اتیلن گلیکول Ethylene glycol
اتیلن گلیکول یک ترکیب آلی به فرمول 2(CH2OH) است .این ماده مایعی بیرنگ ،بدون بو ،شیرین مزه و چسبناک دارای فراریت اندک و ویسکوزیته پایین بوده و جاذب آب در ساختار مولکولی خود است و بهعلت داشتن گروه هیدروکسیل خواص معمولی الکلها را دارا بوده و در آب و بسیاری از مایعات آلی محلول است.
این ماده بهطور عمده بهمنظور دستیابی به دو هدف متفاوت استفاده میشود: هدف اول بهعنوان ماده خام در تولید فیلمهای پلیاستری و هدف دوم برای تهیه فرمولاسیون مواد ضدیخ است. علاوه بر آن این ماده حالتی سمی دارد و حیوانات خانگی ممکن است در اثر چکه مواد ضدیخ از اتومبیلها در معرض مسمومیت ناشی از اتیلن گلیکول قرار بگیرند.
کاربردهای اتیلن گلیکول
۵۰ درصد از مصارف اتیلن گلیکول به تولید مواد ضدیخ اختصاص داده میشود و ۴۰ درصد نیز تولید مواد خامی است که در ساخت پلیاسترهایی مانند پلیاتیلن ترفتالات بهکار برده میشوند.
خنککنندهها و عاملهای انتقال گرما
کاربرد اصلی اتیلن گلیکول به عنوان وسیله و یا یک میانجی در انتقال حرارت همرفتی در خودروها و یا کامپیوترهایی میباشد که به کمک مایعات خنک میشوند. علاوه بر این پلیمر یادشده در سیستمهای تهویه هوای مجهز به آب خنک و یا سیستمهایی استفاده میشود که باید در دمای کمتر از دمای انجماد آب خنک شوند. در سیستمهای گرمکننده و یا خنککنندهی زمین گرمایی نیز اتیلن گلیکول نقش نوعی مایع را دارد که گرما را از طریق پمپهای زمین گرمایی انتقال میدهد. اتیلن گلیکول با توجه به آن که برای یک سیستم گرمایشی و یا سرمایی انتخاب میشود، انرژی لازم خود را از منابعی مانند رودخانه، اقیانوس و یا چاه آب دریافت میکند و گرما را به مناطق چاه مانند منتقل میکند. ظرفیت گرمایی اتیلن گلیکول خالص یک و نیم برابر بیشتر از آب است، بنابراین پلیمر یاد شده علاوه بر آنکه از ماده در برابر انجماد حفاظت میکند و نقطه جوش را نیز بالا میبرد و همچنین میتواند ظرفیت گرمایی ویژه در ترکیبات آبی را در مقایسه با آب خالص کاهش دهد. شکلگیری حبابهای بزرگ در مسیرهای خنککننده موتورهای احتراقی داخلی بهطور حتم باعث میشود تا جریان گرمایی از این نواحی دور شود ولی انتقال گرمایی حبابهای کوچک در این مرحله پیشنهاد نمی‌شود.
ضد یخ:
اتیلن گلیکول خالص در دمای منفی ۱۲ درجه سانتیگراد و یا ۱۰.۴ درجه فارنهایت منجمد میشود ولی زمانی که این ماده با آب ترکیب میشود ترکیب به دست آمده در دمای پایین‌تری منجمد میشود. بهعنوان مثال ترکیب ۶۰ درصدی اتیلن گلیکول با ۴۰ درصد از آب در دمای منفی ۴۵ درجه سانتیگراد و یا منفی ۴۹ درجه فارنهایت منجمد میشود. دی اتیلن گلیکول نیز رفتاری مشابه دارد. کاهش دمای انجماد در تعدادی از ترکیبها میتواند در قالب ویژگی‌های تجمعی و یا جمعی یک محلول توضیح داده شود اما در ترکیباتی که دارای غلظت بالایی میباشند مانند مواردی که ذکر شد، ممکن است انحرافاتی از رفتارهای اصلی محلول بهوجود بیاید که این موضوع ناشی از اثر نیروهای بین مولکولی است. نسبتهای ترکیبی برای اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول با یکدیگر تفاوت دارند، بهعنوان مثال این نسبت برای اتیلن گلیکول برابر با ۳۰ به ۷۰ و یا ۳۵ به ۶۵ میباشد اما همین مقدار برای پروپیلن گلیکول برابر با ۳۵ به ۶۵ و یا ۴۰ به ۶۰ است. این ترکیب در پایین‌ترین دمای عملکردی در برابر انجماد مقاوم میباشد. از آنجایی که دمای انجماد این ماده کمتر میباشد اتیلن گلیکول به عنوان مایع ضدیخ برای شیشه جلوی اتومبیل و هواپیما و همچنین بهعنوان ماده ضدیخ در موتورهای خودرو بهکار برده میشود. ترکیب اتیلن گلیکول و آب هم میتواند از نظر شیمیایی با نام ترکیب غلیظ گلیکول و یا محلول آن شناخته شود. استفاده از پلیمر یاد شده نه تنها نقطه انجماد ترکیبات مایع را کاهش میدهد بلکه میتواند نقطه جوش آنها را نیز افزایش دهد. این مورد باعث میشود تا گستره دمای کارکردی برای انتقال مایعات گرمایی در دو سر مقیاس افزایش یابد. افزایش دمای جوش ناشی از بهکارگیری اتیلن گلیکولهای خالص است که دارای نقطه جوش خیلی بالاتری هستند و فشار بخار نیز در آنها در مقایسه با آب خالص کمتر است.
پیش ماده ای برای پلیمرها:
در صنعت پلاستیک اتیلن گلیکول یک پیش مادهی مهم و ضروری برای فیبرها و رزینهای پلیاستری است. پلیاتیلن ترفتالات که در تولید بطریهای پلاستیکی برای نوشیدنیهای ساده نقش دارد نیز، از اتیلن گلیکول ساخته میشود.
سایر مصارف:
عامل آبگیر و یا خشککننده:
اتیلن گلیکول در صنعت گاز طبیعی بهکار برده میشود تا بخار آب را از گاز طبیعی قبل از انجام مراحل بعدی فرآوری بزداید.
جذب رطوبت:
از آنجایی که نقطهی جوش این ماده بالا بوده و پیوستگی بسیاری با آب دارد، بهعنوان یک عامل خشککننده بهکار برده میشود. میتوان اتیلن گلیکول را از گاز طبیعی بازیابی نموده و آنرا دوباره بهعنوان یک بازدارنده پس از خالصسازی بهکار برد که در آن مرحله آب و نمکهای غیرارگانیک زدوده میشوند. علاوه بر جدایی، میتوان از این ماده برای کاهش دمای تشکیل هیدراتها استفاده کرد. درجه خلوص نوعی از گلیکول که برای سرکوب هیدراتها بهکار برده میشود، معمولاً حدود ۸۰ درصد است و این در حالی است که خلوص گلیکول بکار برده شده برای آبزدایی به مقدار ۹۵ درصد تا بیش از ۹۹ درصد میباشد.
مضرات
این ماده نسبتا سمی است و خطر اصلی آن بهدلیل طعم شیرین آن است که میتواند کودکان و حیوانات را به خود جلب کند و پس از مصرف اتیلن گلیکول به اسید گلیکولیک اکسید میشود که آن نیر به نوبهی خود به اسیداگزالیک اکسید میشود که مادهای سمی است. این ماده و محصولات جانبی آن که در داخل بدن تولید میشود ابتدا سیستم عصبی مرکزی و سپس قلب و در آخر کلیهها را تحت تاثیر قرار میدهند. در صورت عدم درمان خورده شدن این ماده، به مقدار کافی کشنده است. وارد شدن این ماده به بدن سالانه تنها در ایالات متحدهی آمریکا چندین مورد کشته را ثبت میکند.