Diferențele dintre propilenglicol și etilenglicol

Propilenglicolul (PG) și etilenglicolul (EG) arată aproape interschimbabile. Ambele sunt lichide incolore, ușor vâscoase, cu un gust slab dulceag. Ambele sunt complet miscibile cu apa și ambele funcționează ca solvenți și depresori-punctului de îngheț. Ele apar în multe dintre aceleași aplicații: antigel, fluide de degivrare, sisteme de transfer de căldură-, sinteza poliesterului.

Singurul lucru care îi separă cu adevărat este toxicitatea. EG este toxic acut și un toxic confirmat pentru dezvoltare conform California Prop 65. PG este în general recunoscut ca sigur (GRAS) de FDA pentru uz alimentar, cu o DL50 orală în jur de 20 g/kg, ceea ce îl plasează în aproximativ aceeași clasă de toxicitate ca și sarea de masă. Țineți cont de aceste două fapte și restul acestei comparații se va aplica.

Chimia este suficient de asemănătoare încât alegerea nu se reduce aproape niciodată la performanță. Este vorba în principal despre unde va ajunge materialul și cine ar putea intra în contact cu el. Acest articol prezintă chimia, proprietățile, aplicațiile, profilul de siguranță, condițiile de depozitare și amprenta de mediu a fiecărui compus, una lângă alta.

1. Identitatea chimică dintr-o privire

Ambii compuși sunt dioli vicinali, ceea ce înseamnă că cele două grupări hidroxil se află pe atomi de carbon adiacenți. Acest detaliu structural este ceea ce le conferă comportamentul similar al solvenților. Diferențele (un carbon suplimentar în PG, plus alcoolul secundar asimetric) determină diferențele de proprietăți fizice, metabolism și toxicitate care apar mai târziu în acest articol.

2. Proprietăți fizice

Cei doi glicoli au cele mai multe proprietăți fizice, deoarece arhitecturile lor moleculare sunt atât de asemănătoare. Totuși, diferențele care contează sunt reale și conduc o mare parte a deciziilor-cazurilor de utilizare.

Dezbatere practică: EG are o vâscozitate mai bună, o conductivitate termică mai bună și un cost mai mic pe unitatea de depresiune-punctului de îngheț. PG are avantaj pentru lucrul la temperatură joasă-(orice lucru sub -20 de grade) și pentru orice aplicație reglementată de reglementările alimentare sau farmaceutice.

3. Comportament chimic și reactivitate

Ambii glicoli se comportă ca solvenți protici polari. Ele dizolvă o gamă largă de compuși organici polari și moderat polari, acceptă legături de hidrogen și acționează ca plastifianți blândi. De asemenea, au cea mai mare parte a chimiei din aval:

• Esterificarea cu acizi carboxilici dă mono{0}} și di-esteri. Esterii PG, în special cu acizii grași, sunt emulgatori obișnuiți-de calitate alimentară. Esterificarea EG cu acid tereftalic este modul în care se face PET.
• Eterificarea cu alcooli dă eteri de glicol (PGME, EGME și alții), utilizați ca solvenți coalescenți în acoperiri și cerneluri de imprimare.
• La depozitare trebuie evitată oxidarea cu oxidanți puternici (cromați, acid azotic, perclorați).
• Descompunerea termică peste aproximativ 300 de grade produce vapori inflamabili și fum acre (acetaldehidă, acid acetic, CO).

Incompatibilități comune: oxidanți puternici, agenți reducători puternici, izocianați, acid clorosulfonic, hipoclorit de sodiu.

4. Aplicații

4.1 Principalele utilizări ale propilenglicolului

1. Mâncare (E-numărul E1520). Umectant în produse de panificație, purtător de aromă în băuturi, plastifiant în gumă de mestecat. Aprobat de FDA în conformitate cu 21 CFR 184.1666, de EFSA și de JECFA.
2. Produse farmaceutice (grad USP / EP). Excipient în formulări orale, topice și injectabile, de asemenea, un solvent purtător pentru API-insolubile în apă. PG în sine este un ingredient activ în unele medicamente (se prezintă ca un diluant pentru nitroglicerină, de exemplu).
3. Cosmetice și îngrijire personală. Crema hidratanta in lotiuni, sampoane, deodorante; solvent pentru parfumuri.
4. E-lichide de țigară/vaporizare. Baza dominantă pentru soluțiile de nicotină. Se comportă bine aroma și oferă o lovitură mai fină a gâtului decât glicerolul.
5. Antigel-de contact cu alimente și antigeluri. Fabrici de lapte, fabrici de bere, linii de apă potabilă, oriunde este posibil contactul uman accidental.
6. Fumul de scenă și ceața de teatru. Vaporizat pentru a face un aerosol cu-iritare scăzută pentru concerte, decoruri de filmare și antrenament-foc.
7. Rășini poliesterice nesaturate. Un bloc de construcție pentru compozite marine și de construcții.
8. Hrana pentru animale de companie si hrana pentru animale. Reținerea umidității și palatabilitatea.

4.2 Principalele utilizări ale etilenglicolului

1. Antigel auto și lichid de răcire a motorului. Aproximativ jumătate din cererea globală de EG merge aici. De obicei, se amestecă 50/50 cu apă plus un pachet-inhibitor de coroziune.
2. Fibră de poliester și rășină PET. Cea mai mare aplicație unică, mai mult de 60% din cererea totală. PET-ul ajunge în sticle, textile și folii de ambalare.
3. Fluide industriale de transfer de căldură{0}. HVAC, racire proces, bucle geotermale, colectoare solare termice, patinoare.
4. Lichide de degivrare. Piste aeroportuare, avioane, sisteme rutiere. Adesea amestecat cu PG lângă terminale pentru a reduce riscul de toxicitate.
5. Hidraulice și lichide de frână. De obicei, ca o componentă glicol-eterică.
6. Intermediar chimic. Acid oxalic, eteri de glicol, morfolină, 1,4-dioxan.
7. Cerneluri de imprimare, coloranți, produse chimice pentru piele. Purtător de solvent.
8. Explozivi și muniție. Agent gelatinizant pentru nitroceluloză.

4.3 Acolo unde alegerea contează de fapt

Trei zone care se suprapun sunt cele în care tind să apară greșeli:

• Antigel și antigeluri. PG aparține zonelor-de contact cu alimentele sau zonelor sensibile pentru mediu. EG este implicit industrial.
• Fluide de transfer de căldură{0}. De exemplu, când toxicitatea este controlată și costul contează. PG atunci când scurgerile ar putea ajunge la alimente, apă potabilă sau spații publice.
• Rășini poliesterice. EG domină PET. PG apare numai în poliesteri nesaturați de specialitate.

5. Siguranță și toxicitate

Toxicologia este cea care separă aceste două materiale. Chiar și atunci când chimia spune „interschimbabil”, profilul de siguranță, de obicei, nu.

5.1 Propilenglicol

Toxicitate orală acută (DL50, șobolan): aproximativ 20.000 mg/kg. Clasificată drept „practic ne-toxică”.

• Statut FDA: GRAS pentru alimente (21 CFR 184.1666).
• Soarta metabolică: metabolizată de alcool dehidrogenază în acid lactic și acid piruvic, ambii intermediari normali ai metabolismului carbohidraților. S-a curățat rapid.
• Iritarea pielii și a ochilor: ușoară. Nu este un sensibilizant la concentrațiile de utilizare tipice.
• Inhalare: pericol scăzut. Concentrațiile mari de aerosoli pot irita ușor tractul respirator.
• Utilizare terapeutică: ingredient activ sau excipient în multe medicamente orale, topice și injectabile aprobate de FDA-.
• Preocupări privind-dozele repetate: dozele foarte mari, peste aproximativ 1 g/kg/zi pe cale orală, pot provoca acidoză lactică la persoanele susceptibile. Rar și cu mult peste expunerea industrială tipică.

5.2 Etilen glicol

• Toxicitate orală acută (DL50, șobolan): aproximativ 4700 până la 7712 mg/kg, în funcție de studiu.
• Doza letală pentru om: estimată la 1,4 până la 1,6 ml/kg greutate corporală. Pentru un adult, aproximativ 100 ml. Pentru un copil mic, aproximativ 10 ml sunt suficiente.
• Calea metabolică: oxidată de alcool dehidrogenază la glicolaldehidă, apoi la acid glicolic, acid glioxilic și în final acid oxalic. Oxalatul precipită sub formă de cristale de oxalat de calciu în tubii renali și provoacă insuficiență renală acută în decurs de 24 până la 72 de ore de la ingestie.
• Simptome acute (30 minute până la 12 ore după ingestie): greață, vărsături, dureri abdominale, tulburări de vorbire, ataxie, nistagmus, acidoză metabolică, hipocalcemie (o consecință a precipitării oxalatului de calciu). Cazurile severe evoluează spre convulsii, comă și deces.
• Antidot specific: fomepizol (4-metilpirazol) sau etanol. Ambele blochează alcool dehidrogenaza și previn formarea metaboliților toxici. Cazurile severe necesită și hemodializă.
• Absorbția cutanată: semnificativă. EG pătrunde ușor în piele. Contactul prelungit sau repetat cu îmbrăcămintea sau mănușile contaminate poate provoca toxicitate sistemică.
• Limite de expunere prin inhalare: plafon OSHA 50 ppm (125 mg/m³). ACGIH TLV-TWA 25 ppm (fracție de vapori). NIOSH REL, de asemenea, 25 ppm.
• Gust dulce: un factor de risc major pentru ingerarea accidentală de către copii, animale de companie și animale sălbatice.
• Clasificare GHS: Toxicitate acută Categoria 4 (oral, H302); Toxicitate specifică pentru organele țintă, expunere repetată, Categoria 2 (H373).
• Toxicitate pentru reproducere: listat în conformitate cu Propunerea California 65 ca toxic pentru dezvoltare din iunie 2014.

5.3 Toxicitatea dintr-o privire

6. Depozitare și manipulare

6.1 Propilenglicol

• Recipiente recomandate: oțel inoxidabil (304/316), oțel carbon cu căptușeală epoxidică, plastic HDPE, aluminiu numai pe termen scurt.
• Temperatura de depozitare: 10 până la 35 de grade este idealul practic. PG se răcește, astfel încât poate rămâne lichid cu mult sub punctul său de îngheț nominal. Înghețarea nu dăunează produsului, dar mărește volumul cu aproximativ 1,5%, așa că lăsați umplerea.
• Protecție la umiditate: critică. PG este higroscopic și va trage apa din aerul umed, diluând concentrația și schimbând punctul de îngheț. Păstrați recipientele bine închise. Învelirea cu azot merită pentru depozitarea în vrac.
• Perioada de valabilitate: 24 luni în ambalajul original sigilat, 12 luni după deschidere.
• Incompatibilități: oxidanți puternici (perclorati, dicromați, acid azotic concentrat), agenți reducători puternici, izocianați.
• EIP pentru manipulare de rutină: mănuși de nitril, ochelari de protecție, halat de laborator. Igiena industrială standard este suficientă.

6.2 Etilen glicol

• Recipiente recomandate: oțel inoxidabil, oțel carbon, butoaie de oțel căptușite, HDPE. Evitați aluminiul gol; EG reacționează cu aluminiul în timp, în special cu căldură, și generează hidrogen gazos.
• Temperatura de depozitare: 10 până la 40 de grade. Punctul de îngheț este de -12,9 grade. Frozen EG mărește volumul cu aproximativ 1,6%, așa că lăsați cel puțin 10% umplutură în butoaiele depozitate în depozite neîncălzite în climă rece.
• Protecție la umiditate: mai puțin critică decât cu PG, dar totuși necesară pentru a păstra intactă puritatea.
• Perioada de valabilitate: 24 luni sigilat, 12 luni odată deschis.
• Incompatibilități: oxidanți puternici, acizi tari, hipoclorit de sodiu, acid clorosulfonic, oleum. Va coroda oțelul carbon simplu la temperaturi ridicate.
• EIP pentru manipulare de rutină: mănuși din nitril sau din neopren cu o grosime de cel puțin 8 mil (EG pătrunde în nitril subțire), ochelari de protecție împotriva stropilor, șorț chimic, încălțăminte rezistentă la substanțe chimice-închise-. Protecție respiratorie dacă ventilația este inadecvată.
• Răspunsul la scurgeri: nu utilizați rumeguș sau alți absorbanți combustibili.Conține cu un absorbant inert, cum ar fi nisip, vermiculit sau perlit. Spălați reziduurile cu multă apă și împiedicați pătrunderea în canalizare, în apele de suprafață sau subterane.
• Izolare secundară: necesară pentru depozitarea în vrac în conformitate cu majoritatea reglementărilor de mediu (40 CFR 264.175 în SUA, Directiva UE 96/82/EC).

7. Impactul asupra mediului

7.1 Biodegradabilitate

PG este ușor biodegradabil. Testele OECD 301B și 301F arată o evoluție de peste 70% BOD/CO₂ în 28 de zile în condiții aerobe. Biodegradarea anaerobă este, de asemenea, documentată.

EG este, de asemenea, ușor biodegradabil. Evoluția CO₂ OCDE 301B depășește 90% în 28 de zile. Calea de degradare (glicolaldehidă la acid glicolic la CO₂) este bine caracterizată.

7.2 Toxicitate acvatică

PG: CL50 pentru Pimephales promelas (96 h) este peste 46.500 mg/L, ceea ce este considerat practic ne-toxic pentru pești. EC50 pentru Daphnia magna (48 h) este peste 43.500 mg/L.

De exemplu: CL50 pentru Pimephales promelas (96 h) variază de la 18.000 până la aproximativ 100 mg/L în cadrul studiilor. Acest lucru îl plasează în găleata „nu este toxic acut” conform criteriilor standard, dar ingerarea de către animale sălbatice, animale de companie și păsări este încă o preocupare reală-în lume. EC50 pentru Daphnia magna (48 h) este de aproximativ 46.000 mg/L.

7.3 Bioacumulare

Ambii compuși au un log Kow în jur de -1,4 până la -1,9, lipofilitate foarte scăzută. Nu se preconizează bioacumulare în rețelele trofice acvatice sau terestre.

7.4 Amprenta de carbon (de la leagăn-la-poartă, orientativ)

Gradele bio-a ambilor compuși sunt disponibile comercial de la furnizorii importanți. Au redus amprenta de carbon cu 40 până la 60%, dar costă aproximativ 1,5 până la 2,5 ori mai mult decât echivalentele petrochimice.

7.5 Statutul de reglementare

8. Rezumat-alăturat-

9. Cum să decideți între PG și EG

Rareori decizia se referă la performanță. Ambii glicoli sunt solvenți excelenți și depresori-punctului de îngheț. Decizia se referă aproape întotdeauna la constrângerile de reglementare, de siguranță și de-utilizare finală.

• Dacă lichidul poate intra în contact cu alimente, băuturi, produse farmaceutice, cosmetice sau apă potabilă, alegeți PG. Nu există un substitut acceptabil pentru propilenglicol în aceste aplicații.
• Dacă aplicația este auto, transfer de căldură industrial la scară mare-sau sinteza poliesterului, EG este implicit economic, cu controale inginerești adecvate pentru toxicitate.
• Dacă aplicația implică un potențial contact uman, animale de companie, animale sălbatice sau zone sensibile din punct de vedere ecologic, PG este alegerea potrivită, chiar și la un cost mai mare.
• Dacă aplicația este pur industrială și bazată pe cost-(răcire cu buclă-închisă într-o fabrică chimică, de exemplu), EG funcționează, cu controale secundare adecvate de izolare și eliminare.
• Dacă aveți nevoie de un punct de îngheț sub -20 de grade , PG câștigă, deoarece EG pur îngheață la -12,9 grade . Amestecurile EG-apă pot scădea, dar au nevoie de control și verificare atentă a raportului.

10. Întrebări frecvente

Care este principala diferență dintre propilen glicol și etilen glicol?

Toxicitate. PG este GRAS pentru contactul cu alimentele, cu o DL50 orală în jur de 20.000 mg/kg. EG este toxic acut, cu o doză letală pentru om în jur de 1,4 ml/kg greutate corporală și este necesar un antidot specific (fomepizol sau etanol) dacă cineva este otrăvit.

Pot folosi etilenglicol într-un sistem alimentar-?

Nu. EG nu este aprobat pentru contactul cu alimente în conformitate cu FDA 21 CFR, EFSA sau majoritatea reglementărilor naționale-de siguranță alimentară. Doar gradul PG, USP sau FCC ar trebui să apară în orice sistem cu potențial contact cu alimentele sau cu apa potabilă-.

Este propilenglicolul biodegradabil?

Da. PG este ușor biodegradabil atât în ​​condiții aerobe, cât și anaerobe, atingând o eliminare de peste 70% BOD/CO₂ în 28 de zile, conform testelor OCDE 301.

De ce se folosește etilenglicolul în antigelul auto dacă este atât de toxic?

EG are cea mai bună combinație de costuri reduse, viscozitate scăzută, punct de fierbere ridicat și proprietăți bune de transfer de căldură{0}}. Sistemele auto sunt proiectate ca circuite închise cu eliminare adecvată, dar scurgerile și eliminarea necorespunzătoare creează riscuri continue pentru mediu și siguranță, acesta fiind unul dintre motivele pentru care PG este din ce în ce mai utilizat în manipularea alimentelor-și în aplicații sensibile pentru mediu.

Se pot amesteca propilenglicolul și etilenglicolul?

Sunt miscibili chimic, dar amestecarea lor nu este o idee bună. Amestecul nu s-ar califica pentru certificarea-alimentară, iar toxicitatea amestecului este dominată de componenta EG. Nu există niciun motiv industrial pentru a le combina.

Care glicol are un punct de îngheț mai mic?

PG, cu mult. Punctul de îngheț al PG este de -59 grade , față de -12,9 grade pentru EG pur. Amestecurile EG-apă pot atinge puncte de îngheț mai mici (până la aproximativ -50 de grade la aproximativ 60% EG), dar asta necesită un control atent al raportului și verificarea punctului de îngheț.

Ce calitate de propilenglicol ar trebui să folosesc pentru aplicații alimentare?

Clasa USP (Farmacopeea Statelor Unite) sau gradul FCC (Codexul produselor chimice alimentare). Ambele îndeplinesc limite stricte privind metalele grele, solvenții reziduali și contaminarea microbiană.

Ce calitate de etilenglicol ar trebui să folosesc pentru lichidele de răcire industriale?

MEG de grad industrial-(puritate de cel puțin 99,5%) pentru sistemele industriale de transfer de căldură-în buclă închisă sau antigel-grad EG cu un pachet de inhibitor de coroziune-pre{-amestecat pentru lucrări de automobile.

Este acest articol un înlocuitor pentru Fișa cu date de securitate a furnizorului?

Nu. Cifrele de aici provin din surse de reglementare disponibile public și sunt menite să fie o comparație generală, nu un substitut-pentru FDS de la furnizorul dvs. Verificați întotdeauna FDS-ul curent pentru produsul și gradul specific înainte de manipulare, depozitare sau aruncare a oricărui compus.

11. Concluzie

PG și EG sunt dioli similari din punct de vedere chimic, dar au aplicații diferite și nu trebuie tratați ca interschimbabili. PG este selectat în mod obișnuit pentru aplicații care implică un potențial contact uman sau cu mediul, inclusiv alimente, produse farmaceutice, cosmetice, sisteme de apă potabilă și degivrare. EG este utilizat pe scară largă în aplicațiile antigel, producția de poliester și transferul termic-industrial, unde toxicitatea acestuia poate fi gestionată prin manipulare adecvată și măsuri de siguranță.

Alegerea dintre PG și EG depinde în principal de aplicație, cerințele de siguranță, nevoile de performanță și costul total. Pentru aplicațiile în care toxicitatea este o preocupare majoră, PG este în general opțiunea preferată. Pentru aplicațiile industriale în care performanța și costul sunt considerentele principale, EG este adesea mai potrivit.