بوتیل گلیکول (بوتیل گلایکول) و کاربردهای آن Butyl Glycol

 applications of butyl glycol

تاریخچه بوتیل گلایکول

بوتیل گلایکول چیست؟ بوتیل گلیکول  یک بوتیل اتر، اتیلن گلایکول است. لذا برای بررسی تاریخچه آن باید به بررسی تاریخچه اتیلن گلایکول و گلیکل ها پرداخت. بیشتر منابع تاریخی موجود کشف و ساخت اتیلن گلیکول را به شیمیدان فرانسوی چارلز آدولف وورتز در سال ۱۸۵۶ میلادی نسبت می‌دهند. او ابتدا واکنش بین یدید اتیلن (C۲H۴I۲) با استات سیلور را انجام داده و سپس محصول حاصل(اتیلن دی استات) را درکنار هیدروکسید پتاسیم، هیدرولیز کرد. او ترکیب حاصل را به علت خواص مشترک با اتیل الکل و گلیسیرین، گلایکول (گلیکول) نام گذاری کرد. سه سال پس از آن وورتز اتیلن گلایکول را با هیدراسیون اکسید اتیلن آماده کرد و روش تهیه کمی کم هزینه‌تر شد، اما تا قبل از جنگ جهانی اول راهی اقتصادی برای تولید اتیلن گلیکول در مقیاس اقتصادی وجود نداشت. در زمان جنگ جهانی اول آلمان‌ها اتیلن گلیکول را با سنتز دی کلرید اتیلن تهیه کرده و آن را جایگزین گلیسرول (گلیسرین) در مواد منفجره نمودند. علی‌رغم تمام بدی‌های جنگ به خصوص جنگ‌های جهانی این اولین باری بود که راهی اقتصادی برای تولید این ماده در جهان به وجود آمد. در سال ۱۹۱۷ آمریکا نیز، تولید اتیلن گلایکول را از اتیلن کلروهیدرین آغاز کرد و این آغاز هشت سال بعد، منجر به راه‌اندازی اولین کارخانه بزرگ تولید این ماده در چارلستون جنوبی واقع در غرب ویرجینیا شد. در سال ۱۹۲۷ اتیلن گلیکول تقریبا توسط تمام سازندگان دینامیت در دنیا مورد استفاده قرار گرفت. شرکت کارباید یونیون پس از تاسیس در سال ۱۹۲۵ تا سال ۱۹۵۳ کاملا بازار اتیلن گلایکول را در اختیار خود داشت تا لایسنس آن را به فروش گذاشت. گلیکول اترهای زیادی از سال ۱۹۲۴ ساخته شده و به دو دسته e و p تقسیم شدند. دسته e گلیکول‌های استحصال و یا جایگزین شده در اتیلن گلیکول (یا از اکسید اتیلن ساخته شده) و سری p گلیکول‌های جایگزین شده در پروپیلن گلیکول (یا از پروپیلن اکساید ساخته شده) را شامل می‌شوند. که ۲-بوتوکسی اتانول از مهمترین و پر استفاده‌ترین این حلال‌ها است که از دهه ۱۹۳۰ تاکنون مورد استفاده در صنایع مختلف قرار گرفته است. از سال ۱۹۹۹ مالکیت تمام این گلیکول‌ها که توسط یونیون کارباید به ثبت رسیده بود در اختیار شرکت شیمیایی داو قرار گرفت و امروزه کشورهای مختلف دنیا به رشد کافی در زمینه تولید آن دست پیدا کرده‌اند.

بوتیل گلیکول یا بوتیل گلیکول Butyl Glycol

این ماده در صنعت و بازار فروش با نام‌های هیدروکسی اتیل استر و پلی اتیلن گلیکول میریستات نیز شناخته می شود. بوتیل گلایکول یکی از ترکیبات شیمیایی ارگانیک است که به عنوان حلال و ماده آغازین در سنتزها کاربرد دارد.

بوتیل گلیکول با فرمول مولکولی C6H14O2 مایع شیمیایی بی‌رنگی است که نقطه جوش بالا، فراریت پایین و بوی ملایم و شیرین از دیگر خصوصیات بوتیل گلیکول است. به دلیل وجود دو عامل اتری و یک عامل الکلی که در ساختار بوتیل گلایکول وجود دارد. این ماده قابلیت حل شدن در آب و اکثر حلال های آلی قطبی و غیرقطبی در دمای اتاق را دارا می باشد.

این گلایکول به عنوان سطح‌ساز (Surfactant) استفاده فراوانی داشته و به علت ارزان و سمیت کم، غیر‌فرار بودن در فلوتاسیون و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد دارد.

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی بوتیل گلیکول

این مایع بی‌‌رنگ دارای بوی شیرین و شبیه اتر است، چون از خانواده گلیکول اتر تشکیل شده است و یک بوتیل اتر از اتیلن گلیکول است. بوتیل گلیکول به میزان کمی جاذب رطوبت است. این محصول در دمای اتاق با آب و حلال‌های آلی متداول مانند کتون‌ها، الکل‌ها، اترها، پارافین‌ها و هیدروکربن‌های آروماتیک انحلال‌پذیر است.

نحوه ی تولید و تهیه ی بوتیل گلیکول

در سال ۲۰۰۶، تولید بوتیل گلیکول اترهای اروپایی به ۱۸۱ کیلوتن رسید که تقریبا ۵۰٪  آن  ۲ بوتیل گلیکول بود. تخمین زده می‌شود که تولید جهانی ۲۰۰ تا ۵۰۰  kt/a  باشد و ۷۵ درصد آن در رنگ‌ها و پوشش‌ها  استفاده می‌شود. هم چنین ۱۸ درصد آن برای تولید تمیزکننده‌های فلزی و پاک‌کننده‌های خانگی مصرف می‌شود. در ایالات متحده، بوتیل گلیکول به عنوان یک ماده شیمیایی با حجم بالای تولید شناخته می‌شود زیرا بیش از ۱۰۰ میلیون پوند از این ماده شیمیایی در سال تولید می‌شود

بوتیل گلیکول معمولا از طریق دو فرآیند به دست می‌آید:

  • 1- یکی از این روش‌ها اتوکسیلیشن است که در واکنش بوتانول و اکسید اتیلن در حضور کاتالیزور اتفاق خواهد افتاد. این روش معمولا به علت گران بودن توصیه نمی‌شود. (واکنش اتوکسی شدن بوتانول و اتیلن اکسید در حضور یک کاتالیزور)

C۲H۴O + C۴H۹OH → C۴H۹OC۲H۴OH

  • 2- روش دوم نیز اتری کردن بوتانول با ۲کلرو اتانول است. در صنعت معمولا ابتدا اتیلن گلیکول تولید شده و سپس بوتی رآلدهید در یک راکتور با پالادیوم روی کربن اضافه خواهد شد.

کاربردهای بوتیل گلایکول

صنایع آرایشی و بهداشتی: بوتیل گلیکول یکی از پرکاربرد ترین مواد اولیه در تولید محصولات مراقبت از پوست می باشد و در طیف وسیعی از محصولات از جمله پاک کننده ها، سرم ها، مرطوب کننده و….. استفاده می شود. بوتیل گلایکول باعث پایداری و یکنواختی محصولات پوستی می شود هم چنین از آنجایی که این ترکیب در مقایسه با ترکیبات با کاربرد مشابه وزن مولکولی کمتری دارد باعث افزایش نفوذ محصولات به پوست و بهبود اثربخشی آنها می شود. علاوه بر موارد ذکر شده گروه های الکلی این ترکیب می توانند رطوبت را از هوای اطراف جذب نموده و پوست را آبرسانی کنند.

صنایع پوششی: بوتیل گلیکول به طور گسترده در صنعت رنگ‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد، به طوری که تقریبا ۷۵ % از کل میزان تولیدی این ماده در این صنعت استفاده می‌شود. دلیل استفاده از بوتیل گلیکول در صنعت رنگ‌سازی فراریت کم این حلال است که با بهبود پارامتر زمان خشک شدن پوشش‌های رنگ شده و روان بودن حرکت مایع ویژگی‌های رنگ را  بهبود می‌بخشد. بوتیل گلیکول به عنوان یک کمک حلال در سیستم های پوشش سطحی از جمله: سیستم های پوشش آبی (رنگ های پایه آب) ،لاک خشک سریع، لاک اسپری، رنگ های لاتکس، لعاب، رقیق کننده، سیستم های پوشش آبی (رنگ های پایه آب)، لاک و رزین (نیتروسلولز) به کار می رود. بوتیل گلایکول یک حلال با فراریت کم می باشد بنابراین در پوشش های سطحی زمان خشک شدن و سیالیت را بالا برده و باعث نرمی روکش می شود.

شوینده های خانگی و صنعتی: بدلیل دارا بودن خاصیت سورفکتانت بوتیل گلیکول در فرمولاسیون بسیاری از محصولات شوینده های خانگی و صنعتی کاربرد دارد. این ماده علاوه بر فراهم کردن قدرت تمیزکنندگی بسیار خوب برای مواد تمیزکننده خانگی، بوی مشخصی به بسیاری از این محصولات می‌دهد.

تولید کف آتش نشانی: بوتیل گلیکول را به عنوان کمک منعقد کننده  نیز به کار می برند. بوتیل گلایکول به طور قابل توجه حرارت تشکیل فیلم (MFFT) را پایین می آورد و در بسیاری از سیستمهای خشک کننده رنگ جریان را افزایش می دهد.

صنعت چاپ: بوتیل گلیکول همچنین در صنعت چاپ بر روی پارچه‌ها و محصولات چرمی و نیز برای رنگ‌رزی آن‌ها نیز استفاده می‌شود.

پاک کردن گریس و دوده: به دلیل توانایی بوتیل گلایکول در حل کردن چربی ها، از آن برای پاک کردن گریس و دوده از سطوح فلزی استفاده می شود.

صنعت نفت: در تولید سیالات هیدولیکی و حفاری و حلال اتصال دهنده نفت خام و آب نیز در چاه های عمیق و تثبیت کننده روغن هیدرولیکی در صنایع نفت استفاده می شود.

صنایع کشاورزی: استفاده از بوتیل گلیگول در ساخت سموم کشاورزی، علف کش ها، رزین های اکرلیک کاربرد دارد.

دیگر کاربردها

بوتیل گلایکول مایعی خنثی و جاذب رطوبت است که به خانواده اترهای گلایکول تعلق دارد. این ماده در بسیاری از واکنش‌های شیمیایی می تواند به عنوان استارتر یا حلال استفاده شود. به عنوان مثال ، این ماده به عنوان یک حلال برای رنگ‌های مبتنی بر آب استفاده می شود. همچنین به عنوان حلال در صنعت تولید جوهر ،  پوشش و رقیق کننده لاک نیز استفاده می شود.

ماده آغازگر در تولید پلاستیک‌ها با واکنش آنیدرید فتالیک و شروع کننده برای تولید بوتیل گلیکول استات که یک حلال آلی است می‌باشد.

استفاده از بوتیل گلیکول به منظور خشک کردن قلمو های رنگ نیترات سلولز و ملات های کلره یا اتر های سلولز پیشنهاد می گردد. چون در صورت استفاده برای خشک کردن پوشش ها، به آرامی آن ها را نرم می­ کند.

نکات ایمنی و شرایط نگهداری بوتیل گلیکول

بوتیل گلیکول دارای سطح سمیت کمی است، اما آزمایشات آزمایشگاهی توسط برنامه ملی سم شناسی U.S. نشان داده است که قرار گرفتن در معرض آن در غلظت‌های بالا (۱۰۰ تا ppm۵۰۰)  می‌تواند باعث ایجاد تومور در بدن حیوانات شود. در بسیاری از منابع بر سرطان‌زا بودن این ترکیب برای جوندگان تاکید شده است. بنابراین الزامی است که پیش از شروع به کار حتما msds بوتیل گلایکول را مطالعه کنید. لذا تمام افرادی که با این ترکیب شیمیایی سر و کار دارند حین کار باید از لباس کار، دستکش و وسایل محاطظت کننده چشم و صورت استفاده کنند. ازآنجایی که بخارات بوتیل گلیکول سبب تحریک مخاط تنفسی می شود لذا توصیه می گردد افرادی که در انبارهای نگه داری این ماده کار می کنند از ماسک استفاده کنند. از هر گونه خوردن، آشامیدن و سیگار کشیدن در حین کار با بوتیل گلایکول خودداری شود، ضمنا انبارهای نگهداری این ماده باید مجهز به سیستم های آتشنشانی و اطفا حریق باشد.

با توجه به پایین بودن نقطه اشتعال پذیری بوتیل گلیکول، این حلال شیمیایی، جزء مواد خطرناک و قابل اشتعال دسته بندی می شود. لذا توصیه می شود که در انبارهای خشک و خنکو دمای کمتر از 40 درجه سانتی گراد و در مکان های سرباز و در يک منطقه تفكيک شده و دور از مواد اسیدی و مورد تاييد به دور از مواد آتش زا و خطرناک نگهداری شود .در صورت ورود رطوبت به محفظه اصلی نگه داری ماده، رطوبت هوا با بوتیل گلایکول واکنش داده و پروکسیدها را تولید می کند بنابراین برداشتن محصول از داخل محفظه باید با سرعت و دقت انجام شود. در صورت استفاده از فضای داخل انبار ظرف محتوای اين ماده کاملا در بسته باشد. درب ظرف محتوای اين ماده شمیایی به خوبی بسته شود. تا زمان استفاده مجدد از آن به خوبی درزگيری شود. از رسيدن هرگونه منبع آتشی(مانند جرقه و شعله) به اين ماده جلوگيری كنيد.

منابع:

https://civilica.com