Етиленоксид

Характеристики та властивості

Оксид етилену — безбарвний газ із різким запахом . Нижче 10°C це рідина . Його структура містить два атоми вуглецю, чотири атоми водню та один атом кисню . Молекула цієї сполуки має форму трикутника . Враховуючи таку специфічну молекулярну структуру, етиленоксид класифікують у групі циклічних простих ефірів, широко відомих як епоксиди. Сполука являє собою газ, який легко розчиняється у воді. Він реактивний, тобто дуже легко реагує з іншими хімічними сполуками. Пари етиленоксиду дуже токсичні. Це одна із сполук, для якої визначені гранично допустимі концентрації в повітрі, безпечні для людини. Крім того, рідкий етиленоксид викликає сильні опіки в присутності вологи. Слід також пам’ятати, що суміші парів етиленоксиду з повітрям вибухонебезпечні в широкому діапазоні концентрацій від 3 до 100 відсотків. Оксид етилену отримують шляхом прямої реакції окислення етилену. Етилен — найпростіший ненасичений вуглеводень, класифікований як алкен. Його молекула складається з двох атомів вуглецю, з’єднаних подвійним зв’язком, і чотирьох атомів водню. Подвійний зв’язок дуже нестійкий і може легко розірватися. Саме тому молекули, що містять у своїй структурі подвійні або потрійні зв’язки, набагато більш схильні до реакції з іншими хімічними сполуками, порівняно, наприклад, з алканами , у яких усі атоми пов’язані один з одним одинарними сигма-зв’язками. Це змушує етилен легко реагувати з молекулою кисню. За певних умов реакції подвійний зв’язок в етилені розривається, і сполука приймає атом кисню, не віддаючи своїх атомів водню. Щоб цей процес відбувався з необхідною ефективністю в промислових масштабах, необхідно використовувати срібно-платиновий каталізатор. Реакція, під час якої утворюється етиленоксид, є високотемпературним процесом, оскільки відбувається в діапазоні температур від 200°C до 300°C. Оксид етилену також можна отримати реакцією етилену з хлором і водою.

Додатки

Невелика кількість промислово виробленого етиленоксиду використовується для стерилізації, фумігації та боротьби з комахами. Для цього застосування продукт використовується в газоподібній формі, також у поєднанні з іншими речовинами (у вигляді газової суміші), такими як азот, вуглекислий газ або дихлорфторметан. Оксид етилену використовується для стерилізації медичного обладнання, упаковки, продуктів харчування, ліків, музейних експонатів, книг і багато іншого. Процес стерилізації з використанням етиленоксиду має багато переваг. Перш за все, він дуже ефективний через високу молекулярну стабільність молекул етиленоксиду. Це, у свою чергу, призводить до глибшого й ефективнішого проникнення матеріалу, що стерилізується. Важливо відзначити, що він ефективний при низьких температурах. Це допомагає запобігти термічній деструкції стерилізованих продуктів. Крім того, хоча пари етиленоксиду є токсичними, продукти, стерилізовані цією сполукою, не небезпечні для користувачів. Оксид етилену є важливою сировиною з широким спектром застосування в хімічній переробці. Він використовується для виробництва етаноламінів і етоксилатів жирних спиртів , серед іншого. Однак він в основному використовується для виробництва етиленгліколів в результаті реакції етиленоксиду спочатку з протоном, а потім з молекулою води. Промислове значення мають також похідні окису етилену. Вони використовуються в очищенні природного газу, щоб зменшити корозію компонентів, які використовуються в переробці нафти і газу , а також у рекультивації нафтових свердловин. Оксид етилену є одним із інгредієнтів речовин, що підтримують виробництво нафти, і він захищає готову продукцію від замерзання, що призводить до більш ефективного перетворення енергії. Оксид етилену та його похідні також важливі в сільському господарстві. Вони використовуються для виробництва широкого спектру активних речовин і інертних інгредієнтів, які використовуються в інсектицидах, пестицидах і гербіцидах. Кожен із цих інгредієнтів відповідає особливим потребам сільськогосподарського виробництва, допомагаючи захистити посіви та підвищити врожайність. У переробці сільськогосподарських культур емульгатори на основі етиленоксиду використовуються для покращення відділення масляної фази від водної, наприклад, при екстракції кукурудзяної олії в процесі виробництва біоетанолу. Потім олію можна використовувати для годування тварин або для виробництва біодизеля. Оксид етилену також використовується для виробництва промислового крохмалю з сільськогосподарської продукції, який є універсальною сировиною, що використовується в багатьох галузях промисловості, включаючи клеї для паперу. У ветеринарних клініках етиленоксид використовується для стерилізації медичних виробів, процедурних пакетів, лотків і хірургічних інструментів.

Полі(етиленоксид)

Етиленоксид легко вступає в реакцію полімеризації , в результаті якої макромолекули демонструють певні властивості. Залежно від методу та молекулярної маси отриманого полімеру отримані речовини мають різні властивості та застосування. Високомолекулярні полімери етиленоксиду отримують у вигляді порошку або дрібних гранул шляхом суспензійної полімеризації в присутності каталізаторів. Ступінь їх кристалізації коливається від 92%до 95%. Полі(етиленоксид) має гнучку, воскоподібну структуру. Його температура плавлення коливається від 65°C до 70°C. У рідкому вигляді полімер демонструє необмежену розчинність у воді. Це пов’язано з однаковими розмірами повторюваних одиниць (мерів) у ланцюзі, а також з їх схильністю до утворення водневих зв’язків. Полі(етиленоксид) дуже популярний у багатьох галузях промисловості. Полімер можна легко обробити шляхом екструзії, лиття під тиском, тиснення або каландрування. Матеріали з полі(етиленоксиду), такі як нитки і плівки, характеризуються високою міцністю на розрив і гнучкістю. Однак при високій вологості (більше навіть 90%) ці властивості значно погіршуються. Полі(етиленоксид) стійкий до масел і жирів. Високомолекулярний етиленоксид має хороші властивості коагуляції та флокуляції. Він також демонструє здатність зменшувати гідродинамічний опір водних розчинів. Полімер етиленоксиду в основному використовується в текстильній промисловості, де він використовується для виготовлення тканин. У лакофарбовій промисловості це субстрат із властивостями загущення, який використовується для виробництва емульсійних фарб. Він набув широкого поширення в харчовій промисловості. Полі(етиленоксид) міститься в харчовій упаковці.