่อเย็นที่มีไกลคอลต่างกัน มันไม่ควรทำ ในกรณีของเอทิลีนไกลคอลและโพรพิลีนไกลคอล ความแตกต่างที่สำคัญคือความหนาแน่นของสารเหล่านี้ ในทางปฏิบัติ การวัดความต้านทานการแข็งตัวของของเหลวเป็นเรื่องยาก และอาจส่งผลให้เกิดปัญหาได้ในช่วงฤดูหนาว

2. วิธีแยกแยะเอทิลีนไกลคอลจากโพรพิลีนไกลคอล?

มีวิธีการที่สามารถแยกแยะไกลคอลทั้งสองนี้ได้ ใช้ความแตกต่างในคุณสมบัติทางกายภาพ ความหนาแน่นจำเพาะ และดัชนีการหักเหของแสงระหว่างเอทิลีนและโพรพิลีนไกลคอล อย่างหลังเป็นพารามิเตอร์ที่มีประโยชน์มากในการพิจารณาว่าเรากำลังเผชิญกับความสัมพันธ์แบบใด สารสองสามหยดจะถูกวางบนปริซึมของอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่าเครื่องวัดการหักเหของแสง และอ่านดัชนีการหักเหของแสงเพื่อให้สามารถระบุได้

3. เอทิลีนไกลคอลแตกต่างจากกลีเซอรอลอย่างไร?

สารประกอบทั้งสองอยู่ในกลุ่มสารเคมีเดียวกัน ได้แก่ แอลกอฮอล์ ต่างกันในปริมาณของหมู่ -OH ไฮดรอกซิลในโมเลกุล กลีเซอรอลเป็นอนุพันธ์ของโพรเพน (โพรเพนไตรออล) ในขณะที่เอทิลีนไกลคอลเป็นอนุพันธ์ของอีเทน (เอเทนไดออล) ในสารละลายที่เป็นน้ำ จุดเยือกแข็งจะลดลงและเพิ่มจุดเดือดด้วย การมีกลีเซอรอลและเอทิลีนไกลคอลให้เลือกจึงควรพิจารณาใช้อย่างแรกเพราะปลอดภัยกว่าในการใช้งาน ผลกระทบด้านลบต่อสิ่งแวดล้อมก็น้อยลงเช่นกัน

4. เอทิลีนไกลคอลสามารถซื้อได้ที่ไหน?

เอทิลีนไกลคอลสามารถหาซื้อได้ง่ายใน ร้านค้าเคมีภัณฑ์หรือผู้ค้าส่ง ราคาของสารนี้อยู่ในช่วงค่อนข้างกว้าง ควรให้ความสนใจกับการซื้อสินค้าที่มีคุณภาพสูงสุด เอทิลีนไกลคอลยังรวมอยู่ในกลุ่มรีเอเจนต์ที่นำเสนอโดย PCC Group (หมายเลข CAS 9005-07-6)

5. พิษเอทิลีนไกลคอล – มีอาการอย่างไร?

พิษของเอทิลีนไกลคอลมักมีลักษณะคล้ายกับภาวะมึนเมาของแอลกอฮอล์ มีการเคลื่อนไหวไม่ต่อเนื่องกันอย่างเห็นได้ชัด, อาการง่วงนอน, หายใจเร็ว, ความดันโลหิตเพิ่มขึ้นและในบางกรณีมีอาการชัก ไม่สามารถประเมินพิษของเอทิลีนไกลคอลต่ำเกินไป หลังจากผ่านไป 24 ชั่วโมง อาการแรกของภาวะไตวายจะปรากฏขึ้น การเป็นพิษทำให้ระบบไหลเวียนโลหิตล้มเหลวและทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อระบบประสาทส่วนกลาง

6. วิธีแยกแยะเอทิลีนไกลคอลจากกลูโคส?

เราสามารถแยกแยะสารประกอบทั้งสองนี้ได้ด้วยการทดสอบ Trommer ที่ได้รับความนิยม กลูโคสอยู่ในกลุ่มที่เรียกว่าอัลโดส ซึ่งจะจัดเป็นอัลดีไฮด์ เป็นที่ทราบกันว่าอัลดีไฮด์ผ่านการทดสอบทรอมเมอร์ ในขณะที่ไดออล (เช่น เอทิลีนไกลคอล) ไม่ผ่าน การทดลองทั้งหมดขึ้นอยู่กับการรีดักชัน (โดยใช้สารที่ทดสอบ) ของทองแดงสีน้ำเงิน (II) ไฮดรอกไซด์ CuOH ₂ เป็นทองแดงสีอิฐ (I) ออกไซด์ Cu ₂ O ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง