کاربردهای مونو اتیلن گلایکول در صنایع مختلف

مونو اتیلن گلایکول یک ماده شیمیایی پرکاربرد در صنایع است که مانند آب بی رنگ و بی بو است اما طعم شیرینی دارد. کاربردهای مونو اتیلن گلایکول در صنایع گوناگون بسیار است و از این ماده در ساخت الیاف پلی استر، تولید ضد یخ و خنک کننده ها استفاده می‌شود. ما در این مقاله توضیح می‌دهیم که مونو اتیلن گلایکول چیست و چه ویژگی‌هایی دارد، چه کاربردهایی دارد و در هنگام استفاده از آن باید چه نکاتی رعایت شود.

مونو اتیلن گلایکول چیست؟

برای دانستن کاربردهای مونو اتیلن گلایکول باید ابتدا با این ماده آشنا شوید. مونو اتیلن گلایکول که با نام های دیگر MEG، 2-ethanediol یا 2- Dihydroxyethane شناخته می‌شود، یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی C2H6O2 است. این ماده، مایعی کمی چسبناک با ظاهری شفاف و بی رنگ است که طعمی شیرین دارد و عملا هیچ بویی ندارد. مونو اتیلن گلایکول با آب، انواع الکل و بسیاری دیگر از ترکیبات آلی دیگر مخلوط می‌شود. این ماده حلالی مهم با کاربردهای صنعتی متنوعی می‌باشد. از مهم‌ترین گلیکول های تجاری است که در ساخت الیاف پلی استر، پارچه، بطری، سیال انتقال دهنده حرارت، بازدارنده هیدرات در خطوط گاز و به عنوان خنک کننده کاربرد دارد این ترکیب قطبی از اجزای اصلی ضد یخ ها به حساب می‌آید.

خصوصیات مونو اتیلن گلایکول

مونو اتیلن گلایکول چگونه ساخته می‌شود؟

برای تبدیل اتیلن (اتن) به مونو اتیلن گلایکول، از اتیلن اکسید استفاده می‌شود. اکسید اتیلن از طریق اکسیداسیون تولید می‌شود و بعد از واکنش دادن با آب، مونو اتیلن گلایکول تولید می‌شود.

C2H4O + H2O → HOCH2CH2OH

این واکنش در دمای بالا با PH خنثی اتفاق می‌افتد یا اسیدها و بازها این واکنش را کاتالیز می‌کنند و به آن سرعت می‌بخشند. بهترین بازدهی این واکنش با PH اسیدی با مقدار زیادی آب به دست می‌آید.

همچنین می‌توانیم مونو اتیلن گلایکول را از طریق هیدروژنه کردن دی متیل اگزالات به دست آوریم. این واکنش باید با حضور کاتالیزور مس یا با استفاده از اتوکسیلاسیون اتیلن انجام شود.

کاربردهای مونو اتیلن گلایکول

کاربردهای مونو اتیلن گلایکول در صنایع مختلف زیاد است. در زیر به برخی از این موارد اشاره می‌شود.

•  صنعت پلیمر

تقاضای جهانی برای ماده مونو اتیلن گلایکول بسیار زیاد است و انتظار می‌رود تا سال 2024 این تقاضا سالانه 6 درصد رشد داشته باشد. این افزایش تقاضا به دلیل افزایش تولید پلی اتیلن ترفتالات یا PET یا پلی استرها در آسیا و اقیانوسیه است. ساکنان آسیا و اقیانوسیه تقریبا 70 درصد از تولیدات مونو اتیلن گلایکول را مصرف می‌کنند و از کاربردهای مونو اتیلن گلایکول بهره می‌برند. PET با حرارت مونو اتیلن گلایکول با اسید ترفتالیک در یک واکنش استریفیکاسیون (استری شدن) تولید می‌شود. این ماده شیمیایی به بطری‌های پلاستیکی و ظروف مخصوص مایکروویو تبدیل می‌شود و حتی در صنعت نساجی و در تولید بعضی از نخ ها کاربرد دارد. تخمین زده شده است 70 تا 80 درصد کاربردهای مونو اتیلن گلایکول در فرایند تولید پلی استر استفاده می‌شود.

• صنعت ضدیخ

این ماده در کاهش دمای نقطه انجماد آب نقش مهمی دارد و در ساخت ضد یخ، خنک کننده و ضد یخ هواپیما استفاده می‌شود. مونو اتیلن گلایکول در حدود منفی دوازده درجه سانتی‌گراد منجمد می‌شود و در هنگام مخلوط شدن با آب دمای انجماد آن را تا حدود 45- درجه سانتی‌گراد پایین می‌آورد. این در صورتی اتفاق می‌افتد که نسبت آب به اتیلن گلایکول 40 به 60 باشد.

• آب‌زدایی

با افزایش فعالیت نفت و گاز در آب های عمیق و انتقال و جابه‌جایی نفت و گاز در خط لوله ها به منظور آب زدایی و جلوگیری از آب دار شدن محصول استفاده می‌شود و مانع از ایجاد گاز طبیعی آبدار می‌شود و مجددا پس از تصفیه قابل استفاده می‌باشد. این کار به جلوگیری از خوردگی کمک می‌کند.

• دیگر کاربردهای مونو اتیلن گلایکول

1. ساخت رزین های آلکیدی: استفاده شده در رنگ، لعاب، لاک، امولسیون و جلادهنده.
2. صنعت گاز: حذف بخار آب از گاز، خشک کننده در خطوط لوله گاز برای جلوگیری از تشکیل کلترات.
3. صنعت الکترونیک: واسطه شیمیایی در تولید خازن.
4. صنعت چوب: درمان و پیشگیری از قارچ و پوسیدگی چوب.
5. پاک کننده: در پاک کننده های صفحه نمایش برای وسایل الکترونیکی هنگام مخلوط شدن با ایزوپروپیل الکل.
6. مرطوب کننده صنعتی: در تولید الیاف، چسب ها، سلفون و واکس های مصنوعی.
7. پزشکی: ساخت واکسن، البته در واکسن تزریقی نهایی این ماده نیست. همچنین نگهدارنده برای نمونه های بیولوژیکی که از فرمالدئید ایمن تر است.
8. صنعت خودرو: به عنوان افزودنی به سوخت، مایعات تبادل حرارتی، ترمز و هیدرولیک.
9. در تولید استرهای رزینی به عنوان نرم کننده (چسب، لاک و مینا) نیز مصرف می‌شود.
10. به عنوان ماده ای در مایعات هیدرولیکی، جوهرهای چاپ و حلال های رنگ نیز استفاده می‌شود.
11. به عنوان تثبیت کننده در برابر تشکیل ژل مصرف می‌شود.
12. به عنوان نگهدارنده، برطرف کننده زنگ زدگی و ضد عفونی کننده استفاده می‌شود.

نحوه نگهداری از مونو اتیلن گلایکول

براساس استاندارد NFPA یا انجمن حفاظت از آتش سوزی، مقدار ناپایداری مونو اتیلن گلایکول صفر است. این امر نشان می‌دهد که مونو اتیلن گلایکول اغلب ماده ای پایدار است. نقطه اشتعال بالای این ماده حاکی از آن است که برای احتراق و اشتعال این ماده به گرمای قابل توجهی نیاز است. با این حال، در هنگام نگهداری از این ماده، باید آن را به دور از حرارت، جرقه و شعله قرار داد. در صورت وقوع آتش سوزی، باید از کف آتش نشانی مقاوم الکلی یا کپسول آب برای اطفای حریق استفاده کرد و از نشت مونو اتیلن گلایکول به منابع آبی یا فاضلاب جلوگیری کرد. محل انبار باید از تهویه قوی و مناسب برخوردار باشد.

خطرات مونو اتیلن گلایکول و رعایت ایمنی در هنگام کار با این ماده

 این ماده شیمیایی بسیار سمی است و یکی از اصلی‌ترین خطرات آن طعم شیرین آن است. این طعم شیرین باعث می‌شود خوردن این ماده لذت بخش باشد. به همین دلیل این ماده نباید در دسترس کودکان یا حیوانات قرار بگیرد. البته معمولا به محلول های ضد یخ طعم دهنده های تلخ اضافه می‌شود تا طعم شیرین این ماده را از بین ببرند و حیوانات و کودکان از خوردن این ماده خودداری کنند.

قرار گرفتن در معرض بخار مونو اتیلن گلایکول باعث تحریک چشم می‌شود. بنابراین توصیه می‌شود هنگام کار با این ماده شیمیایی از عینک استفاده شود. در صورت تماس با چشم فورا آن را با آب فراوان بشویید و به پزشک مراجعه کنید. همچنین در هنگام کار با مونو اتیلن گلایکول باید از دستکش استفاده کرد. قرار گرفتن در معرض مقدار زیادی از بخار این ماده سبب تحریک و ناراحتی تنفسی می‌شود. فرد در صورت استنشاق بیش از حد بخار باید از محیط خارج شود و در فضای باز قرار بگیرد. تماس طولانی با مونو اتیلن گلیکول اثرات بسیار مخربی بر کلیه‌ها و کبد و سیستم عصبی افراد می‌گذارد.

سوالات متداول

• برای رقیق سازی مونو اتیلن گلایکول از چه آبی استفاده می‌شود؟

برای رقیق سازی این ماده همیشه از آب DM و یا RO استفاده کنید. با این حال در صورتی که از آب سخت استفاده می‌کنید حتما به منظور کنترل سختی و جلوگیری از تشکیل رسوب در سیستم به آن مقداری ارگانوفسفات اضافه نمایید.

• آیا مونو اتیلن گلایکول به تنهایی در ضدیخ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد؟

خیر، در ترکیب ضد یخ ها از مهارکننده ها و مواد ضد خوردگی مختلفی علاوه بر مونو اتیلن گلایکول استفاده می‌شود چون اتیلن گلایکول در حضور اکسیژن می‌تواند تخریب شود. در طی این تخریب اسیدهای گلیکولیک، فرمیک، استیک و اگزالیک تولید می‌شود.این اسیدها با کاهش pH و رساندن آن به زیر 7 به سرعت سبب خوردگی فولاد و سایر فلزات می‌شوند. در نتیجه با به حداقل رساندن مقدار اکسیژن و کنترل pH با کمک مهار کننده ها و عوامل ضد خوردگی می‌توان از میزان آسیب این ماده کم نمود.

• چرا مونو اتیلن گلایکول نسبت به سایر ضدیخ‌ها ارجحیت دارد؟

یکی از مزایا استفاده از این ترکیب در ضد یخ ها خاصیت انتقال حرارت بهتر آن نسبت به سایر ترکیبات شیمیایی مورد استفاده مانند پروپیلن گلیکول است. علاوه بر این نسبت به پروپیلن گلیکول (PG) در دمای صفر از ویسکوزیته‌ی کمتری برخوردار است. ویسکوزیته‌ی بالای سایر مواد می‌تواند سبب صرف انرژی بالاتری شود و هزینه ها را افزایش دهد. مونو اتیلن گلایکول از نظر اقتصادی بسیار به صرفه است زیرا در صورت مخلوط شدن با آب ، درصد كمتری از MEG در مقایسه با PG برای دستیابی به همان نقطه‌ی انجماد لازم است.

• حداقل غلظت مورد استفاده مونو اتیلن گلایکول در ترکیب با آب چقدر است؟

حداقل غلظت مورد استفاده برای این ترکیب 22 درصد می‌باشد. در این غلظت از یخ زدگی در دمای -10 درجه ی سانتی‌گراد جلوگیری می‌کند. با این حال معمولا اغلب مصرف کنندگان به ضد یخ هایی در دمای -2 درجه ی سانتی‌گراد نیاز پیدا می‌کنند، که در نتیجه مقدار کمتری EG مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• اما چرا مینیموم غلظت برای این ماده 22 درصد پیشنهاد می‌شود؟

کاهش غلظت مونو اتیلن گلیکول زیر 22٪ غلظت بازدارنده را تا حدی کاهش می‌دهد در نتیجه خواص ضد خوردگی و حفاظت بیولوژیکی کافی برای یک سیستم را فراهم نمی‌کند.در ضد یخ ها لازم است تا مقدار بازدارنده، عوامل ضد خوردگی و… با یکدیگر در تعادل باشند تا ضد یخ بیشترین بازدهی را از خود نشان دهد. طبق گزارشات مقدار بهینه ی مورد استفاده از EG حدود 22 الی 60 درصد گزارش شده است. علاوه بر این استفاده از این ماده در غلظت های بالا تر از 20 درصد می‌تواند سبب جلوگیری از رشد باکتری ها و قارچ ها در سیستم های مورد استفاده شود. در غلظت های پایین نه تنها سبب جلوگیری از رشد باکتری ها نمی‌شوند بلکه به عنوان یک ماده ی مغذی عمل می‌کند و سبب رشد این میکروارگانیسم ها می‌شود. تنظیم pH و جلوگیری از تشکیل اسید های مذکور و حفاظت سیستم در برابر خوردگی از دیگر دلایل انتخاب غلظت  22 درصد به عنوان حداقل مقدار مورد استفاده از EG ها در ضد یخ ها می‌باشد.

• فواید مونو اتیلن گلایکول چیست؟

این ماده خواصی شبیه به آب دارد که باعث می‌شود با ترکیبات زیادی قابل حل باشد، ماده ای در دسترس است و قیمت پایینی دارد، نقطه انجماد پایین و نقطه جوش بالایی دارد که در بسیاری از مصارف صنعتی کاربردی است، قابلیت حمل گرمای مناسبی دارد، ماندگاری بالایی دارد.

• محدودیت استفاده از مونو اتیلن گلایکول چیست؟

این ماده بسیار قابل اشتعال است و سریعا آب را جذب می‌کند، در صورت نشتی از اتومبیل می‌تواند خطر احتراق در پی داشته باشد، دفع نامناسب این ماده خصوصا در فرودگاه ها می‌تواند به محیط زیست آسیب برساند، طعم شیرین آن به راحتی کودکان و حیوانات را جذب خود می‌کند که می‌تواند به سلامتی آسیب های جدی وارد کند.

جمع بندی

مونو اتیلن گلایکول در صنایعی مانند صنعت رنگ و رزین، الکترونیک، چوب و کاغذ و ... کاربردهای بسیاری دارد. ما در این مقاله مونو اتیلن گلایکول و ویژگی هایش را معرفی کردیم، اشاره کردیم که این ماده چگونه ساخته می‌شود و چگونه باید از آن نگهداری کرد. همچنین به کاربردهای مونو اتیلن گلایکول در صنایع مختلف پرداختیم.