Razlike između propilen glikola i etilen glikola

Propilenglikol (PG) i etilen glikol (EG) izgledaju gotovo zamjenjivi. Obe su bezbojne, blago viskozne tečnosti slabog slatkog ukusa. Oba se u potpunosti miješaju s vodom i oba djeluju kao rastvarači i depresori{2}}tačke smrzavanja. Pojavljuju se u mnogim istim aplikacijama: antifriz, tekućine za odmrzavanje,{4}}sistemi za prijenos topline, sinteza poliestera.

Jedina stvar koja ih istinski razdvaja je toksičnost. EG je akutno toksičan i potvrđeno je toksikant za razvoj prema California Prop 65. PG je općenito priznat kao siguran (GRAS) od strane FDA za upotrebu u hrani, s oralnim LD50 oko 20 g/kg, što ga svrstava u otprilike istu klasu toksičnosti kao kuhinjska so. Imajte te dvije činjenice na umu i ostatak ovog poređenja će doći na svoje mjesto.

Hemija je dovoljno slična da se izbor gotovo nikada ne svodi na performanse. Uglavnom se radi o tome gdje će materijal završiti i ko bi mogao doći u kontakt s njim. Ovaj članak prolazi kroz hemiju, svojstva, primjenu, sigurnosni profil, uslove skladištenja i uticaj na životnu sredinu svakog jedinjenja, jedan pored drugog.

1. Hemijski identitet na prvi pogled

Oba spoja su vicinalni dioli, što znači da dvije hidroksilne grupe sjede na susjednim ugljicima. Taj strukturni detalj je ono što im daje slično ponašanje rastvarača. Razlike (jedan dodatni ugljik u PG, plus asimetrični sekundarni alkohol) pokreću razlike u fizičkim svojstvima, metabolizmu i toksičnosti koje dolaze kasnije u ovom članku.

2. Fizička svojstva

Ova dva glikola dijele većinu fizičkih svojstava jer su njihove molekularne arhitekture tako slične. Razlike koje su bitne, međutim, su stvarne i one utiču na mnoge odluke{1}}o slučajevima upotrebe.

Praktičan zaključak: EG ima bolji viskozitet, bolju toplotnu provodljivost i nižu cijenu po jedinici depresije{0}}tačke smrzavanja. PG ima prednost za rad na niskim-temperaturama (sve ispod -20 stepeni) i za bilo koju primjenu reguliranu propisima o hrani ili farmaciji.

3. Hemijsko ponašanje i reaktivnost

Oba glikola se ponašaju kao polarni protični rastvarači. Rastvaraju širok spektar polarnih i umjereno polarnih organskih spojeva, prihvataju vodikove veze i djeluju kao blagi plastifikatori. Oni također dijele većinu hemije u nastavku:

• Esterifikacija karboksilnim kiselinama daje mono- i dis{1}}estere. PG estri, posebno sa masnim kiselinama, uobičajeni su emulgatori za hranu -. EG esterifikacija sa tereftalnom kiselinom je način na koji se pravi PET.
• Eterifikacija sa alkoholima daje glikol etre (PGME, EGME i drugi), koji se koriste kao koalescentni rastvarači u premazima i štamparskim bojama.
• Oksidaciju jakim oksidantima (hromati, dušična kiselina, perklorati) treba izbjegavati u skladištenju.
• Termičkom razgradnjom iznad otprilike 300 stepeni nastaju zapaljive pare i oštar dim (acetaldehid, sirćetna kiselina, CO).

Zajedničke nekompatibilnosti: jaki oksidanti, jaki redukcioni agensi, izocijanati, hlorosulfonska kiselina, natrijum hipohlorit.

4. Prijave

4.1 Glavne upotrebe propilen glikola

1. Hrana (E-broj E1520). Ovlaživač u pekarskim proizvodima, nosilac arome u pićima, plastifikator u žvakaćim gumama. Odobreno od strane FDA prema 21 CFR 184.1666, EFSA i JECFA.
2. Farmaceutika (USP / EP razred). Ekscipijent u formulacijama za oralnu, lokalnu primjenu i injekcije, također i nosač za otapalo za API{1}}netopive u vodi. Sam PG je aktivni sastojak u nekim lijekovima (pojavljuje se kao razrjeđivač za nitroglicerin, na primjer).
3. Kozmetika i lična njega. Hidratantna krema u losionima, šamponima, dezodoransima; rastvarač za mirise.
4. E-tečnosti za cigarete/vape. Dominantna baza za otopine nikotina. Dobro nosi ukus i daje glatkiji udarac u grlu od glicerola.
5. Antifriz{0}}za kontakt s hranom i uređaji za odmrzavanje. Mliječne fabrike, pivare, vodovi za pitku vodu, svuda gdje je moguć slučajni ljudski kontakt.
6. Dim na sceni i pozorišna magla. Isparen kako bi se napravio aerosol sa malo-iritacije za koncerte, filmske setove i obuku za vatrogasne{2}}vježbe.
7. Nezasićene poliesterske smole. Građevinski blok za brodske i građevinske kompozite.
8. Hrana za kućne ljubimce i stočnu hranu. Zadržavanje vlage i ukus.

4.2 Glavne upotrebe etilen glikola

1. Automobilski antifriz i rashladna tečnost motora. Otprilike polovina globalne potražnje za EG ide ovdje. Obično se miješa 50/50 sa vodom plus paketom inhibitora korozije.
2. Poliesterska vlakna i PET smola. Najveća pojedinačna aplikacija, više od 60% ukupne potražnje. PET završava u bocama, tekstilu i folijama za pakovanje.
3. Industrijski{0}}tekovi za prijenos topline. HVAC, procesno hlađenje, geotermalne petlje, solarni termalni kolektori, klizališta.
4. Tečnosti za odleđivanje. Aerodromske piste, avioni, putni sistemi. Često se miješa s PG u blizini terminala kako bi se smanjio rizik od toksičnosti.
5. Hidraulične i kočione tečnosti. Obično kao glikol{1}}eterska komponenta.
6. Hemijski intermedijer. Oksalna kiselina, glikol eteri, morfolin, 1,4-dioksan.
7. Boje za štampanje, boje, hemikalije za kožu. Nosač rastvarača.
8. Eksplozivi i municija. Želatinizirajuće sredstvo za nitrocelulozu.

4.3 Gdje je izbor zapravo bitan

Tri oblasti koje se preklapaju su one u kojima se obično dešavaju greške:

• Antifriz i odleđivači. PG pripada zonama-kontaktnim s hranom ili ekološki osjetljivim zonama. EG je industrijski default.
• Tečnosti za{0}}prenošenje toplote. EG kada je toksičnost kontrolirana i cijena je bitna. PG kada curenje može doći do hrane, vode za piće ili javnih prostora.
• Poliesterske smole. EG dominira u PET-u. PG se pojavljuje samo u specijalnim nezasićenim poliesterima.

5. Sigurnost i toksičnost

Toksikologija je ono što razdvaja ova dva materijala. Čak i kada hemija kaže "zamjenjivi", sigurnosni profil obično nije.

5.1 Propilenglikol

Akutna oralna toksičnost (LD50, pacov): oko 20.000 mg/kg. Klasificiran kao "praktički ne-toksični."

• FDA status: GRAS za hranu (21 CFR 184.1666).
• Metabolička sudbina: metabolizira se alkohol dehidrogenazom u mliječnu kiselinu i pirogrožđanu kiselinu, oba normalna međuprodukta metabolizma ugljikohidrata. Očišćeno brzo.
• Iritacija kože i očiju: blaga. Nije senzibilizator u uobičajenim koncentracijama upotrebe.
• Udisanje: mala opasnost. Visoke koncentracije aerosola mogu blago iritirati respiratorni trakt.
• Terapeutska upotreba: aktivni sastojak ili ekscipijens u mnogim oralnim, lokalnim i injekcijskim lijekovima koje je odobrila FDA{0}}.
• Zabrinutost zbog ponovljene{0}}doze: vrlo visoke doze, iznad oko 1 g/kg/dan oralno, mogu uzrokovati laktacidozu kod osjetljivih osoba. Rijetka i znatno iznad tipične industrijske izloženosti.

5.2 Etilen glikol

• Akutna oralna toksičnost (LD50, pacov): oko 4.700 do 7.712 mg/kg u zavisnosti od studije.
• Smrtonosna doza za ljude: procijenjena na 1,4 do 1,6 mL/kg tjelesne težine. Za odraslu osobu, otprilike 100 mL. Za malo dijete je dovoljno oko 10 mL.
• Metabolički put: oksidira alkohol dehidrogenazom u glikolaldehid, zatim u glikolnu kiselinu, glioksilnu kiselinu i na kraju oksalnu kiselinu. Oksalat se taloži kao kristali kalcijum oksalata u bubrežnim tubulima i uzrokuje akutno zatajenje bubrega u roku od 24 do 72 sata od ingestije.
• Akutni simptomi (30 minuta do 12 sati nakon ingestije): mučnina, povraćanje, bol u abdomenu, nejasan govor, ataksija, nistagmus, metabolička acidoza, hipokalcemija (posledica precipitacije kalcijum oksalata). Teški slučajevi napreduju do napadaja, kome i smrti.
• Specifični antidot: fomepizol (4-metilpirazol) ili etanol. Oba blokiraju alkohol dehidrogenazu i sprečavaju stvaranje toksičnih metabolita. U teškim slučajevima potrebna je i hemodijaliza.
• Apsorpcija preko kože: značajna. EG lako prodire u kožu. Produženi ili ponovljeni kontakt sa kontaminiranom odjećom ili rukavicama može uzrokovati sistemsku toksičnost.
• Granice izloženosti udisanjem: OSHA plafon 50 ppm (125 mg/m³). ACGIH TLV-TWA 25 ppm (frakcija pare). NIOSH REL takođe 25 ppm.
• Sladak okus: glavni faktor rizika za slučajno gutanje od strane djece, kućnih ljubimaca i divljih životinja.
• GHS klasifikacija: Kategorija 4 akutne toksičnosti (oralni, H302); Specifična toksičnost za ciljni organ, višekratna izloženost, kategorija 2 (H373).
• Reproduktivna toksičnost: navedena u Kalifornijskom prijedlogu 65 kao razvojni toksikant od lipnja 2014.

5.3 Toksičnost na prvi pogled

6. Skladištenje i rukovanje

6.1 Propilenglikol

• Preporučeni kontejneri: nerđajući čelik (304/316), ugljični čelik sa epoksidnom oblogom, HDPE plastika, aluminij samo kratkoročno.
• Temperatura skladištenja: 10 do 35 stepeni je praktična idealna. PG se superhladi, tako da može ostati tečnost znatno ispod svoje nominalne tačke smrzavanja. Zamrzavanje ne oštećuje proizvod, ali povećava zapreminu za oko 1,5%, pa ostavite prazan prostor.
• Zaštita od vlage: kritična. PG je higroskopan i povlači vodu iz vlažnog zraka, razrjeđujući koncentraciju i pomjerajući tačku smrzavanja. Držite kontejnere dobro zatvorene. Pokrivanje dušikom se isplati za skladištenje na veliko.
• Rok trajanja: 24 mjeseca u originalnom zatvorenom pakovanju, 12 mjeseci nakon otvaranja.
• Inkompatibilnosti: jaki oksidanti (perhlorati, dihromati, koncentrisana azotna kiselina), jaki redukcioni agensi, izocijanati.
• OZO za rutinsko rukovanje: nitrilne rukavice, zaštitne naočare, laboratorijski mantil. Standardna industrijska higijena je dovoljna.

6.2 Etilen glikol

• Preporučeni kontejneri: nerđajući čelik, ugljenični čelik, obložene čelične bačve, HDPE. Izbjegavajte goli aluminij; EG reaguje sa aluminijumom tokom vremena, posebno sa toplotom, i stvara gas vodonik.
• Temperatura skladištenja: 10 do 40 stepeni. Tačka smrzavanja je -12,9 stepeni. Zamrznuti EG povećava zapreminu za oko 1,6%, tako da ostavite najmanje 10% praznine u bačvama koje se čuvaju u negrijanim skladištima u hladnim klimama.
• Zaštita od vlage: manje kritična nego kod PG, ali je i dalje potrebna da bi se čistoća održala netaknutom.
• Rok trajanja: 24 mjeseca zatvoreno, 12 mjeseci nakon otvaranja.
• Inkompatibilnosti: jaki oksidanti, jake kiseline, natrijum hipohlorit, hlorosulfonska kiselina, oleum. Korodira običan ugljični čelik na visokim temperaturama.
• OZO za rutinsko rukovanje: rukavice od nitrila ili neoprena debljine najmanje 8 mil (EG prodire kroz tanki nitril), zaštitne naočare za prskanje, hemijska kecelja, zatvorena-obuća otporna na hemikalije-. Zaštita disajnih organa ako je ventilacija neadekvatna.
• Reakcija na prosipanje: nemojte koristiti piljevinu ili druge zapaljive upijajuće tvari.Sadrži inertnim upijajućim sredstvom kao što je pijesak, vermikulit ili perlit. Isperite ostatke s puno vode i spriječite ulazak u kanalizaciju, površinske ili podzemne vode.
• Sekundarni sadržaj: potreban za skladištenje u rasutom stanju prema većini ekoloških propisa (40 CFR 264.175 u SAD, Direktiva EU 96/82/EC).

7. Uticaj na životnu sredinu

7.1 Biorazgradljivost

PG je lako biorazgradiv. OECD 301B i 301F testovi pokazuju više od 70% evolucije BOD/CO₂ u roku od 28 dana pod aerobnim uslovima. Anaerobna biorazgradnja je takođe dokumentovana.

EG je takođe lako biorazgradiv. OECD 301B Evolucija CO₂ dostiže 90% u roku od 28 dana. Put razgradnje (glikolaldehid do glikolne kiseline do CO₂) je dobro okarakterisan.

7.2 Akvatična toksičnost

PG: LC50 za Pimephales promelas (96 h) je iznad 46.500 mg/L, što se smatra praktički ne-toksičnim za ribe. EC50 za Daphnia magna (48 h) je iznad 43,500 mg/L.

Npr.: LC50 za Pimephales promelas (96 h) kreće se od 18.000 do otprilike 100 mg/L kroz studije. To ga stavlja u kategoriju "nije akutno toksično" prema standardnim kriterijima, ali gutanje od strane divljih životinja, kućnih ljubimaca i ptica i dalje je prava-svjetska briga. EC50 za Daphnia magna (48 h) je oko 46.000 mg/L.

7.3 Bioakumulacija

Oba spoja imaju log Kow oko -1,4 do -1,9, vrlo nisku lipofilnost. Nema očekivane bioakumulacije u vodenim ili kopnenim mrežama hrane.

7.4 Ugljični otisak (od ležišta-do-kapije, indikativno)

Vrste oba jedinjenja na bazi bio-a su komercijalno dostupne od glavnih dobavljača. Smanjili su ugljični otisak za 40 do 60%, ali koštaju otprilike 1,5 do 2,5 puta više od petrokemijskih ekvivalenta.

7.5 Regulatorni status

8. Uporedni-uporedni-sažetak

9. Kako se odlučiti između PG i EG

Odluka se rijetko odnosi na učinak. Oba glikola su odlični rastvarači i depresivi{1}}tačke smrzavanja. Odluka se skoro uvijek odnosi na regulatorna, sigurnosna i{3}}ograničenja krajnje upotrebe.

• Ako tekućina može doći u kontakt s hranom, pićima, farmaceutskim proizvodima, kozmetikom ili pitkom vodom, odaberite PG. Ne postoji prihvatljiva zamjena za propilen glikol u ovim aplikacijama.
• Ako je aplikacija u automobilskoj industriji,-industrijski prijenos topline velikih razmjera ili sinteza poliestera, EG je ekonomska zadana vrijednost, s odgovarajućim inženjerskim kontrolama za toksičnost.
• Ako aplikacija uključuje potencijalni kontakt s ljudima, kućnim ljubimcima, divljim životinjama ili ekološki osjetljivim područjima, PG je pravi poziv, čak i po većoj cijeni.
• Ako je aplikacija isključivo industrijska i vođena troškovima-(zatvoreno-hlađenje u hemijskom postrojenju, na primjer), EG radi, sa odgovarajućim kontrolama sekundarnog zadržavanja i odlaganja.
• Ako vam je potrebna tačka smrzavanja ispod -20 stepeni, PG pobjeđuje, pošto se čisti EG smrzava na -12,9 stepeni. Smjesa EG-voda može ići niže, ali im je potrebna pažljiva kontrola omjera i provjera.

10. Često postavljana pitanja

Koja je glavna razlika između propilen glikola i etilen glikola?

Toksičnost. PG je GRAS za kontakt s hranom, sa oralnim LD50 oko 20.000 mg/kg. EG je akutno toksičan, sa smrtonosnom dozom za ljude oko 1,4 mL/kg tjelesne težine, a specifičan antidot (fomepizol ili etanol) je neophodan ako se neko otruje.

Mogu li koristiti etilen glikol u -sistemu za hranu?

Ne. EG nije odobren za kontakt s hranom prema FDA 21 CFR, EFSA ili većini nacionalnih propisa o{2}}sigurnosti hrane. Samo PG, USP ili FCC razred bi se trebao pojaviti u bilo kojem sistemu s potencijalnim kontaktom s hranom ili pitkom{4}}vodom.

Da li je propilen glikol biorazgradiv?

Da. PG je lako biorazgradiv i u aerobnim i u anaerobnim uslovima, dostižući više od 70% uklanjanja BOD/CO₂ za 28 dana prema OECD 301 testovima.

Zašto se etilen glikol koristi u antifrizu za automobile ako je toliko toksičan?

EG ima najbolju kombinaciju niske cijene, niskog viskoziteta, visoke tačke ključanja i dobrih svojstava{0}}prenosa topline. Automobilski sistemi su dizajnirani kao zatvoreni krugovi sa pravilnim odlaganjem, ali izlijevanje i nepravilno odlaganje stvaraju stalne ekološke i sigurnosne rizike, što je jedan od razloga zašto se PG sve više koristi u rukovanju hranom-i aplikacijama osjetljivim na okoliš.

Da li se propilen glikol i etilen glikol mogu mešati?

Hemijski se miješaju, ali njihovo miješanje nije dobra ideja. Mješavina se ne bi kvalificirala za{1}}certificiranje za hranu, a toksičnošću mješavine dominira EG komponenta. Nema industrijskog razloga za njihovo kombinovanje.

Koji glikol ima nižu tačku smrzavanja?

PG, dosta. Tačka smrzavanja PG-a je -59 stepeni , u odnosu na -12,9 stepeni za čisti EG. Mješavine EG-vode mogu doseći niže tačke smrzavanja (do oko -50 stepeni pri otprilike 60% EG), ali to zahtijeva pažljivu kontrolu omjera i verifikaciju tačke smrzavanja.

Koju vrstu propilen glikola trebam koristiti za primjenu u hrani?

USP ocjena (United States Pharmacopeia) ili FCC ocjena (Food Chemicals Codex). Oba ispunjavaju stroga ograničenja u pogledu teških metala, zaostalih rastvarača i mikrobne kontaminacije.

Koji razred etilen glikola trebam koristiti za industrijska rashladna sredstva?

Industrijski-MEG stepena (najmanje 99,5% čistoće) za zatvorene-industrijske sisteme za prijenos topline-ili antifriz-EG razreda sa unaprijed-miješanim paketom inhibitora korozije{6}}za automobilske radove.

Da li je ovaj članak zamjena za dobavljačev sigurnosni list?

Ne. Brojevi ovdje dolaze iz javno dostupnih regulatornih izvora i namijenjeni su kao opće poređenje, a ne-zamjena za SDS vašeg dobavljača. Uvijek provjerite trenutni SDS za određeni proizvod i kvalitet prije rukovanja, skladištenja ili odlaganja bilo koje smjese.

11. Zaključak

PG i EG su hemijski slični dioli, ali imaju različite primjene i ne treba ih tretirati kao zamjenjive. PG se obično bira za aplikacije koje uključuju potencijalni kontakt s ljudima ili okolinom, uključujući hranu, farmaceutske proizvode, kozmetiku, sisteme za pitku vodu i odleđivanje. EG se široko koristi u aplikacijama protiv smrzavanja, proizvodnje poliestera i industrijskih{2}}prijenosa topline, gdje se njegovom toksičnošću može upravljati pravilnim rukovanjem i sigurnosnim mjerama.

Izbor između PG i EG uglavnom ovisi o primjeni, sigurnosnim zahtjevima, potrebama performansi i ukupnim troškovima. Za primjene gdje je toksičnost glavna briga, PG je općenito poželjna opcija. Za industrijske primjene gdje su performanse i cijena primarni faktori, EG je često prikladniji.