مونو پروپیلن گلایکول MPG

ويژگی­‌های شيميايی و خواص عمومی مونو پروپیلن گلایکول

مونو پروپیلن گلایکول با نام شیمیایی پروپان 1,2-دی‌ال و فرمول مولکولی C₃H₈O₂ شناخته می‌شود. این ماده با جرم مولکولی حدود 76.09 g/mol دارای یک زنجیر سه‌کربنه از نوع پروپان با دو گروه هیدروکسیل –OH است.  به همین دلیل MPG یک دی‌الکل یا دی‌اُل است. وجود این دو گروه هیدروکسیل باعث ایجاد پیوند هیدروژنی قوی، امتزاج‌پذیری بالا با آب، خاصیت جذب رطوبت، ویسکوزیته متوسط و سازگاری مناسب با بسیاری از حلال‌های قطبی می‌شود.

شکل1. ساختار شیمیایی مونو پروپیلن گلایکول (MPG)

در دمای محیط، MPG  به‌صورت مایعی شفاف، بی‌رنگ و نسبتاً ویسکوز است که در تماس با هوای مرطوب، رطوبت را جذب می‌کند. همین خاصیت رطوبت‌گیری یکی از دلایل اصلی کاربرد مونو پروپیلن گلایکول در کرم‌ها، لوسیون‌ها، محصولات مراقبت شخصی، خمیردندان، دهان‌شویه، شوینده‌های مایع، فرمولاسیون‌های غذایی و برخی سامانه‌های دارویی است.

مونو پروپیلن گلایکول کاملا با آب امتزاج‌پذیر است و با حلال‌هایی مانند استون و کلروفرم نیز سازگاری دارد. این ماده، بسیاری از اسانس‌ها و روغن‌های فرّار را حل می‌کند، اما با روغن‌های غیرفرار امتزاج‌پذیر نیست. همین رفتار بینابینی باعث می‌شود MPG در فرمولاسیون‌هایی که هم فاز آبی و هم ترکیبات آلی یا اسانسی دارند، به‌عنوان coupling agent و carrier عمل کند.

روش­ توليد مونو پروپیلن گلایکول

مونو پروپیلن گلایکول عمدتاً از چند روش تولید می‌شود، اما روش معمول تولید آن، هیدرولیز پروپیلن اکساید است. هرچند مسیرهای مبتنی بر پروپیلن کربنات و گلیسرول زیستی نیز از نظر فناوری و توسعه بازار اهمیت دارند.

مهم‌ترین و رایج‌ترین روش تولید صنعتی MPG، هیدرولیز پروپیلن اکساید است. در این روش، پروپیلن اکساید با آب واکنش داده، حلقه اپوکسیدی آن باز شده و MPG تشکیل می‌شود. با این حال،  اگر کنترل فرآیند دقیق نباشد، ممکن است بخشی از پروپیلن اکساید با MPG تولیدشده واکنش داده و محصولات جانبی سنگین‌تر مثل دی‌پروپیلن گلایکول (DPG) و تری‌پروپیلن گلایکول (TPG) ایجاد شوند. برای افزایش انتخاب‌پذیری به سمت  MPG، معمولاً نسبت آب به پروپیلن اکساید را بالا می‌گیرند. بعد از واکنش، آب اضافی و محصولات جانبی با تقطیر جدا شده و محصول نهایی عرضه می‌شود.

ويژگی­‌های فنی مونو پروپیلن گلایکول

مونو پروپیلن گلایکول یک مایع قطبی، جاذب رطوبت، با ویسکوزیته متوسط، نقطه جوش بالا و فشار بخار پایین نسبت به بسیاری از حلال‌های آلی سبک است. نقطه جوش حدود 187 درجه سانتی‌گراد و دانسیته حدود 1.03 تا 1.04 گرم بر سانتی‌متر مکعب باعث می‌شود MPG در فرمولاسیون‌هایی که به تبخیر کندتر، کنترل ویسکوزیته و پایداری دمایی نیاز دارند، گزینه مناسبی باشد.

وجود دو گروه هیدروکسیل در ساختار MPG باعث می‌شود این ماده در واکنش‌های تراکمی، استریفیکاسیون، اترفیکاسیون، پلی‌استری و یورتانی شرکت کند. هم‌چنین با توجه به اینکهMPG  به‌راحتی با آب و الکل‌های سبک مخلوط می‌شود، در امولسیون‌ها می‌تواند بر ویسکوزیته، پایداری فاز و رفتار خشک‌شدن اثر بگذارد.

در کاربردهای صنعتی، انتخاب MPG باید بر اساس گرید مصرفی انجام شود. برای مثال برای رزین، ضدیخ، سیالات انتقال حرارت و شوینده‌ها، گرید صنعتی مناسب است. اما برای کاربردهای دارویی، غذایی و برخی محصولات آرایشی باید از گرید USP/EP/FCC یا گریدهای معادل استفاده شود.

مونوپروپیلن گلایکول باید در ظروف دربسته، خشک، خنک و دور از نور مستقیم، حرارت، رطوبت و مواد اکسیدکننده قوی نگهداری شود. به‌دلیل خاصیت رطوبت‌گیری، بازماندن درب بشکه یا IBC می‌تواند موجب افزایش درصد آب و افت کیفیت شود.

كاربردهای مونو پروپیلن گلایکول

مونو پروپیلن گلایکول بر اساس نقش عملکردی اش به‌عنوان حلال، جاذب رطوبت، carrier، پایدارکننده، اصلاح‌کننده ویسکوزیته، ضدیخ و ماده واسطه شیمیایی در صنایع مختلف مصرف می‌شود.

صنعت آرایشی و بهداشتی و مراقبت شخصی

در صنعت آرایشی و بهداشتی، مونو پروپیلن گلایکول یکی از مواد پرکاربرد در فرمولاسیون محصولات مراقبت پوست و مو، دهان و دندان، خوشبوکننده‌ها، محصولات اصلاح، ژل‌ها، کرم‌ها، لوسیون‌ها، شامپوها، نرم‌کننده‌ها، رنگ مو، ضدتعریق‌ها، دستمال مرطوب، ضدعفونی‌کننده‌های دست و محصولات آرایشی رنگی است. نقش اصلی  MPGدر این محصولات شامل جذب رطوبت، حفظ آب در فرمول، کمک به انحلال اسانس‌ها و مواد فعال، پخش یکنواخت مواد، اصلاح ویسکوزیته و پایدارسازی امولسیون است. مزیت مهم MPG درمحصولات مراقبت شخصی این است که چند عملکرد را هم‌زمان در یک ماده فراهم می‌کند و می‌تواند پیچیدگی فرمولاسیون را کاهش دهد.

شوینده‌ها، پاک‌کننده‌ها و محصولات خانگی

در صنعت شوینده، مونو پروپیلن گلایکول یک ماده کاربردی برای فرمولاسیون‌های مایع همچون مایع لباسشویی، شوینده‌های آنزیمی، پاک‌کننده‌های صنعتی، ضدعفونی‌کننده‌ها و محصولات خانگی است. در شوینده‌ها و محصولات خانگی، MPG به‌عنوان حلال، کمک‌حلال(حل‌شدن اسانس‌ها)، پایدارکننده آنزیم، رقیق‌کننده، اصلاح‌کننده ویسکوزیته، coupling agent  ، عامل کمک‌کننده به پایداری فرمولاسیون، عدم جدایش فازی و کدرشدگی استفاده می‌شود. مزیت MPG در این حوزه، ترکیب هم‌زمان حلالیت، رطوبت‌گیری، کنترل ویسکوزیته و پایداری فرمولاسیون است.

صنایع غذایی و دارویی

بعضی از گريدهای مونو پروپیلن گلایکول (مانند USP/EP/FCC) در صنایع غذایی و دارویی هم کاربرد دارد. در صنایع غذایی، MPG  می‌تواند به‌عنوان حلال طعم‌دهنده‌ها و رنگ‌ها، پایدارکننده، جاذب‌های رطوبت و کمک‌حلال افزودنی‌های غذایی استفاده شود. در داروسازی هم معمولاً به‌عنوان حلال، carrier یا excipient در بعضی محصولات خوراکی، موضعی و تزریقی به‌کار می‌رود. در این حوزه، انتخاب گرید از جهت داشتن خلوص بالا و الزامات قانونی، بسیار بااهمیت است.

رنگ، رزین، چسب و جوهر چاپ

در صنایع رنگ و رزین، مونو پروپیلن گلایکول هم به‌عنوان حلال یا کمک‌حلال و هم به‌عنوان ماده واسطه شیمیایی اهمیت دارد. در رنگ‌های پایه آب و لاتکس‌ها، MPG  می‌تواند به کنترل زمان خشک شدن، بهبود پایداری فرمول، کنترل ویسکوزیته و کمک به پخش بهتر اجزا کمک کند.

در جوهرها، به‌خصوص جوهرهای پایه آب، مونو پروپیلن گلایکول می‌تواند از خشک شدن سریع جوهر جلوگیری کرده و به حفظ یکنواختی آن، کمک کند.

در تولید رزین‌های پلی‌استر غیراشباع، MPG می‌تواند به‌عنوان جزء گلایکولی وارد ساختار رزین شود و بر انعطاف‌پذیری، مقاومت شیمیایی، ویسکوزیته و خواص نهایی اثر بگذارد. در آلکید رزین‌ها نیز می‌تواند بخشی از ساختار پلی‌ال را تشکیل دهد. در سامانه‌های پلی‌یورتانی،  به‌دلیل جرم مولکولی پایین و دو عاملی بودن MPG بیش‌تر نقش  chain extender یا modifier دارد و مصرف آن باید با محاسبه دقیق نسبت NCO/OH  انجام شود.

ضدیخ، سیالات انتقال حرارت و سیستم‌های سرمایشی

به‌دلیل توانایی مونو پروپیلن گلایکول در کاهش نقطه انجماد آب، از آن در تولید ضدیخ‌ها، سیالات انتقال حرارت، سیستم‌های HVAC، چیلرها، سردخانه‌ها، صنایع لبنی، نوشیدنی و تجهیزات سرمایشی استفاده می‌شود. در این حوزه، MPG  معمولاً با آب و افزودنی‌های ضدخوردگی، ضدکف و پایدارکننده ترکیب می‌شود. مزیت مهم آن نسبت به مونو اتیلن گلایکول سمیت پایین‌تر آن است. به همین دلیل در برخی کاربردهای حساس‌تر، مخصوصاً جایی که احتمال تماس غیرمستقیم با مواد غذایی وجود دارد، گزینه مناسب‌تری است.

کشاورزی

در فرمولاسیون‌های کشاورزی، مونو پروپیلن گلایکول می‌تواند به‌عنوان حلال، carrier، نگهدارنده رطوبت، ضدکریستالیزاسیون، پایدارکننده و اصلاح‌کننده ویسکوزیته استفاده شود. در برخی سموم، کودهای مایع، افزودنی‌ها و فرمولاسیون‌های آبی یا نیمه‌آبی، به ‍‍پخش بهتر ماده فعال و کاهش کریستالیزاسیون کمک می‌کند.