ПЭГ-400: свойства и применение
В СОЖ, технологических смазках и пластификаторах ПЭГ-400 ценят за сочетание свойств: он смешивается с водой в любых соотношениях, смазывает в водных составах, почти не испаряется и не агрессивен к резине и пластмассам. Средняя молекулярная масса этого жидкого полиэтиленгликоля 380-420, при 4-8 °C он застывает, а в минеральном масле не растворяется. Технический сорт от фармакопейного макрогола 400 отличается не формулой, а набором проверяемых примесей.
Что такое ПЭГ-400
Полиэтиленгликоли получают присоединением оксида этилена к этиленгликолю или воде. Общая формула H(OCH₂CH₂)nOH, у ПЭГ-400 в цепи в среднем 8,7 оксиэтиленовых звена, поэтому в косметической номенклатуре INCI он называется PEG-8. Номер CAS 25322-68-3 общий для полиэтиленгликолей.
Например, в линейке Dow полиэтиленгликоли идут от ПЭГ-200 до ПЭГ-8000. Марки до 600 при обычной комнатной температуре жидкие, начиная с 1000 это твёрдые воскообразные продукты: например, ПЭГ-1000 плавится при 35-40 °C.
Число 400 означает среднюю молярную массу. Продукт состоит из цепей разной длины, поэтому в спецификациях указывают диапазон и гидроксильное число. Звенья цепи соединены простыми эфирными связями, отсюда второе название в каталогах: полиэфир простой ПЭГ-400.
Молярную массу партии легко проверить по гидроксильному числу из паспорта качества. У молекулы две концевые OH-группы, поэтому M = 112 200 / ОЧ. При гидроксильном числе 280 мг КОН/г получается около 400, при 264 около 425, при 300 около 374.
Свойства по спецификациям производителей
| Показатель | Значение |
|---|---|
| Средняя молекулярная масса | 380-420 |
| Гидроксильное число, мг КОН/г | 264-300 у зарубежных производителей, 260-290 по ТУ 2226-061-05766801-2006 |
| Плотность при 20 °C, г/см³ | около 1,125-1,13 |
| Температура застывания, °C | 4-8 |
| Динамическая вязкость при 20 °C, мПа·с | 105-130 (фармакопейная норма) |
| Кинематическая вязкость, мм²/с | около 81 при 25 °C, около 7,3 при 100 °C |
| Температура вспышки в открытом тигле, °C | около 263, типичное значение |
| pH водного раствора | 5,0-7,5 для 5 %-ного раствора по ТУ, 4,6-7,4 для 10 %-ного у зарубежного аналога |
| Вода, %, не более | 0,5 в техническом сорте |
| Поверхностное натяжение при 25 °C, мН/м | около 44,5 |
| Растворимость | полностью в воде, в низших спиртах, хлороформе; не растворяется в алифатических углеводородах |
ПЭГ-400 гигроскопичен и на воздухе набирает воду: техническая спецификация допускает её не более 0,5 %, фармакопейная до 2,0 %, а в открытой бочке содержание воды со временем растёт. Растворы ПЭГ близки к нейтральным, pH 5,0-7,5, так что щёлочность СОЖ обеспечивают другие компоненты.
Из этих цифр важнее всего три вывода. ПЭГ-400 при 4-8 °C застывает, поэтому в неотапливаемом складе зимой он густеет и мутнеет. В минеральном масле он не растворяется, его место в водных составах. Давление паров у него низкое, поэтому в открытой ванне он практически не улетучивается, в отличие от воды.
Применение в технике
- СОЖ и технологические смазки. Производители ПЭГ, например Dow, рекомендуют марки 400 и 600 для смазок при штамповке и прокатке, жидкостей для резания и шлифования, полировальных составов. В синтетических СОЖ он даёт смазывающую способность раствору без масла, легко смывается водой и не пачкает детали.
- Сырьё для эфиров. Две концевые гидроксильные группы позволяют получать из ПЭГ сложные эфиры с жирными кислотами, например стеарат ПЭГ-400 (PEG-8 stearate). Это уже отдельный продукт, неионогенный эмульгатор, а не сам полиэтиленгликоль.
- Пластификатор. ПЭГ-400 применяют в производстве пластификаторов и как пластификатор в клеях и бумаге. В керамических массах он работает пластификатором и смазкой и выгорает при обжиге без остатка.
- Полиуретаны и смолы. Как двухатомный спирт ПЭГ-400 применяют в производстве полиуретановых форполимеров, а в синтезе смол полиэтиленгликоли повышают их диспергируемость в воде.
- Растворитель и носитель. В красках для печати и красителях ПЭГ служит растворителем и диспергатором, в составах моющих средств регулирует вязкость и гигроскопичность.
- Резина и текстиль. ПЭГ используют как смазку для форм при переработке каучука, как смазку, мягчитель и антистатик для волокон. Антистатический эффект он даёт за счёт того, что удерживает влагу.
- Влагоудерживающий компонент. ПЭГ-400 удерживает влагу в чернилах и клеях и может заменять глицерин и пропиленгликоль.
- Обработка древесины. Пропитка полиэтиленгликолем защищает древесину от усадки и растрескивания при сушке.
В водных составах у ПЭГ-400 есть практические плюсы. Он неионогенный и не образует нерастворимых мыл с солями кальция и магния, поэтому жёсткая вода действует на него иначе, чем на мыльные эмульгаторы. Он не агрессивен к резине и пластмассам, малозольный, а остатки легко смываются водой. Минус в гигроскопичности и нелетучести: когда вода из бака испаряется, доля ПЭГ в растворе растёт, так что концентрацию синтетической СОЖ контролируют так же регулярно, как концентрацию эмульсии.
В синтетической СОЖ ПЭГ обычно работает не один, а вместе с аминами, которые держат pH, и ингибиторами коррозии. Для таких рецептур в каталоге есть раздел амины с МЭА и ТЭА.
Если вы собираете СОЖ сами, учтите, что ПЭГ-400 один эмульсию с маслом не держит и от коррозии не защищает: нужны ингибиторы, регуляторы pH и биоцид. О том, когда самодельная СОЖ оправдана, написано в статье «СОЖ своими руками: можно ли и стоит ли». Готовые составы без масла есть в разделе синтетические СОЖ, а о типах СОЖ подробнее в статье «СОЖ для станков: какие бывают и как выбрать».
Технический и фармакопейный сорт
По химической формуле сорта не различаются. Разница в том, какие примеси нормируются и насколько жёстко. Сравнение по двум спецификациям: технический ПЭГ-400 по ТУ 2226-061-05766801-2006 и макрогол 400 фармакопейного качества у европейского производителя.
| Показатель | Технический ПЭГ-400 | Фармакопейный макрогол 400 |
|---|---|---|
| Гидроксильное число, мг КОН/г | 260-290 | 264-300 |
| Вода, %, не более | 0,5 | 2,0 |
| Сульфатная зола, %, не более | 0,1 | 0,2 |
| Моно- и диэтиленгликоль, %, не более | 0,25 | 0,4 |
| Оксид этилена, не более | 0,01 %, то есть 100 ppm | 1 ppm |
| 1,4-диоксан, не более | в спецификации нет | 10 ppm |
| Формальдегид, не более | в спецификации нет | 30 ppm |
| Вязкость при 20 °C | в спецификации нет | 105-130 мПа·с |
Оксид этилена это остаток исходного сырья, 1,4-диоксан образуется как побочный продукт синтеза. Обе примеси токсичны, поэтому фармакопейная спецификация ограничивает их уровнем 1 и 10 ppm, а техническая либо допускает их больше, либо не нормирует вовсе.
Для СОЖ, смазок, пластификаторов и других технических задач технический сорт подходит полностью. Для лекарств, косметики и пищевых целей берут продукт, к которому приложены документы о соответствии фармакопее или пищевым нормам. Если таких документов к партии нет, применяйте ПЭГ только в технике.
Как принять партию
По описанию в ТУ свежий ПЭГ-400 бесцветная или слегка желтоватая прозрачная вязкая жидкость со слабым специфическим запахом. В паспорте качества смотрят гидроксильное число и по нему проверяют молярную массу, а также долю воды, pH раствора и цветность. По ТУ 2226-061-05766801-2006 воды допускается не более 0,5 %, цветность 25 %-ного водного раствора не более 25 единиц Хазена.
Заметное пожелтение, осадок или запах, которого не было у прошлых партий, повод отложить партию и запросить у поставщика повторный анализ. Одна из возможных причин в перегреве при хранении: при высокой температуре на воздухе полиэтиленгликоль окисляется и разлагается.
Хранение и безопасность
- Тару держат закрытой: ПЭГ гигроскопичен и набирает воду из воздуха.
- Температура. Производитель рекомендует хранить жидкие ПЭГ хотя бы на 5 °C выше температуры застывания и не намного выше 65 °C. Бочки держат в помещении или под навесом, чтобы продукт оставался текучим.
- Разогрев. Застывший ПЭГ-400 разогревают в тёплом помещении или внешним подогревом. При высокой температуре на воздухе полиэтиленгликоль разлагается, поэтому местный перегрев недопустим.
- Ёмкости. Для больших объёмов подходят стальные резервуары с азотной подушкой, а если важны цвет и отсутствие примеси железа, нержавеющая сталь.
- Срок хранения. В карточке нашего товара указан срок хранения 1 год.
- Безопасность. По данным производителя, острая токсичность ПЭГ очень низкая, заметного раздражения кожи и сенсибилизации он не вызывает. При попадании в глаза возможно лёгкое временное раздражение, поэтому при работе нужны защитные очки. Продукт горючий, хотя и с высокой температурой вспышки.
В каталоге есть полиэфир простой ПЭГ-400. Объём и сроки поставки согласуем по запросу.
Частые вопросы
Какая вязкость у ПЭГ-400?
По фармакопейной норме динамическая вязкость при 20 °C составляет 105-130 мПа·с. Типичная кинематическая вязкость около 81 мм²/с при 25 °C и около 7,3 мм²/с при 100 °C.
Чем ПЭГ-400 отличается от ПЭГ-300 и ПЭГ-600?
Длиной цепи и связанными с ней свойствами. ПЭГ-300 застывает в интервале от минус 15 до минус 8 °C, ПЭГ-400 при 4-8 °C, ПЭГ-600 при 15-25 °C, то есть в прохладном помещении он уже твёрдый. Вязкость при 100 °C растёт от 5,8 у ПЭГ-300 до 7,3 у ПЭГ-400 и 10,8 мм²/с у ПЭГ-600.
Растворяется ли ПЭГ-400 в масле?
В минеральном масле и других алифатических углеводородах нет. ПЭГ-400 растворяется в воде, низших спиртах и хлороформе, поэтому его применяют в водных составах.
Почему ПЭГ-400 помутнел или загустел?
Чаще всего из-за холода: температура застывания ПЭГ-400 4-8 °C. После прогрева в тёплом помещении и перемешивания он снова становится прозрачной жидкостью.
Какой номер CAS у ПЭГ-400?
25322-68-3. Этот номер общий для полиэтиленгликолей разной молекулярной массы, поэтому марку уточняют по гидроксильному числу и средней молекулярной массе в паспорте.
Поможем подобрать полиэтиленгликоль под рецептуру СОЖ или другую техническую задачу и согласуем фасовку. Звоните: +7 (495) 135-25-88. Все позиции собраны в разделе полиэтиленгликоли (ПЭГ).