Они помогли запустить Гагарина в космос. Они спасают моторы от перегрева, стекла от запотевания, а самолеты от обледенения. Они сохраняют продукты свежими, губную помаду мягкой, а кожу упругой. Они способны устроить дымовую завесу, взорвать гору, заменить плазму крови, вылечить ожоги и даже восстановить работу спинного мозга. Они — это гликоли, большую часть которых в России производят предприятия СИБУРа. Расскажем подробнее об этих могущественных представителях семьи полимеров.
Гликоли — это двухатомные спирты с общей формулой CnH2n(OH)2. Их открыл и описал французский химик Шарль Адольф Вюрц, один из основателей органического синтеза. В 1856 году он впервые смог получить простейший двухатомный спирт — этиленгликоль С2Н4(ОН)2, а затем и его гомолог — пропиленгликоль С3Н6(ОН)2. Ученый сильно опередил свое время, ведь промышленное производство этиленгликоля началось лишь через 60 лет — в 1917 году в США.
Этиленгликоль — победитель холода
Сначала этиленгликоль использовали в производстве динамита. Но самый востребованный его талант — превращение воды в антифриз. Температура замерзания этиленгликоля около –13°C, а его смесь с водой в соотношении 4:1 замерзает при –75°C! Кипит такая жидкость при температурах гораздо выше 100°C. Поэтому в системах охлаждения антифриз работает намного эффективнее воды.
Первый промышленный антифриз на основе этиленгликоля появился в 1926 году. Массово применять его для охлаждения двигателей начали в конце 1930-х. Высокая температура кипения антифриза позволила делать более компактные радиаторы, чем традиционные водяные. Поэтому самолеты и автомобили стали более экономичными и маневренными.
Этиленгликоль позволил Юрию Гагарину полететь в космос. В системах жизнеобеспечения советских космических кораблей нужную температуру и влажность на борту поддерживал теплообменник, хладагентом в котором выступал водный раствор этиленгликоля.
На антифризы и жидкости для гидравлических систем автомобилей и другой техники сейчас приходится 60% мирового потребления этиленгликоля. Также он используется для жидкостного охлаждения мощных компьютеров и промышленных установок и в системах отопления.
Но у этиленгликоля есть много других талантов. Его используют в производстве полиэфирных смол (ПЭТ, ПЭТФ), полиуретанов и других полимеров, электронных компонентов, кремов для обуви, средств для мытья стекол, растворителей и многого другого.
Самое фантастическое применение этиленгликоля — в качестве криопротектора. Он предохраняет клетки биологических объектов от повреждений при криоконсервации, то есть заморозке с возможностью последующего оживления. Ученые уже успешно возвращают к жизни эмбрионы лабораторных мышей и крыс, замороженных под защитой этиленгликоля, и криогенные технологии продолжают развиваться.
Пропиленгликоль — великий увлажнитель
Пропиленгликоль наряду с этиленгликолем применяют в производстве различных полимеров и технических жидкостей: ненасыщенных полиэфирных смол для строительной и автомобильной индустрий, дезинфицирующих растворов, антиобледенительных составов и средств от запотевания стекол. Но у пропиленгликоля есть две суперспособности: нетоксичность и способность удерживать влагу. Поэтому его можно использовать в косметике, фармацевтике и пищевой промышленности.
Пропиленгликоль зарегистрирован как пищевая добавка E1520. Он расщепляется в организме на молочную и пировиноградную кислоты, не вызывает мутаций клеток и не имеет канцерогенных свойств. Даже если проглотить пропиленгликоль или вдохнуть его пары, симптомов интоксикации вы не получите. Фармацевтические компании используют пропиленгликоль как основу для оболочек кишечнорастворимых капсул, растворов-заменителей плазмы крови, как компонент препаратов для внутривенных инфузий, кремов и гелей для заживления ран и ожогов.
В пищевой промышленности пропиленгликоль используют как консервант и эмульгатор. Он подавляет патогенные бактерии и позволяет долго сохранять текстуру, влажность и вкус продуктов. Его можно встретить в кондитерских изделиях — кексах, конфетах, мороженом. Творог и йогурты с добавкой пропиленгликоля сохраняют свежесть и не расслаиваются. Допустимые нормы содержания E1520 в твороге — 5 г на 1 кг продукта, в кондитерских изделиях — 3 г на 1 кг.
В косметике пропиленгликоль помогает оставаться губным помадам — влажными, а дезодорантам — твердыми, отвечает за однородность кремов, способствует лучшему усвоению питательных веществ клетками кожи. Благодаря ему создаются эмульсии из несмешивающихся компонентов, гели для душа и гигиенические салфетки с эффектом увлажнения кожи. Средства с добавлением пропиленгликоля практически не вызывают раздражения кожи и аллергических реакций.
Эфиры пропиленгликоля используются в дымовых машинах для создания плотного густого пара на концертах и в кино, они же являются основой жидкости для вейпов.
Полигликоли — двигатели науки
Полигликоли — это полимеризованные гликоли. Они нетоксичны, хорошо растворимы и могут менять физические параметры в зависимости от длины молекулярной цепи. Например, полиэтиленгликоль с молекулярной массой до 400 г/моль представляет собой вязкую бесцветную жидкость, до 2000 г/моль — кремовый порошок, а выше 200 г/моль — белые кристаллы.
Полигликоли, наряду с обычными гликолями, являются важным компонентом смазок, растворителей, эмульгаторов. Также они полезны для подавления пыли при производстве удобрений и для предотвращения смерзания сыпучих грузов. Полиэтиленгликоль, например, применяют как растворитель вкусоароматических добавок для жевательной резинки. А еще он может образовывать пленку на поверхности свежих фруктов, защищая их от пересыхания.
Есть у полигликолей и уникальные таланты. Уже упомянутый полиэтиленгликоль помогает моделировать подводные извержения вулканов: в растворе сахарозы он идеально имитирует разлив и застывание лавы на морском дне.
А еще полиэтиленгликоль может регенерировать мембраны клеток организма после травм и препятствовать образованию шрамов. С его помощью ученые уже научились восстанавливать прохождение нервных импульсов через поврежденный спинной мозг и возвращать моторные функции организма у подопытных животных.
Как СИБУР импортозамещает гликоли
Все производство этиленгликоля в России обеспечивают три наших предприятия: СИБУР-Нефтехим, Нижнекамскнефтехим и Казаньоргсинтез. В сумме они производят до 450 тыс. тонн этиленгликоля в год, что полностью покрывает потребности российских производителей.
Есть положительная динамика и в производстве пропиленгликоля, хотя до 100% импортозамещения еще далеко. Еще недавно весь пропиленгликоль в России был импортным. Ситуация изменилась после того, как в сентябре 2023 года СИБУР запустил в Нижнекамске производство пропиленгликоля марки А с низким содержанием примесей. Запуск производства на Нижнекамскнефтехиме обеспечит не менее 20% потребностей российского рынка в пропиленгликоле, которые составляют около 40 тыс. тонн в год. И это не предел!
