Виды, свойства, применение и рынок эфиров гликоля
У этиленгликолей хватает «родственников»: многочисленные эфиры гликоля – одни из них. Вещества применяют для изготовления лакокрасочной продукции, в бытовой химии, полиграфии и микроэлектронике.
Гликолевые эфиры выглядят как прозрачные жидкости, иногда с желтоватым оттенком. Практически все они обладают характерным запахом.
Гликолевые эфиры представляют собой углеводороды, которые сочетают в своей структуре одновременно и спиртовые, и эфирные функциональные группы, что делает их универсальными и востребованными в разных отраслях. Важно, что эфиры гликоля образуют водородные связи для обеих групп, поэтому они легко смешиваются с водой и органическими растворителями. Благодаря этим свойствам гликолевые эфиры широко применяются в качестве эффективных растворителей.
Эфиры гликоля используются в промышленности около 100 лет. В первую очередь известность получили этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля), бутилцеллозольв (монобутиловый эфир этиленгликоля) и метилцеллозольв (монометиловый эфир этиленгликоля). Сначала это были распространенные в узких сферах специализированные вещества. Их использование стало массовым лишь в 70-80-е годы прошлого века, когда потребителям стали доступны десятки новых средств для строительства, ремонта, уборки и других бытовых нужд. Тогда же стали активно использоваться и новые эфиры, полученные с помощью различных спиртов.
Сейчас номенклатура гликолевых эфиров включает порядка трех десятков наименований. Эфиры гликоля получают с помощью реакции оксида этилена или оксида пропилена со спиртами: метанолом, этанолом, пропанолом, бутанолом или гексанолом.
Гликолевые эфиры делятся на две основные группы – E и P, в зависимости от исходного вещества, которое используется при их производстве (этилена или пропилена). Каждая группа включает производные с уникальными физическими свойствами, определяющими их использование в конкретных сферах.
Гликолевые эфиры из этиленоксида
К эфирам гликоля группы E относятся в основном метиловые, этиловые и бутиловые эфиры гликоля. В зависимости от числа повторяющихся звеньев этилена выделяют моно-, ди- и триэтиленгликолевые эфиры. Этиленгликолевые звенья дают этим соединениям прекрасную совместимость с водой. Из-за этого свойства они используются в разнообразных лакокрасочных покрытиях на водной основе.
Эфиры гликоля группы Е выполняют двойную функцию: они действуют как самостоятельные растворители и как связующие компоненты в лаках и красках. Их способность объединять частицы играет ключевую роль в формировании прочной и качественной пленки в водоэмульсионных красках, а растворяющие свойства делают их незаменимыми в чистящих средствах.
Гликолевые эфиры с высокой молекулярной массой (триэтиленгликолевые эфиры), находят применение в гидравлических тормозных жидкостях. Эфиры группы Е также служат промежуточными соединениями в химических процессах, участвуя в реакциях, которые приводят, например, к образованию сложных эфиров.
2-бутоксиэтанол, относящийся к эфирам гликоля группы Е, востребован в нефтедобыче, входит в состав жидкостей для гидроразрыва пласта и стабилизаторов буровых растворов.
Гликолевые эфиры из пропиленоксида
Эфиры из пропиленоксида (группа Р) тоже считаются эффективными промышленными растворителями. Их получают в результате реакции пропиленоксида со спиртами с разной длиной углеродной цепи и используют в производстве красок, покрытий, чистящих средств для бытового и промышленного использования, чернил и в других областях. В производстве покрытий эфиры из пропиленоксида обеспечивают хорошую растворимость для эпоксидных, акриловых, полиэфирных, алкидных, нитроцеллюлозных и полиуретановых смол.
В качестве чистящих средств эфиры гликоля группы Р снижают поверхностное натяжение и хорошо растворяют полярные и неполярные материалы. Выступая промежуточными химическими веществами, эти эфиры в различных комбинациях взаимодействуют с другими растворителями, чтобы придать конечным продуктам специфические характеристики, соответствующие требованиям рецептуры.
В электронной промышленности гликолевые эфиры группы Р вместе с другими растворителями используются в полупроводниковых процессах при изготовлении печатных плат. Другие важные области применения – косметика, чернила и клеи.
Метиловый эфир ацетата пропиленгликоля используется в полупроводниковой промышленности как растворитель для клеевых веществ.
Туманные контуры рынка
Несмотря на широкое распространение и востребованность, статистической информации и исследований о рыночном сегменте гликолевых эфиров представлено немного. Вероятно, из-за широкой номенклатуры и различий в составе их не учитывают как отдельный вид химических веществ.
Согласно данным портала Сhemanalyst, в 2022 году объем мирового рынка гликолевых эфиров составлял примерно 4,7 млн тонн. При этом к 2032 году, со среднегодовым темпом роста 5,4%, его объем достигнет 7,7 млн тонн. Крупнейшими производителями эфиров гликоля в мировом масштабе выступают BASF, Dow Chemical, Eastman Chemicals Company, FBC Chemical, Huntsman corporation, INEOS, India Glycols, Lyondellbasell, Nippon Nyukazai, Shell (выпускает эфиры гликоля под торговой маркой PROXITOL), Sabic, Sasol, Sadara Chemical, Solvay SA и другие. Многие из этих компаний производят окись этилена и этиленгликоли, соответственно, производство гликолевых эфиров на крупных предприятиях встроено в цепочку переработки производных этилена.
Сhemanalyst отмечает, что крупнейшим региональным потребителем гликолевых эфиров выступает Азиатско-Тихоокеанский регион, который включает густонаселенные страны с бурно развивающейся экономикой, например, Китай. Исходя из того, что основной объем гликолевых эфиров используется для производства красок и покрытий, делаем вывод, что ключевым драйвером роста их потребления являются объемы строительных и ремонтных работ.
С начала этого десятилетия сфера строительства в Китае переживает глубокий кризис. Объемы ввода жилья и коммерческой недвижимости снижаются из года в год, что приводит к убыткам строительных компаний. В 2024 году власти приняли меры для перезапуска строительной отрасли. Это должно простимулировать производство и потребление множества химикатов, необходимых для строительства.
Релевантной информации о российском рынке гликолевых эфиров тоже немного. Как минимум, этилцеллозольв производится на заводе «Нижнекамскнефтехим». Это химическое вещество используется в лакокрасочной продукции и чернильных растворах, а также добавляется в авиатопливо для предотвращения кристаллизации при низких температурах.
Вред для здоровья
Эфиры гликолей – химикаты, поэтому необходимо соблюдать правила безопасности при работе с ними. Рекомендуется избегать контакта с кожей и особенно вдыхания паров, так как это может привести к головной боли, тошноте, а в крайних случаях – к потере сознания.
Считается, что 2-этоксиэтанол и 2-метоксиэтанол – это самые токсичные эфиры гликолей. Из-за низких свойств летучести они чаще других воздействуют на человека – в основном при вдыхании паров в закрытых или плохо проветриваемых помещениях.
Эфиры гликоля группы P считаются менее токсичными, чем эфиры группы E, также как пропиленгликоль практически безопасен по сравнению с этиленгликолем.
Существуют негативные стереотипы о гликолевых эфирах, связанные с их возможным вредом для здоровья. Европейская группа производителей растворителей (ЕГПР) отмечает, что в последние годы появилось множество публикаций, в которых утверждается, что гликолевые эфиры разрушают эндокринную систему человека. ЕГПР заказала два независимых анализа эфиров обеих групп. Результаты опубликовали в 2022-2023 годах.
«Оба анализа показали, что нет убедительных доказательств воздействия этих веществ на эндокринные органы или работу эндокринной системы, а наблюдаемая токсичность обусловлена неэндокринными механизмами действия», – сообщается на сайте ЕГПР.
