ПОЛИАЛКИЛЕНГЛИКОЛИ

ВВЕДЕНИЕ
Полиалкиленгликоли уникальны среди синтетических смазочных материалов из-за высокого содержания кислорода.
В качестве смазочных материалов они исключительно чисты, что позволяет использовать их там, где нефтепродукты могут образовывать смолы и шламы.
Изменяя их структуру, можно варьировать их растворимость от водорастворимых до нерастворимых в воде.

Это единственные смазочные материалы, растворимые в воде.
Продукт Второй мировой войны, они быстро нашли применение там, где смазочные материалы на нефтяной основе не работают.
В этой главе рассматривается только использование смазки; однако полиалкиленгликоли имеют множество применений помимо смазки.

II. ИСТОРИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ
Полиалкиленгликоли — один из многих важных промышленных химикатов, разработанных во время Второй мировой войны.
Эта работа была выполнена HR Fife и, в меньшей степени, RF Holden в качестве совместного проекта развития между Union Carbide Chemicals and Plastics Company Inc. и Институтом промышленных исследований Меллона в Питтсбурге.
Union Carbide Chemicals and Plastics Company Inc. владела оригинальными патентами на обычные смазочные материалы.

Первое использование полиалкиленгликолей было в гидравлических жидкостях на водной основе.
Впервые разработанные для военно-морского флота для использования в военных самолетах, эти соединения исследовались еще в 1943 году.
Они были составлены из воды, этиленгликоля, полиалкиленгликоля, который действовал как загуститель, и пакета присадок.

В военных самолетах важно, чтобы не возникало пожара, когда пули или осколки разрывают гидравлические линии.
Последнее испытание, проведенное военно-морским флотом, состояло в том, чтобы выстрелить зажигательной пулей 50-го калибра, предварительно пройдя через стальную перегородку, через 1-галлонные банки с испытательной жидкостью.
Это испытание прошла UCON Hydrolube U с использованием полиалкиленгликолевого загустителя.

После войны были установлены более жесткие требования к горючести.
Были разработаны гидравлические жидкости для оборудования наземного обслуживания ракет, которые не будут гореть в атмосфере 100% газообразного кислорода, когда жидкость выбрасывается под давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм в присутствии источника зажигания постоянного электрического разряда.
Водные растворы полиалкиленгликолей могут быть приготовлены таким образом, чтобы пройти это испытание.
Когда впервые были разработаны полиалкиленгликоли, быстро были выявлены высокие индексы вязкости и низкие температуры застывания, что привело к использованию этих соединений во всесезонных тормозных жидкостях для тяжелых условий эксплуатации.

Помимо того, что они были жидкими при температурах, которые могли бы вызвать замерзание нефтепродуктов, они также были устойчивы к воде.
Небольшие количества загрязнителей воды будут растворяться, существенно не изменяя физические свойства жидкости и не кристаллизуясь при низких температурах.
Сегодня это все еще основное применение полиалкиленгликолей.
Полиалкиленгликоли широко использовались в качестве смазочных материалов для авиационных двигателей в холодном климате.

Было накоплено более 150 000 летных часов, в основном на Аляске, с использованием ингибированного монобутилового эфира полипропиленгликоля.
Низкая температура застывания позволяла авиационным двигателям запускаться при температурах до 230°F без разбавления смазочного материала топливом, что можно использовать для снижения вязкости смазочного материала.
С помощью смазки на основе полиалкиленгликоля можно было гидравлически флюгировать гребные винты до температуры 2608F.
Чистое выгорание, неотъемлемое свойство полиалкиленгликолей, приводит к низкому уровню углеродистых отложений и шлама, что облегчает очистку двигателя во время технического обслуживания.

В конечном итоге полиалкиленгликоли были признаны непригодными для использования в маслах для авиационных двигателей из-за факторов: коррозии и отложений.
Коррозия из-за склонности полиалкиленгликолей поглощать воду в основном была проблемой для деталей двигателя, подвергавшихся воздействию влажного воздуха.
В то время для полиалкиленгликолей не было присадок для защиты от коррозии.
Твердые отложения состоят в основном из свинца из топлива.

По-видимому, за это была ответственна склонность жидкости к чистому выгоранию.
Свинцовые отложения, образующиеся при использовании нефти в качестве моторного масла, мягкие и имеют более низкое содержание свинца.
Считается, что эти необычные отложения свинца привели к заеданию клапана примерно через 300–400 часов работы, хотя при адекватных зазорах клапанов заедания клапана не наблюдалось.
Инженеры-смазчики быстро разработали новые способы применения полиалкиленгликолей.

Разработанные применения были для замены нефтяного масла в операциях, где нефтяное масло не было полностью удовлетворительным, и более высокая стоимость полиалкиленгликоля могла быть оправдана.
Желательные свойства полиалкиленгликолей включают низкую склонность к образованию углерода и шлама, чистое выгорание, растворимость, высокие индексы вязкости, устойчивость к каучуку и другим эластомерам, низкие температуры застывания и низкую воспламеняемость.
Монобутиловые эфиры полипропиленгликоля прошли всесторонние испытания в качестве смазочных материалов для автомобильных двигателей.
Жидкости показали ожидаемое низкое содержание углерода и шлама, а также чистые детали двигателя и удовлетворительный запуск двигателя при низкой температуре.

Было испытано более 2 миллионов миль эксплуатации с использованием этих масел.
Этот рынок никогда не был развит.
Поскольку полиалкиленгликоли полностью сгорают, их желательно использовать при высоких температурах, когда нефтяные смазочные материалы могут образовывать шлам.
Они использовались на стекольных заводах для смазывания револьверных головок развальцовочных машин для горячей резки или для смазки подшипников роликов, разглаживающих стеклянные листы.

В смеси с графитом полиалкиленгликоли очень эффективно смазывают подшипники тележек, катящихся в печи.
После выгорания полиалкиленгликоля остается мягкий смазывающий слой графита.
Было обнаружено, что полиалкиленгликоли практически не оказывают растворяющего или набухающего действия на большинство синтетических или натуральных каучуков.
Это привело к множеству применений, требующих смазки резиновых деталей, таких как резиновые скобы, соединения или уплотнительные кольца, или при производстве резиновых деталей, где требовались смазочные материалы для извлечения из формы.

III. ХИМИЯ
А. Номенклатура
Полиалкиленгликоль — это общее название гомополимеров этиленоксида, пропиленоксида или бутиленоксида; или сополимеры этиленоксида, пропиленоксида и/или бутиленоксида.
Хотя обычно используется полиалкиленгликоль, Chemical Abstracts называет эти материалы полиоксиалкиленгликолями.
Полимеры оксида этилена обычно называют поли(этиленгликолями) или поли(этиленоксидами).

В номенклатуре Chemical Abstracts используется оксирановый полимер.
Полимеры оксида пропилена известны как поли(пропиленгликоли) или поли(оксиды пропилена) с названием Chemical Abstracts оксиран, метиловый полимер.
Полимеры оксида бутилена известны как поли(оксиды бутилена) с названием Chemical Abstracts оксиран, этиловый полимер.
Сополимеры известны как «оксиран, полимер с метилоксираном» или «оксиран, метилполимер с оксираном», в зависимости от того, какой оксид использовался в большем количестве.

Полимеры оксида бутилена обрабатываются аналогичным образом.
Номенклатура Chemical Abstracts не делает различий между статистическими и блокированными сополимерами (см. ниже).
Все отдельные полимеры и сополимеры относятся к классу полиалкиленгликолей.

Это последнее название приводит к аббревиатуре PAG.
Аббревиатура PAO иногда используется для обозначения поли(алкиленоксида), но PAO обычно используется для обозначения поли(α-олефина).
Б. Механизм полимеризации. Полиалкиленгликоли получают полимеризацией эпоксидов с использованием стартера, состоящего из спирта и небольшого количества его алкоксида металла, обычно калиевой или натриевой соли.
Эпоксид реагирует с формой алкоксида металла одной из молекул исходного спирта с образованием производного алкоксида нового спирта.

Равновесие между спиртом и алкоксидом определяет молекулярно-массовое распределение продукта.
Эпоксидные мономеры реагируют с солями металлов спирта гораздо быстрее, чем со спиртами.
Какой бы спирт ни был наиболее кислым, он будет склонен к образованию солей алкоксида и будет наиболее реактивным по отношению к эпоксиду.
Как только каждый стартовый спирт прореагировал хотя бы с одним эпоксидом, все молекулы в системе будут иметь примерно одинаковую реакционную способность.
Если исходный спирт не является крайне нереакционноспособным, быстрый обмен соли металла между растущими полимерными цепями приводит к тому, что распределение молекулярной массы близко к распределению Пуассона.

В качестве стартовых спиртов в коммерческих полимерах используются относительно реакционноспособные спирты.
Распределение Пуассона является гораздо более узким распределением, чем наиболее вероятное или распределение Гаусса.
Во многих случаях узкое распределение имеет решающее значение, поскольку оно означает отсутствие значительной доли низкомолекулярных, летучих или низкокипящих компонентов.
Кроме того, узкое молекулярно-массовое распределение приводит к высокому индексу вязкости.

Оксид этилена имеет два реакционноспособных центра, и независимо от того, какой из них вступает в реакцию, получается один и тот же продукт.
Иная ситуация с пропиленоксидом и бутиленоксидом.
В этом случае раскрытие кольца происходит преимущественно с образованием вторичной гидроксильной группы.
Этот результат обусловлен стерическими факторами; положение метиленового кольца менее затруднено, чем метиленовое.

Сополимеры этиленоксида и пропиленоксида имеют два типа структуры: статистическую и блочную.
В статистическом полимере два эпоксида подаются вместе со стартером, и оба они будут включены в полимер.
Они реагируют с образованием продукта, который сам по себе является реакционноспособным и находится в кислотно-щелочном равновесии со всеми другими присутствующими спиртами и алкоксилатами металлов.
В первом приближении эпоксиды включаются случайным образом в зависимости от относительных количеств каждого присутствующего эпоксида, а молекулярно-массовое распределение по-прежнему аппроксимируется моделью Пуассона.
Полимеры с такой структурой идентифицируются как статистические сополимеры.

В блок-сополимере альтернативная структура получается путем взаимодействия стартера сначала с одним из эпоксидов с образованием гомополимера.
Затем его можно ввести в реакцию с другим эпоксидом для получения блок-сополимера.
Это название возникает из-за наличия цепи одной структуры, соединенной с цепью другой структуры.

Полимеры, состоящие из всех этилоксигрупп, полиэтиленгликоли, редко используются в качестве смазочных материалов, так как они склонны к кристаллизации при комнатной температуре, когда их молекулярная масса превышает 600.
Тем не менее, твердые полиэтиленгликоли используются в специальных смазочных материалах, где предпочтительны твердые составы.
Склонность цепей полиэтиленгликоля к кристаллизации влияет на блок-полиалкиленгликоли.
Если блоки этилоксигрупп в блок-сополимере достаточно длинные, образуются пасты или воски.

Блочные структуры также имеют тенденцию придавать полимерам поверхностно-активные свойства в воде.
В результате блок-полиалкиленгликоли часто используются в качестве поверхностно-активных веществ.
Однако свойства, подобные поверхностно-активным веществам, малопригодны для большинства применений смазки.
Эпоксидные полимеры, образованные реакциями, катализируемыми основанием, обычно имеют молекулярную массу менее 20000.

Следы воды в исходном мономере и незначительные побочные реакции ограничивают среднюю молекулярную массу, которая может быть достигнута.
Основной побочной реакцией катализируемой основанием полимеризации пропиленоксида является перегруппировка пропиленоксида в аллиловый спирт.
Это было признано еще в 1956 году.

Этот механизм подтверждается кинетическими исследованиями с 1,2-эпоксипропан-3,3,3-Д, которые показывают большой положительный изотопный эффект.
Образовавшийся аллиловый спирт реагирует с этиленоксидом и пропиленоксидом с образованием новых молекул полиалкиленгликоля, которые представляют собой моноаллиловые эфиры.
Эта реакция передачи цепи ограничивает конечную молекулярную массу, которая может быть достигнута с помощью основного катализа.
Хотя о перегруппировке бутиленоксида не сообщается, это соединение, несомненно, подвергается аналогичной перегруппировке, катализируемой основаниями.

Сообщается, что сильноосновные катализаторы, дающие пониженное количество ненасыщенности, представляют собой гидроксиды бария и стронция.
Альтернативная технология полимеризации может производить полимеры оксида этилена с гораздо более высокой молекулярной массой.
Используя координационно-инициированную полимеризацию, можно производить полимеры оксида этилена с молекулярной массой более миллиона.
Эти соединения коммерчески производятся Union Carbide Chemicals and Plastics Corporation под торговой маркой Polyox.

Используется алкоксид амида кальция, суспендированный в растворителе, который не растворяет полимерный продукт.
Добавляют этиленоксид, и полимер, не растворимый в среде, получается в виде гранулированного твердого вещества.
Считается, что полимеризация происходит за счет координации эпоксида с электрофильным центром на катализаторах.
Эта координация активирует эпоксид для реакции с растущей цепью.

C. Синтез полиалкиленгликолей.
Оксид этилена является токсичным материалом со средневзвешенным значением за 8 часов воздействия 1 ppm и краткосрочным допустимым пределом 5 ppm за 15-минутный период, как определено федеральным Управлением по охране труда (OSHA). ).
Он легко воспламеняется и имеет широкий диапазон воспламеняемости на воздухе от 3,0 до 100%.
Он может взрывоопасно разлагаться при контакте с источником воспламенения.

Воспламеняемость повышается только при температуре кипения 10,48 ° C, что делает его газом при обычных температурах.
Его можно полимеризовать с кислотными, основными и координационными катализаторами, причем эта полимеризация является очень экзотермической.
Прежде чем пытаться использовать это вещество, необходимо провести очень тщательное изучение опасностей, связанных с плиткой, и процедур безопасного обращения с этиленоксидом.
Аналогичные опасности существуют с оксидом пропилена и оксидом бутилена.

В лаборатории можно использовать стеклянное оборудование при атмосферном давлении для получения этиленоксида, пропиленоксида и смешанных полимеров этиленоксид-пропиленоксид.
В продуваемую азотом колбу загружают стартовый раствор и снабжают холодильником с сухим льдом.
Небольшое количество эпоксида подается в нагретую колбу (обычно 100°С или выше) и кипятится из холодильника с сухим льдом.
Заряд эпоксида будет медленно расходоваться реакцией полимеризации, и скорость флегмы уменьшится.

Добавляют дополнительное количество эпоксида со скоростью, достаточной для поддержания температуры кипения системы с обратным холодильником.
Скорость можно увеличить, поддерживая аппарат под небольшим давлением погружной трубки, погруженной в инертную жидкость.
Более высокое давление увеличивает концентрацию мономера в реакционном растворе.
Чтобы получить статистический сополимер, два оксида подают совместно; блок-сополимер требует последовательной подачи двух разных эпоксидов.

Аналогичная система может быть разработана для координационно-инициируемой полимеризации.
Использование автоклава для полимеризации приведет к гораздо более высоким скоростям, поскольку возможна работа при более высоких давлениях, что приводит к гораздо более высоким концентрациям мономеров в жидкой фазе.
Эпоксид можно подавать либо принудительно нагнетая его в автоклав из питающего сосуда под давлением азота, либо закачивая его в реактор.
Реактор должен быть оборудован системой охлаждения и схемой управления, чтобы отслеживать и регулировать как давление, так и температуру.

Реактор нагревают до желаемой рабочей температуры и подают эпоксид до тех пор, пока давление не достигнет желаемого уровня.
По мере протекания реакции давление будет падать, и можно будет подавать больше эпоксида.
Пары чистого оксида этилена могут разлагаться со взрывом при воздействии источника воспламенения.
Наличие достаточного количества азота перед началом подачи эпоксида гарантирует, что паровая фаза не достигнет предела воспламеняемости в любой момент во время цикла.

Крайне важно поддерживать количество непрореагировавшего оксида в реакторе на таком уровне, чтобы теплота полимеризации (20 ккал/моль) могла быть удалена системой охлаждения.
Решающим фактором в поддержании низкой концентрации оксида является температура реактора.
Если давление является механизмом контроля, низкая температура в реакторе позволит оксиду накопиться до потенциально опасной концентрации.
Концентрация непрореагировавших эпоксидов является причиной наибольшего количества отказов реакторов.

Проблема усугубляется при использовании оксида пропилена и особенно оксида бутилена, где давление паров оксида может не быть надежным показателем концентрации жидкой фазы.
Реактор должен иметь предохранительное устройство, рассчитанное на неконтролируемую реакцию из-за потери охлаждения.
Один из авторов видел, как автоклав и его камера высокого давления были катастрофически разрушены, а верхняя часть автоклава была отброшена на многие сотни футов.
Причиной была непреднамеренная подача окиси этилена при низкой температуре, ошибка, позволившая накопить большой запас окиси этилена.

Последовавшая за этим неконтролируемая полимеризация оказалась неудержимой.
Во избежание воздействия на персонал непрореагировавшего этиленоксида или пропиленоксида необходимо выдерживать температуру содержимого реактора после окончания подачи до тех пор, пока концентрация непрореагировавших эпоксидов не упадет до приемлемого уровня.
Эта процедура называется готовкой или пищеварением.
Во время синтеза может потребоваться варка, потому что сосуд будет заполняться жидкостью по мере протекания реакции и получения полимера.

Это приведет к сжатию азота в сосуде, и поэтому парциальное давление мономера уменьшится (система работает при постоянном давлении).
Скорость реакции упадет до неприемлемо низкого уровня.
Удаление избыточного азота после варки позволит возобновить подачу корма с более высокой скоростью.
Может даже потребоваться удалить часть жидкого содержимого реактора, чтобы освободить место для дальнейшей реакции.

Наиболее вероятно, что это происходит при синтезе более высокомолекулярных продуктов.
Промышленное получение поли(алкиленоксидов) проводят способом, аналогичным описанному для лабораторного автоклава.
Описана полупериодическая система из нержавеющей стали с рециркуляционным контуром и мешалкой.
Реакции проводят при 100–120°С при манометрическом давлении 60 фунтов на кв. дюйм.
Скорость подачи оксида регулируется давлением, а время подачи составляет порядка 15 часов и более.

Компания Pressindustria сообщила о новом методе синтеза полиалкиленгликолей.
Раствор растущего полимера распыляется через свободное пространство горизонтального реактора.
Сообщается, что реакция с оксидным мономером протекает на границе газ–жидкость.
Сообщается о быстрых реакциях без значительного повышения давления или температуры.

Охлаждение происходит с помощью внешнего теплообменника.
Первые промышленные синтезы были проведены на заводе Union Carbide в Чарльстоне, Западная Вирджиния.
Первые препараты были аналогичны тем, что используются сегодня.

Натриевые соли спиртов использовали в качестве заквасок при температурах реакции несколько выше используемых в настоящее время.
Бутанол был предпочтительным стартовым спиртом для моноэфиров.
Продукты, разработанные в это время, составляют основу линейки продуктов UCON Fluids компании Union Carbide и широко копируются другими производителями.

Метод, впервые использованный в Union Carbide для нейтрализации этих жидкостей, был необычным.
Неочищенные жидкости разбавляли водой, подкисляли двуокисью углерода, экстрагировали горячей водой, а затем отгоняли от воды при высокой температуре.
Последним этапом было обесцвечивание активированным углем.

D. Получение блокированного полиалкиленгликоля.
Диметиловый эфир полипропиленгликоля стал доступным в качестве коммерческого смазочного материала.
Хотя условия, используемые в коммерческих целях для осуществления этого превращения, не сообщаются, оно почти наверняка осуществляется путем синтеза эфира Вильямсона.

Искусство этого превращения заключается в превращении спирта в его алкоксид.
Гидроксид натрия является наиболее подходящим основанием и хорошо подходит для низкомолекулярных этоксилатов.
Этоксилаты с более высокой молекулярной массой могут блокироваться с помощью гидроксида натрия и межфазного катализатора.

Пропоксилаты, которые представляют собой вторичные спирты, поэтому их труднее преобразовать в форму алкоксида, обычно блокируют, добавляя метоксид натрия или калия и управляя равновесной реакцией между различными формами алкоксида с алкоксидом полиэфира путем удаления метанола.
Эффективность кэппинга ограничена сложностью преобразования всех концевых групп в алкоксидные соединения с более высокой энергией.
Улучшенные выходы могут быть получены при использовании гидрида натрия после того, как реакция с метоксидом прошла, насколько это практически возможно, или при использовании только гидрида натрия.

E. Окислительная и термическая стабильность
Сила связи углерод-углерод составляет 84 ккал/моль (этан), что немного сильнее, чем 76 ккал/моль связи углерод-кислород простого эфира (диметилового эфира).
Другие авторы сообщают, что эфирные связи углерод-кислород сравнимы или немного прочнее, чем обычные связи углерод-углерод.
Однако с термохимической точки зрения полиалкиленгликоли обычно считаются менее стабильными, чем типичные углеводороды.
В отсутствие воздуха их можно использовать примерно до 250°С.

Все поли(алкиленоксиды) представляют собой простые полиэфиры с атомом кислорода в каждом третьем положении основной цепи полимера.
Как и во всех простых эфирах, вторичный или третичный углерод, соседний с кислородом эфира, подвержен окислительному воздействию.
Механизм включает свободное радикальное отщепление водорода от атома углерода, в результате чего образуется радикал на основе углерода, стабилизированный соседним атомом кислорода.
Затем он может реагировать с кислородом с образованием пероксирадикала.

Процесс не приводит к дальнейшему повышению уровня пероксидов, поскольку ряд механизмов приводит к разрушению пероксидов.
На ранних стадиях окисления содержание пероксида будет увеличиваться, но по мере протекания реакции и повышения уровня карбонила уровень пероксида достигает устойчивого состояния.
Дальнейшая реакция приведет к образованию кислого материала.
По мере образования кислотных продуктов окисления вязкость начинает падать.

Исследования окисления полипропиленгликолей и полиэтиленгликолей показывают, что по мере окисления полимеры разлагаются на продукты с более низкой молекулярной массой.
Это отличается от поведения нефтепродуктов, которые при окислении образуют продукты с более высокой молекулярной массой.
Именно эти материалы с более высокой молекулярной массой осаждаются из масла и образуют шлам.

Именно судьба гидропероксидов определяет склонность смазки к образованию шлама.
В случае нефти гидропероксиды образуют альдегиды на основе углеводородов, которые могут подвергаться альдольной конденсации с образованием высокомолекулярных а, b-ненасыщенных соединений, которые сами по себе являются реакционноспособными.
Это приводит к образованию полярных частиц с высокой молекулярной массой, которые не растворяются в исходном неполярном базовом масле и, следовательно, выпадают в осадок из раствора с образованием шлама.

Судьба гидропероксидов в полиалкиленгликолях и в нефти различна.
Поскольку каждый третий атом представляет собой кислород, большая часть продуктов расщепления цепи в первом случае представляет собой сложные эфиры.
Хотя сложные эфиры могут конденсироваться, реакция сложна и маловероятна.
Тип концевых групп можно определить методом протонного магнитного резонанса.

В случае полипропиленгликолей продукты реакции более сложные из-за большей сложности молекул.
Полученные концевые группы показаны в таблице 1.
Эти концевые группы не являются простыми альдегидами и с трудом подвергаются конденсации.
При достаточной деградации будут образовываться летучие продукты.

Они были количественно оценены в случае разложения полипропиленгликоля, как показано в таблице 2.
Окисление полиалкиленгликолей дает полярные кислородсодержащие продукты.
Полиалкиленгликоли сами по себе полярны и растворяют эти продукты окисления.
Напротив, масла неполярны, а продукты их окисления полярны и состоят также из пероксидов и карбонильных соединений.
Масла не растворяют эти полярные частицы, и это свойство напрямую способствует их склонности к образованию шлама и нагара.

Склонность полиалкиленгликолей к солюбилизации продуктов их собственного разложения и их расщепление с образованием летучих частиц можно объяснить низким содержанием углерода Конрадсона и углерода Рамсботтона (ASTM D189 и D 524), обычно менее 0,01%.
Когда шламы действительно образуются из полиалкиленгликолей, это обычно происходит в системах с недостатком кислорода в результате конденсации альдегидов.
В условиях исчерпывающего окисления разрыв цепи будет происходить до такой степени, что продукты окисления испарятся.
Испарение жидкости вместе с тенденцией не образовывать углерод или шлам означает, что полиалкиленгликоль будет удаляться при высокотемпературных применениях в свойстве, известном как чистое выгорание.
Чистое выгорание важно для ряда применений этих продуктов, например, в качестве носителя для графита на цепях, используемых в печах или печах.

Как и в случае продуктов пиролиза любого органического материала, должна быть установлена хорошая вентиляция, обеспечивающая удаление паров с рабочего места.
Окисление полиалкиленгликолей может привести к сокращению срока службы для некоторых применений.
Окисление можно эффективно контролировать путем добавления антиоксидантов, чтобы прервать механизм окисления с передачей цепи.
Типичные антиоксиданты, которые использовались, включают бутилированный гидроксианизол, фенотиазин, монометиловый эфир гидрохинона, бутилированный гидрокситолуол и фенил-α-нафтиламин.

Оксиды поли(алкиленов) резко стабилизируются в отношении окисления за счет добавления антиоксидантов.
Во многих случаях антиоксидантов на уровне нескольких сотен частей на миллион достаточно для стабилизации против окислительного разложения в мягких условиях, а более высокие уровни стабилизируют эти системы в гораздо более суровых условиях.
Использование ингибированных полиалкиленгликолей в качестве теплоносителей и смазок для зубчатых передач и каландров — все это примеры успешного применения при высоких температурах.
Эти приложения показывают, что если система защищена от окислительного воздействия либо добавлением антиоксиданта, либо удалением кислорода, полиалкиленгликоли будут иметь очень хорошую стабильность при высоких температурах.

F. Химия конечных групп
Все полиалкиленгликоли имеют по крайней мере одну гидроксильную группу на конце молекулы.
Если они были произведены из воды или многофункциональной закваски, они будут иметь более одной гидроксильной группы.
Полиолы, используемые для уретановых применений, работают благодаря реакции гидроксильных групп, реагирующих с изоцианатными группами, с образованием уретановой связи.
В этом приложении стеариновые факторы делают первичную гидроксильную группу более реакционноспособной, чем вторичную гидроксильную группу.
Уретановые полиолы образуются из пропиленоксида.
Поскольку это приводит к менее реакционноспособной концевой вторичной гидроксильной группе, необходимо закрывать полиол концевыми группами небольшим количеством этиленоксида, чтобы увеличить число молекул с концевыми концевыми первичными спиртами.
Другие реакции концевых групп используются для функционализации полиалкиленгликолей.
В этих реакциях используются известные реакции дериватизации спирта.
Сложные эфиры образуются в результате реакции с органическими или неорганическими кислотами.
В дополнение к уже обсуждавшимся реакциям этерификации можно взаимодействовать спиртом с сильной кислотой и олефином, чтобы получить алкилэфирную шапку.
Возможны и другие реакции дериватизации концевой спиртовой группы.
Сообщалось, что поли(дихлорфосфазен) может реагировать с полиалкиленгликолями с получением поли(фосфазена), дериватизированного с привитыми цепями полиалкиленгликоля.
Сообщается, что эти материалы можно использовать в качестве смазочных материалов для металлообработки.

G. Координационная химия
Наличие атома кислорода эфира в каждом третьем положении основной цепи полимера приводит к богатой координационной химии этих соединений.
Рассмотрено использование этих полимеров в качестве агентов межфазного переноса.
Сообщалось о комплексообразовании с фенолами, фенольными смолами, бромом, йодом, желатином, сульфоновыми кислотами, ртутными пластинами, дубильной кислотой, полиакриловой кислотой и мочевиной.
Использование полимеров полиэтиленоксида в качестве флокулянтов связано с их абсорбцией коллоидным кремнеземом, глиной и минералами.

Легкое смачивание металлических деталей при смазке связано со способностью полимера связываться с металлической поверхностью.
Подобно комплексообразованию других химических веществ, способность полиалкиленгликоля смачивать поверхность металла обусловлена присутствием атома кислорода эфира в каждом третьем положении полимерной цепи.
Это приводит к хорошим противозадирным и металлообрабатывающим характеристикам.
Растворимость этих полимеров в воде также напрямую связана с ассоциацией воды с атомами кислорода эфира.

IV. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
А. Базовые жидкости
Физические свойства поли(алкиленоксидов) лучше всего понять, если рассматривать их как ряд гомологичных производных.
Таким образом, полимеры, полученные исключительно из окиси этилена, рассматриваются как члены одного класса, различающиеся в основном молекулярной массой.
Тенденции в свойствах могут тогда быть поняты по отношению к структуре.
Свойства полимеров оксида этилена, полученных, в принципе, из воды (диолы, обозначенные как ПЭГ) или из метанола (идентифицированные как метоксиПЭГ), перечислены в таблице 3.
Как показывают эти данные, поли(алкиленоксиды) с молекулярной массой выше примерно 600 представляют собой кристаллические твердые вещества.

Алкогольные продукты следуют той же схеме.
Структура в твердом состоянии была исследована с помощью инфракрасной, рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии.
Был сделан вывод, что молекулы существуют в спиральной структуре.
Высокая симметрия структуры приводит к высоким энергиям упаковки кристаллов, что способствует кристаллизации.
Хотя полиэтиленгликоли (ПЭГ) растворимы в воде в любых соотношениях, фаза раствора может быть твердой или жидкой.

Например, ПЭГ-8000 будет образовывать однородную жидкость с водой во всех пропорциях выше его точки плавления, но если концентрация ПЭГ-8000 выше 50%, раствор замерзнет или станет пастой при комнатной температуре.
Физические свойства полимеров оксида пропилена приведены в таблице 4.
Они получены из стартового бутилового спирта.
В отличие от полимеров полиэтиленоксида эти полимеры плохо кристаллизуются.
Вместо этого они становятся слишком густыми, чтобы течь при температуре, известной как температура застывания.

Температура застывания этих полимеров очень низкая.
Даже при температурах ниже точки застывания они не кристаллизуются, а образуют стекловидное твердое вещество.
Боковая метильная группа на основной цепи разрушает кристаллическую упаковку.
Эти полимеры имеют очень высокие индексы вязкости.
Статистические сополимеры этиленоксида и пропиленоксида обладают свойствами, перечисленными в таблице 5, в которой приведены данные для двух семейств структурно родственных соединений.

Полимеры монобутилового эфира получают из бутилового стартера и формируют из равных масс этиленоксида и пропиленоксида.
Диольные полимеры получают из воды, что дает им две гидроксильные группы.
Оксид, включенный в них, представляет собой 75% масс. оксида этилена и 25% масс. оксида пропилена.
Сополимеры, полученные из равных количеств этиленоксида и пропиленоксида, имеют очень низкую температуру застывания.
Если мы сравним температуры застывания этих статистических сополимеров с температурами застывания полимеров, полученных из пропиленоксида, мы обнаружим очень близкие значения.

Фактически сополимеры, по-видимому, имеют несколько более низкую температуру застывания при более высокой молекулярной массе.
Это может быть связано с несколько более высокой симметрией гомополимеров оксида пропилена по сравнению со смешанными сополимерами.
Эти сополимеры имеют еще более высокие индексы вязкости, чем полимеры, полученные только из пропиленоксида.
Статистические сополимеры, полученные из блочного сырья этиленоксида и пропиленоксида, имеют физические свойства, которые зависят от относительного размера каждого блока, а также от общей молекулярной массы.
Коммерчески доступные продукты получают из поли(пропиленгликоля), который затем подвергают реакции с этиленоксидом.

Альтернативно, молекула полиэтиленгликоля может реагировать с пропиленом с образованием так называемой обратнозаблокированной структуры.
Эти продукты доступны в виде жидкостей, паст или хлопьевидных твердых частиц.
Полимеры оксида бутилена доступны в виде диолов или простых монобутиловых эфиров.
Они имеют физические свойства, показанные в таблице 6.
Как правило, монобутиловые эфиры оксида бутилена имеют более низкую вязкость и более низкие индексы вязкости по сравнению с сополимером оксида этилена/оксида пропилена (EO/PO) или полимером оксида пропилена с той же молекулярной массой.
Этого следовало ожидать, поскольку полимерные цепи не такие длинные (меньше повторяющихся звеньев) для той же молекулярной массы.

Сополимеры пропиленоксида и моноалкиловых эфиров эпоксида α-олефина обладают свойствами, показанными в таблице 7.
Промежуточные классы вязкости доступны путем смешивания этих двух жидкостей. Типичный диметиловый эфир полипропиленгликоля, используемый для смазки, имеет свойства, показанные в Таблице 8.
Индекс вязкости, мера изменения вязкости в зависимости от температуры, очень сильно зависит от структуры полимера.
В линейных полимерах, которые составляют основные базовые жидкости, используемые в смазке, индекс вязкости зависит от концевых групп и от того, какие оксиды используются в синтезе.

Эффекты концевых групп можно увидеть, взглянув на Таблицу 9, которая показывает влияние индекса вязкости на полимеры полипропиленгликоля, которые являются изовязкими при 100°С.
Этот эффект почти наверняка связан с образованием водородных связей между гидроксильными группами при низкой температуре.
Этот слабый эффект, из-за которого эффективная молекулярная масса кажется больше, а полимер более вязким, будет разрушен при добавлении тепловой энергии.
Таким образом, мы видим, что для достижения целевой вязкости при низкой температуре требуется молекула меньшего размера, если эта молекула имеет гидроксильные группы.

Для жидкостей, изовязких при 100°С, индекс вязкости уменьшается по мере увеличения числа атомов углерода в эпоксидных мономерах.
Таким образом, замена оксида этилена оксидом пропилена снижает индекс вязкости, как и замена оксида пропилена оксидом бутилена.
Это видно для ряда изовязких полиэфиров с блокированными диметиловыми группами, показанных в таблице 10.

Хотя молекулярные массы не указаны в предыдущих примерах, для сополимеров ЭО/ПО изовязкие полимеры при 408°С имеют одинаковую молекулярную массу, независимо от того, являются ли они монобутиловыми эфирами полипропиленгликоля или монобутиловыми эфирами ЭО/ПО.
Это означает, что молекула монобутилового эфира полипропиленгликоля короче.
Более короткие молекулы не могут разворачиваться так далеко при повышенной температуре, что снижает степень запутывания цепей и вязкость.

Это вероятная причина наблюдений индекса вязкости в Таблице 10.
Пленкообразующие свойства смазочных материалов имеют решающее значение.
Под экстремальным давлением смазочные материалы имеют тенденцию загустевать.
Такое поведение важно для поддержания жидкого слоя между смазываемыми деталями.

Результаты таблицы 11 показывают, что коэффициент давление-вязкость для линейных полимеров увеличивается в порядке мономера BO . ПО . ЭО.
Результаты в Таблице 11 позволяют предположить, что полимеры оксида пропилена будут лучшими смазочными материалами, чем полимеры ЭО.
Тем не менее, испытания в условиях граничной смазки показали, что улучшение характеристик трения и износа было обнаружено в полимерах ЭО/ПО по мере увеличения количества ЭО.
Во всех случаях, с присадками или без них, полиалкиленгликоли превосходили нефтяные испытательные жидкости.
Все протестированные простые полиэфиры достигли уровня нагрузки 10 или более без противозадирных добавок в тесте FZG, опубликованном немецким органом по стандартизации (A/8, 3/90 DIN 51 354).

Другие рабочие сообщают об уровне нагрузки 12 с полиалкиленгликолями в испытании шестерни FZG (A/16, 6/140).
Может случиться так, что коэффициент давление-вязкость важен только в приложениях с экстремальным давлением, таких как шарикоподшипники с большой нагрузкой.
В менее напряженных приложениях, таких как зубчатые колеса, повышенная полярность, обеспечиваемая этилоксигруппами, позволит лучше взаимодействовать с полярными оксидами металлов, которые существуют на металлических поверхностях.
Это может придать молекулам их мягкие противозадирные свойства.

Б. Свойства решения
Свойства водного раствора полиалкиленгликолей имеют решающее значение для многих их коммерческих применений.
Полиалкиленгликоли проявляют свойство обратной растворимости.
Другими словами, их растворимость в воде уменьшается с повышением температуры раствора.

При температуре, известной как точка помутнения, полиалкиленгликоль выходит из раствора и образует мутную или мутную дисперсию.
Для сополимеров этиленоксида и пропиленоксида и гомополимеров пропиленоксида точка помутнения является функцией молекулярной массы и доли этиленоксида, используемого в синтезе.
Увеличение молекулярной массы аналогичного ряда полиалкиленгликолей снижает температуру помутнения.
Увеличение количества этиленоксида по отношению к пропиленоксиду при синтезе полиалкиленгликолей аналогичной структуры повышает температуру помутнения.

Точка помутнения очень чувствительна к концентрации соли, которая снижает температуру помутнения.
Температура помутнения обычно ниже комнатной температуры для гомополимеров оксида пропилена.
Обычно они не считаются растворимыми в воде, хотя образцы с более низкой молекулярной массой легко растворяются в холодной воде.
Точки помутнения для обычных полиалкиленгликолей показаны на рис. 1.

Полимеры оксида бутилена будут иметь большую степень нерастворимости в воде, чем полимеры оксида пропилена, из-за пониженного содержания кислорода.
Точка помутнения является важным свойством в металлообработке.
Жидкости для обработки металлов на водной основе часто содержат 1–5% полиалкиленгликоля.
Когда полимер подвергается воздействию высокой температуры рабочей поверхности, он выходит из раствора, обеспечивая необходимую смазывающую способность.

Гидратация полиалкиленгликолей в водных растворах исследована методом дифференциальной сканирующей калориметрии.
Было обнаружено, что более водорастворимые полимеры поли(этиленоксида) координируют 2,8 моль воды на эфирную связь (2,9 по расчетам молекулярной динамики),
в то время как сополимеры, полученные из равных масс этиленоксида и пропиленоксида, координированы с 2,4 молями, а гомополимеры из пропиленоксида координированы только с 1,6 молями.
Вода гидратации отвечает за растворимость в воде, и ее присутствие объясняет, почему полимеры оксида пропилена имеют ограниченную растворимость в воде, а сополимеры оксида этилена/оксида пропилена имеют высокую растворимость в воде.

Считается, что все полимеры оксида этилена имеют спиральную форму в воде с гидратацией внутри спирали.
Считается, что при повышенных температурах спираль удлиняется, что нарушает гидратацию и приводит к нерастворимости.
Гидратация эфирных связей влияет на вязкость раствора.
Небольшие количества воды фактически повысят вязкость из-за увеличения эффективной молекулярной массы.
Этот эффект уменьшается при повышенных температурах в результате разрыва тепловой энергии ассоциации вода-эфир.

Вязкость растворов вода/полиалкиленгликоль при двух температурах представлена на рис. 2.
Растворы полиалкиленгликолей при температурах выше их точки помутнения будут разделяться на слой, богатый водой, и слой, богатый полиалкиленгликолем.
Температуры разделения монобутилового эфира ЭО/ПО приведены в таблице 12.
Термическое отделение полиалкиленгликолей от воды может быть полезным способом их концентрирования из водных потоков сточных вод для удаления.

Из-за сильной водородной связи воды с полиалкиленгликолями температура замерзания воды в этих полимерах может быть снижена.
Это можно увидеть в Таблице 13, в которой дана точка замерзания для каждого из девяти растворов полиалкиленгликоль/вода.
Таблица 13 показывает, что до 10% воды может быть абсорбировано полиалкиленгликолем без образования кристаллов водой.
Это свойство важно при использовании, например, в тормозных жидкостях, где кристаллы воды могут привести к отказу системы.

С. Растворимость
Растворимость полиалкиленгликоля определяется его структурой.
Все полиалкиленгликоли представляют собой полярные молекулы и растворяются в полярных растворителях.
Растворимость молекул, полученных из этиленоксида, будет иметь растворимость в воде и будет нерастворима в неполярных растворителях.

Растворимость молекул, полученных из оксида пропилена, будет нерастворимой в воде и будет растворяться, по крайней мере, до некоторой степени, в неполярных растворителях.
Молекулы, полученные из оксида бутилена или более высоких оксидов, будут иметь повышенную растворимость в масле и производятся с учетом этого свойства.
В таблице 14 приведены растворимости молекул, полученных из ЭО/ПО и ПО.

V. ПРОИЗВОДСТВО И ОСНОВНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ
А. Производители
В США крупнейшим производителем полиалкиленгликолей является Union Carbide Corporation.
Другие производители включают Dow, Olin и Huntsman.
В Европе крупнейшим производителем является Inspec, а ICI почти так же велик.

В Азии крупнейшим производителем является Nippon Oil and Fat.
Другие азиатские производители включают Sanyo и Idemitsu.
Dow является единственным производителем полимеров оксида бутилена.

Inspec является единственным производителем маслорастворимых сополимеров оксида пропилена и эпоксида альфа-олефина.
Диметиловые эфиры полипропиленгликоля недоступны в качестве базовых жидкостей.
Idemitsu использует их внутри компании.

B. Основное использование
Полиалкиленгликоли нашли применение в качестве заменителей нефтяных смазок, когда стоимость оправдывается преимуществом в производительности.
Полиалкиленгликоли отличаются от нефтяных смазок аналогичной вязкости в следующих отношениях:
1. Более низкая температура застывания
2. Более высокий индекс вязкости
3. Меньшая склонность к образованию смолы и шлама.
4. Повышение платежеспособности
5. Более широкий диапазон растворимости, включая растворимость в воде.
6. Более высокая температура вспышки
7. Более низкое давление пара
8. Низкое содержание золы и металлов
9. Обладать облачными точками

Сравнение полиалкиленгликолей с нефтью следует проводить в каждом конкретном случае, поскольку нефтяные смазочные материалы могут быть приготовлены по-разному.
Полиалкиленгликоли обязаны своим коммерческим существованием способности делать то, что не могут сделать нефтепродукты.
Переход с нефтяных смазок на полиалкиленгликоль может вызвать особые проблемы.
Машины, которые использовались с нефтью, часто имеют канавки износа, заполненные углеродистым материалом.

Из-за хорошей растворяющей способности полиалкиленгликолей этот углеродсодержащий материал часто удаляется при замене, обнажая незаметные ранее следы износа.
Затем этот износ ошибочно приписывают полиалкиленгликолю.
Нефтяной шлам также может размягчаться, что приводит к засорению фильтров.
Хотя полиалкиленгликоли совместимы с большинством эластомеров, перед заменой необходимо оценить эту область.

Детали машин из поликарбоната и полиуретана иногда размягчаются или охрупчиваются.
Поликарбонаты часто используются в качестве стекол на резервуарах для смазочных материалов.
Хорошая растворяющая способность обычно приводит к смягчению и поднятию краски.

В случае с наружной краской это косметическая проблема.
Катализированные эпоксидные, эпоксифенольные или модифицированные фенольные покрытия хорошо зарекомендовали себя в контакте с полиалкиленгликолями.
В случае внутренней краски поднятое покрытие может привести к засорению фильтров и отверстий, если не соблюдать осторожность в процессе преобразования.

1. Огнестойкие гидравлические жидкости
Огнестойкие гидравлические жидкости используются везде, где пожары недопустимы.
Огнестойкие жидкости используются в таких областях, как литейные заводы, предприятия по производству литого под давлением алюминия, сталелитейные заводы и шахты.
Традиционными классами огнестойких гидравлических жидкостей являются водно-гликолевые жидкости на основе полиалкиленгликоля, эмульсии масло-в-воде, сложные эфиры фосфорной кислоты и сложные эфиры полиолов.
Огнестойкие гидравлические жидкости могут быть изготовлены из полиалкиленгликолей.
Это так называемые водно-гликолевые жидкости.

Огнестойкость гидравлических жидкостей измеряется стандартными испытаниями.
Наиболее широко используемыми из них являются тест на воспламеняемость при распылении и тест в горячем канале, стандартные отраслевые тесты, проводимые Factory Mutual Corporation.
При испытании на воспламеняемость распылением аэрозоль испытательной жидкости распыляется через пламя.

Получены следующие результаты:
Гидравлические жидкости на нефтяной основе горели большим пламенем во время распыления масла.
Горение продолжалось после удаления источника воспламенения.
И сложный эфир полиола, и сложный эфир фосфорной кислоты сгорали при распылении через источник воспламенения.
Горение прекратилось, когда источник воспламенения был удален.

Это считается проходным результатом.
Водно-гликолевые жидкости не загорались при распылении через источник воспламенения.
При испытании горячего канала гидравлическая жидкость распыляется на стальной канал, нагретый до 7048°C и наклоненный под углом 30 градусов.
Этот тест используется для оценки разлива испытательной жидкости на нагретую поверхность.

Различные классы смазочных материалов дают следующие результаты:
Гидравлическая жидкость на нефтяной основе загорелась очень большим пламенем.
Эфир фосфорной кислоты не горел пламенем, но выделял большое количество белого дыма.
Сложный эфир полиола горел, как масло, при распылении, но горение прекращалось, когда прекращалось распыление.
Жидкость вода/гликоль горела с уменьшенным пламенем.

И сложный эфир полиола, и сложный эфир фосфорной кислоты прошли мой тест, согласно которому жидкость должна перестать гореть через 5 секунд после прекращения распыления гидравлической жидкости.
Они по-прежнему подвержены риску возгорания (дым, пламя), который значительно снижается в случае водно-гликолевой жидкости.
Частично причина превосходной огнестойкости водно-гликолевых жидкостей заключается в более низком теплосодержании этих жидкостей.
В Таблице 15 приведены значения теплоемкости для некоторых типичных водно-гликолевых жидкостей.

Водно-гликолевые жидкости не только должны испарять воду до тех пор, пока не останется органическая часть, но и органическая часть состоит из материалов с более низкой теплотворной способностью из-за их полиэфирной структуры.
По сути, полиэфирная структура означает, что такое соединение уже частично сожжено.
Эмульсии вода-в-масле с содержанием воды 80% демонстрируют характеристики огнестойкости, наиболее близкие к характеристикам водно-гликолевых жидкостей.
Их вязкость ниже, поэтому их следует использовать в насосах с более узкими допусками, требующими использования более качественной фильтрации для предотвращения повреждения движущихся частей частицами.
Более низкая вязкость также приводит к более высокому износу насоса.

Поскольку содержание воды в них достигает 80%, их верхний температурный предел использования составляет 60°C из-за давления паров содержащейся воды.
Они склонны к микробной деградации, и следует рассмотреть возможность использования биоцидов в оборудовании.
Скорость износа, полученная для водно-гликолевых жидкостей, с годами значительно улучшилась, как показано в Таблице 16.
Эти испытания проводились в соответствии с немецким стандартом (DIN 51, 389 E) с использованием лопастного насоса Vickers V-104C в течение 250 часов при 1500 фунтов на кв. дюйм и 1500 об/мин.
Из-за высокого содержания воды водно-гликолевые жидкости традиционно ограничивались рабочим давлением около 2000 фунтов на квадратный дюйм.

Недавно были разработаны высокоэффективные жидкости вода/гликоль.
Эти жидкости могут работать при давлении не менее 5000 фунтов на квадратный дюйм.
В дополнение к более высокому давлению и отличной огнестойкости жидкости также демонстрируют низкую скорость износа.
В Таблице 17 сравниваются типичные скорости износа для нескольких типов гидравлической жидкости.
Эти испытания проводились в соответствии с ASTM D-2882 в течение 100 часов при 2000 фунтов на кв. дюйм и 1200 об/мин с использованием лопастного насоса Vickers V-104.

Критерием прохождения испытаний является скорость износа 1 мг/ч.
Жидкости вода/гликоль демонстрируют ньютоновское поведение.
Они не истончаются при сдвиге, который в гидронасосах может достигать 106 с21.
Компания BASF пыталась вывести на рынок жидкость с более высоким содержанием воды, используя новый загуститель на основе полиалкиленгликоля.
Полиалкиленгликоль содержал гидрофобную концевую группу, что приводило к ассоциативному загущению в водной среде.

Эти жидкости страдали от чрезмерного разжижения при сдвиге и высокого износа насоса.
Гидравлические жидкости на основе воды/гликоля, загущенные полиалкиленгликолем, имеют состав в диапазоне вязкости масел от низкой до средней вязкости.
Температура их использования ограничена примерно от 230 до 65°С.
Верхний предел температуры является результатом высокого давления паров содержащейся воды.
Более высокие температуры могут привести к кавитации и преждевременному выходу насоса из строя.

Эти жидкости обычно имеют хорошую совместимость с уплотнениями.
Для достижения оптимальной производительности водно-гликолевых жидкостей необходимо надлежащее техническое обслуживание.
Содержание воды должно контролироваться на уровне спецификации.
Слишком малое количество воды значительно повысит вязкость.
Слишком большое количество воды снижает вязкость, а также приводит к значительному увеличению износа.

Содержание воды легко измеряется рефрактометрией.
Необходимо также контролировать содержание амина или щелочности.
Более высокий износ может возникнуть, если щелочность выше желаемого значения.
Если щелочность ниже желаемого значения, произойдет больший износ.
Щелочность легко контролировать с помощью кислотно-щелочного титрования.
Проблемы технического обслуживания сложных эфиров фосфорной кислоты иные.

Сложные эфиры фосфорной кислоты являются единственными широко используемыми неводными жидкостями, применяемыми в качестве огнестойких гидравлических жидкостей.
Это триариловые и триалкиловые эфиры фосфорной кислоты.
Как и все сложные эфиры, они подвергаются обратному гидролизу до исходной кислоты.
Скорость гидролиза зависит от структуры, при этом эфиры с более длинной алкильной цепью являются наиболее устойчивыми.
Они часто используются с отбеливающим глиняным фильтром для удаления кислотных побочных продуктов гидролиза и окисления.

2. Тормозные жидкости
Использование полиалкиленгликолей в качестве гидравлической жидкости в тормозных системах автомобилей было одним из первых применений полиалкиленгликолей.
Их ценными свойствами были смешиваемость с водой, низкая температура застывания, высокий индекс вязкости, высокая температура кипения, хорошая совместимость с эластомерами и низкое давление паров.
Обычно добавляют эфиры гликоля, а также ингибиторы ржавчины и антиоксиданты.

Способность поглощать воду является наиболее полезным свойством в этом приложении.
При низких температурах кристаллы льда препятствуют работе тормозной системы.
При высоких температурах вода может испаряться, вызывая «паровую пробку».

Даже при склонности к поглощению воды температура паровой пробки падает примерно на 80°C, когда безводная система поглощает 2% воды.
Увеличение количества воды при низкой температуре увеличивает вязкость жидкости.
Чем ниже температура, тем сильнее эффект.
Этот эффект обусловлен водородными связями, которые представляют собой слабое взаимодействие, благоприятствующее пониженным температурам.
Силиконовые тормозные жидкости являются единственной значимой альтернативой полиалкиленгликолевым жидкостям.

Они использовались из-за их большей температурной стабильности в автомобилях нового поколения, которые имеют более высокие рабочие температуры под капотом и тормозами.
Их основными недостатками являются более высокая стоимость и водостойкость ниже, чем у жидкостей на основе полиалкиленгликоля.
Два типа тормозных жидкостей взаимно нерастворимы, и важно не смешивать их.
Если эти два типа смешаны, добавки имеют тенденцию разделяться между двумя фазами, так что ни одна из фаз не защищена должным образом от коррозии.
Это может привести к отказу тормозов.

3. Смазочные материалы для компрессоров
Сжатие нефтяных газов, таких как метан, этан и этилен, представляет собой серьезную проблему со смазкой.
Эти технологические газы растворяются в нефтяных и нефтеподобных смазочных материалах, снижая вязкость смазочного материала.
В результате используются очень вязкие нефтяные масла, чтобы побудить технологический газ разжижать смазку до желаемой вязкости при температуре использования.

К сожалению, это очень затрудняет запуск, особенно в холодных условиях.
Кроме того, если технологический газ содержит более высокие нефтяные фракции, которые достигают своей точки росы при сжатии, образуются капли, которые омывают стенки цилиндра, оставляя их практически без смазки.
По сравнению с другими смазочными материалами углеводородные газы имеют значительно меньшую растворимость в водорастворимых полиалкиленгликолях.
Некоторые примеры показаны в таблице 18.

Другие технологические газы, которые успешно использовались, включают водород, двуокись углерода, свалочный газ и пропан.
Общими преимуществами являются меньший износ, более чистые системы, меньшее техническое обслуживание и сниженная скорость смазки.
Некоторые производители продают смазочные материалы для воздушных компрессоров на основе полиалкиленгликоля.
Это использование зависит от технологии присадок для ограничения окисления воздухом и в первую очередь ограничивается нефтепродуктами.

4. Текстильные смазки
Водорастворимые полиалкиленгликоли широко используются в текстильной промышленности.
Они не оставляют пятен и их можно стирать с готовой пряжи или ткани водой.
Полиалкиленгликоли, когда они окисляются при умеренной температуре с достаточной подачей кислорода, не образуют окрашенных побочных продуктов.

Это свойство особенно полезно в текстильной промышленности, где цвет является критическим фактором качества.
То же свойство, которое делает полиалкиленгликоли полезными в качестве смазок для волокон, делает их важными машинными смазками в текстильной промышленности.
Если они соприкасаются с обрабатываемым текстилем, то легко смываются.
Однако они имеют тенденцию вызывать растрескивание поликарбонатных смотровых стекол.

5. Каландровые смазки
Нефть удовлетворяет потребность в смазке подшипников скольжения большого диаметра, подшипников качения и зубчатых колес, которые присутствуют в мельницах и каландрах, используемых в резиновой, текстильной, бумажной и пластмассовой промышленности, при температурах до 3508F.
При температуре выше 3508F нефтепродукты имеют тенденцию образовывать шламы, что требует более тщательного технического обслуживания.
В этом применении использовались полиалкиленгликоли, поскольку они не склонны к образованию шлама или углеродистых отложений.

6. Смазочно-охлаждающие жидкости
Полиалкиленгликоли часто используются в качестве смазывающих добавок к жидкостям для резки и шлифования на водной основе.
Кроме того, они использовались в смазочных материалах для волочения, формовки, штамповки и прокатки.
Из-за хорошей растворимости в воде полиалкиленгликоли чаще всего используются в «синтетических» жидкостях для металлообработки.

Эти жидкости образуют истинные растворы в воде.
Синтетические жидкости для металлообработки на основе полиалкиленгликолей обеспечивают хорошую смазывающую способность и являются отличными охлаждающими жидкостями.
В целом, они также более устойчивы к микробной атаке и проще в обслуживании, чем «растворимые в масле» жидкости для металлообработки, которые на самом деле представляют собой эмульсии масло-в-воде.

Полиалкиленгликоли обеспечивают хорошую смазывающую способность синтетических жидкостей для металлообработки за счет их обратной растворимости в воде.
При температуре окружающей среды полиалкиленгликоли растворимы в воде.
При повышенной температуре, известной как «точка помутнения», полиалкиленгликоль становится нерастворимым и образует небольшие капли полимера.
Когда синтетическая жидкость для металлообработки, содержащая полиалкиленгликоль, контактирует с горячей штамповкой или режущим инструментом, она нагревается до температуры выше точки помутнения полимера.
Затем из раствора выходит полиалкиленгликоль.

Образовавшиеся капли полиалкиленгликоля покрывают поверхности горячего штампа или режущего инструмента, образуя смазочную пленку, обеспечивающую превосходную гидродинамическую смазывающую способность.
Составы синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей часто содержат как полиалкиленгликоли, так и водорастворимые присадки для ограничения граничных или противозадирных свойств, такие как жирные кислоты или сложные эфиры фосфорной кислоты.
Было показано, что комбинации полиалкиленгликолей и жирных кислот или сложных эфиров фосфорной кислоты являются синергетическими, обеспечивая лучшую смазывающую способность, чем эквивалентные концентрации любой добавки по отдельности.
В результате этой синергии эти водные жидкости для металлообработки обеспечивают превосходную смазывающую способность, а также хорошие охлаждающие свойства воды.
Синтетические жидкости для металлообработки также содержат другие добавки, такие как ингибиторы коррозии, пеногасители и биоциды.

7. Холодильные смазочные материалы
Основное новое применение смазочных материалов на основе полиалкиленгликоля (ПАГ) — системы кондиционирования воздуха (A/C) транспортных средств.
Все новые легковые и грузовые автомобили с кондиционерами, продаваемые в Северной Америке, содержат хладагент R-134a и смазочные материалы PAG в своих системах кондиционирования.
Все основные автопроизводители также рекомендуют смазочные материалы PAG для модернизации автомобилей с хладагента R-12 на R-134a.
В 1987 году Монреальский протокол инициировал программу поэтапного отказа от производства и использования хлорфторуглеродов (ХФУ) из-за их неблагоприятного воздействия на озоновый слой Земли.
В основном хлорфторуглерод R-12 использовался в качестве хладагента в мобильных системах кондиционирования воздуха.

Хладагент R-134a был выбран этой отраслью в качестве не разрушающей озоновый слой замены R-12.
В мобильных системах кондиционирования смазка компрессора проходит через систему вместе с хладагентом.
Для обеспечения возврата в компрессор смазка должна иметь достаточную растворимость в хладагенте.
Минеральные масла, используемые в качестве смазочных материалов с R-12, нерастворимы в R134a.
Смазочные материалы на основе полиалкиленгликоля хорошо растворяются в R-134a.
Благодаря хорошей растворимости и смазывающим свойствам смазочные материалы PAG были выбраны автомобильной промышленностью для использования в системах кондиционирования воздуха на хладагенте R-134a.

PAG обладают рядом физических свойств, которые позволяют им хорошо работать в качестве смазочных материалов для холодильных установок при использовании в сочетании с R-134a.
К ним относятся их хорошая растворимость и стабильность в R-134a, отличная смазывающая способность и совместимость со многими распространенными эластомерами.
Хорошие низкотемпературные свойства текучести и низкая летучесть ПАГ также важны для применения в холодильной технике.
Хотя PAG обладают рядом физических свойств, которые желательны для смазочных материалов для холодильной техники, именно их хорошая растворимость в R-134a привела к их использованию в мобильных системах кондиционирования воздуха.
Холодильные смазочные материалы PAG обладают отличной растворимостью при низких температурах.

Они также показывают высокотемпературную область нерастворимости при низких концентрациях ПАГ.
Как правило, чем ниже вязкость ПАГ, тем лучше растворимость при высоких температурах.
В области высокотемпературной нерастворимости смесь R-134a/ПАГ будет разделяться на два слоя.
Эти два слоя не являются чистым хладагентом и чистой смазкой, а вместо этого состоят из фазы, обогащенной смазкой, и фазы, обогащенной хладагентом.
Состав двух фаз, образующихся в высокотемпературной области нерастворимости, можно определить по пересечению горизонтальной связующей линии температуры с кривой растворимости ПАГ.
Превосходная смешиваемость ПАГ и R-134a при низких температурах, а также их взаимная растворимость при повышенных температурах обеспечивают циркуляцию смазки по системе кондиционирования, необходимую для хорошей смазки компрессора.

Хотя растворимость смазки в хладагенте необходима, также важно, чтобы пара хладагент/смазка была химически и термически стабильной.
Смазочные материалы PAG демонстрируют превосходную стабильность в R-134a.
Испытания на стабильность в закрытых трубках, проведенные при температуре 350°F (175°C) в течение 14 дней в присутствии образцов из стали, алюминия и меди, показали, что комбинация PAG/R-134a по меньшей мере так же стабильна, как и минеральные масла, работающие в тех же условиях в присутствии Р-12.
PAG - отличные смазочные материалы.

Особое значение в холодильных установках имеют высокие индексы вязкости ПАГ, обычно в диапазоне от 180 до более 250.
Таким образом, охлаждающие масла PAG демонстрируют значительно меньшее изменение вязкости в зависимости от температуры, чем минеральные масла, индексы вязкости которых обычно меньше 100.
Это означает, что по сравнению с минеральными маслами PAG являются более текучими при низких температурах испарителя и по-прежнему обеспечивают хорошую смазывающую способность в горячем компрессоре.

PAG совместимы с большинством распространенных эластомеров.
Однако важно учитывать влияние R-134a, когда присутствуют и хладагент, и смазка.
Из-за различий, которые могут существовать между эластомерами в одном родовом семействе, важно проверить совместимость пары хладагент/смазка с конкретными эластомерами, которые должны использоваться в критических приложениях.
Одним из основных различий между PAG и минеральными маслами является их сродство к воде.
PAG гигроскопичны по сравнению с минеральными маслами.
Холодильные смазочные материалы PAG обычно имеют максимальную спецификацию воды 1000 частей на миллион и обычно содержат от 400 до 800 частей на миллион воды.

Поскольку они гигроскопичны, PAG впитывают воду при воздействии влажного воздуха.
Они будут продолжать собирать воду, пока не будет достигнуто равновесие или уровень насыщения.
Типичные уровни насыщения колеблются от 1 до 5%, в зависимости от влажности и структуры ПАГ.
Важно понимать, что вода, поглощаемая ПАГ, не является свободной, а вместо этого связана с основной цепью ПАГ.
Таким образом, ни коррозия, ни образование кристаллов льда не являются проблемой в автомобильных кондиционерах, смазываемых PAG.
Из-за своей гигроскопичности охлаждающие масла PAG не должны подвергаться воздействию влажного воздуха во время хранения.

Резервуары и бочки для хранения сыпучих материалов должны быть покрыты азотом или оборудованы осушителями.
При хранении в небольших контейнерах обычно достаточно свести к минимуму воздействие воздуха, чтобы холодильные масла на основе ПАГ оставались в удовлетворительном состоянии.
Было задано много вопросов относительно правильного обращения с PAG.
Холодильные масла PAG значительно менее гигроскопичны, чем тормозные жидкости, соответствующие стандартам Министерства транспорта США (DOT-3).
Если при обращении со смазками PAG соблюдать такую же осторожность, как и при работе с тормозными жидкостями DOT-3, проблем с производительностью возникнуть не должно.
Надлежащее обращение состоит просто в том, чтобы держать контейнер со смазочным материалом закрытым, когда он не используется, и свести к минимуму время, в течение которого смазочный материал подвергается воздействию воздуха во время его переноса из контейнера в систему кондиционирования.

Любая вода, попадающая в систему кондиционирования воздуха с PAG, будет удалена осушителем на молекулярном сите.
Проблема, с которой в настоящее время сталкивается автомобильная промышленность, заключается в том, как обслуживать транспортные средства с хладагентом R-12 на дорогах сегодня, когда поставки этого хладагента становятся дефицитными.
В автомобильной промышленности была проделана большая работа, чтобы определить наилучшие способы переоборудования или модернизации этих автомобилей с R-12 на R-134a.
Смазка для модернизации должна быть совместима с остаточным R-12 и минеральным маслом, а также растворяться в R-134a.
Производители компрессоров, производители автомобилей и поставщики компонентов оценили использование ПАГ в качестве модернизируемых смазочных материалов.
Смазочные материалы PAG показали очень хорошие результаты в этих оценках, и все крупные автомобильные компании выбрали смазочные материалы PAG для модернизации своих автомобилей.

Одним из основных требований к смазочному материалу для модернизации является стабильность в присутствии остаточного R-12.
Анализ хладагента в модернизированных автомобилях показывает, что остаточная концентрация R-12 обычно составляет около 1%.
В худшем случае модернизация оставит примерно 5% R-12 в системе кондиционирования.
Из-за легкости, с которой концентрация R-12 может быть снижена до низкого уровня, опасений по поводу загрязнения подачи хладагента и более высоких давлений, создаваемых смесями R-12/R-134a, Общество автомобильных инженеров заявило, что концентрация R-12 должна быть снижена ниже 2%.
Высокотемпературные и длительные испытания в герметичных камерах показывают, что холодильные масла PAG стабильны при остаточных концентрациях R-12, которые можно ожидать в модернизированных автомобилях.

Кроме того, анализ образцов смазочных материалов, полученных в результате испытаний на модифицированных компрессорных стендах и в реальных модифицированных транспортных средствах, не выявил признаков разложения ПАГ или хладагента R-134a.
PAG совместимы с отработанными минеральными маслами в том смысле, что они не вступают в неблагоприятные физические или химические реакции при смешивании.
Некоторые PAG обладают ограниченной растворимостью в минеральных маслах, но это не оказывает неблагоприятного влияния на их характеристики при модернизации.
Смазочные материалы PAG использовались в испытаниях по модернизации, когда 50–100% исходного минерального масла оставалось в системе кондиционирования воздуха.
В большинстве этих испытаний проблем, связанных со смазкой, не возникало.

Возникшие проблемы со смазкой были вызваны засорением смазки и последующим отказом компрессора.
Забивка не вызвана несовместимостью между PAG и минеральным маслом; скорее, это результат слишком большого количества смазки в системе.
Поэтому при замене R-12 на R-134a обычно рекомендуется удалять столько минерального масла, сколько это практически возможно.
Поскольку смазочные материалы PAG совместимы с остаточным R-12 и минеральным маслом, автомобильная промышленность проделала большую работу, чтобы показать, что PAG являются хорошими смазочными материалами для модернизации.
Было оценено множество различных сценариев модернизации с использованием смазочных материалов R-134a и PAG, чтобы определить наиболее экономичный метод для данной системы кондиционирования воздуха.

В целом, характеристики смазочных материалов PAG в этих испытаниях модернизации были превосходными.
Они обеспечивают хорошую смазывающую способность и доказали свою совместимость с остаточным R-12 и минеральным маслом.
Все основные автопроизводители решили дооснастить свои автомобили смазочными материалами R-134a и PAG.
Однако для обеспечения надежной и экономичной модернизации для разных автомобилей рекомендуются разные процедуры.
При переоборудовании автомобиля с хладагента R-12 на R-134a важно следовать конкретным рекомендациям автопроизводителя.

8. Смазочные материалы для двухтактных двигателей
Полиалкиленгликоли на основе полипропиленгликоля были признаны смазочными материалами для использования в двухтактных двигателях с воздушным охлаждением еще в 1946 году.
Превосходные смазывающие свойства двухтактных смазочных материалов на основе полиалкиленгликоля неоднократно демонстрировались в соревнованиях по мотокроссу и эндуро.
Отсутствие загрязнения свечи зажигания из-за углеродистых остатков неоднократно демонстрировалось на испытательных стендах, а также во время трейловой и уличной езды.

Смазочные материалы на основе полиалкиленгликоля также используются в качестве смазочных материалов в высокоэффективных моторных топливах для тележек и модельных двигателей.
Полиалкиленгликоли хорошо растворяются в бензине, а также в метаноле и смесях нитрометан-метанол.
Они обеспечивают хорошую смазывающую способность и отличные моющие свойства.
Чистое выгорание смазочных материалов для двухтактных двигателей на основе полиалкиленгликоля практически устраняет проблемы с двигателем, связанные с загрязнением свечей зажигания, отложениями в камере сгорания и закупоркой выпускных отверстий.

Недавно Southwest Research провела Японская организация автомобильных стандартов.
(JASO) испытания смазочного материала для двухтактных двигателей на основе полиалкиленгликоля.
Продукт на основе PAG продемонстрировал превосходные характеристики по сравнению с высококачественным стандартом на основе нефтяного масла.
Четыре теста JASO были использованы для измерения следующих ключевых свойств смазочных материалов для двухтактных двигателей: смазывающая способность и крутящий момент, моющие свойства, дымность и блокировка выхлопной системы.
Во всех четырех случаях в качестве эталона использовали высококачественный продукт на основе нефтяного масла JATRE 1.

Результат теста 100 показывает, что тестовая смазка показала такие же результаты, как JATRE 1.
Значение менее 100 означает, что тестируемая смазка не работает так же хорошо, как JATRE 1, а значение больше 100 указывает на то, что смазка на основе полиалкиленгликоля превосходит эталонное масло.
Эти испытания и результаты работы по оценке смазочного материала для двухтактных двигателей на основе полиалкиленгликоля приведены в таблице 19.
JASO предлагает три классификации смазочных материалов для двухтактных двигателей.

Это категории FA, FB и FC, причем FC является наиболее требовательной.
Международная организация по стандартизации (ИСО) предложила индекс производительности глобальной спецификации.
Классификациями ISO являются GB, GC и GD, где GD представляет лучший рейтинг.
Как видно из Таблицы 19, смазочные материалы на основе полиалкиленгликоля могут быть составлены таким образом, чтобы соответствовать или превосходить требования самых строгих классификаций смазочных материалов для двухтактных двигателей.

9. Картерные смазки
Использование полиалкиленгликолей в качестве моторных масел для легковых автомобилей началось в середине 1940-х годов.
Эти синтетические смазочные материалы на основе монобутиловых эфиров полипропиленгликоля прошли испытания на стендах для испытаний двигателей и в ходе обширных испытаний транспортных средств.
Очень высокие индексы вязкости и присущая этим продуктам хорошая смазывающая способность приводили к износу деталей двигателя, сравнимому с износом лучших нефтяных масел того времени.
Смазочные материалы на основе полиалкиленгликоля продемонстрировали ряд преимуществ по сравнению с моторными маслами на нефтяной основе.
К ним относятся меньшее образование шлама, меньшее количество отложений в камере сгорания и загрязнения свечей зажигания, отличная моющая способность и лучшие низкотемпературные свойства.

Однако проблемы с распространением, плохая совместимость с обычными нефтяными маслами и высокая стоимость помешали автомобильным смазочным материалам на основе полиалкиленгликоля стать коммерчески успешными.
Постоянно ведется работа по улучшению эксплуатационных свойств моторных масел.
Более высокие индексы вязкости необходимы для обеспечения хороших характеристик текучести при низких температурах при сохранении достаточной смазывающей способности при высоких температурах, характерных для современных двигателей.
Хорошая моющая способность снижает образование осадка.
Повышение эффективности двигателя, снижение выбросов и сокращение затрат на техническое обслуживание могут быть достигнуты за счет снижения склонности к образованию отложений на впускных клапанах и в камере сгорания.

Эти требования привели к возрождению интереса к использованию полиалкиленгликолей в качестве смазочных материалов для картера двигателя из-за их высоких индексов вязкости, хороших моющих свойств и чистых характеристик выгорания.
Недавно были разработаны маслорастворимые полиалкиленгликоли, которые решают проблемы совместимости масел, связанные с обычными полиалкиленгликолями, сохраняя при этом эксплуатационные преимущества, обеспечиваемые этим классом синтетических смазочных материалов.
Эти новые полиалкиленгликоли получают путем сополимеризации оксида пропилена и эпоксида альфа-олефина на липофильном спиртовом стартере.
Испытания двигателя и другие оценочные тесты моторных масел показали, что всесезонные синтетические и полусинтетические смазочные материалы, содержащие эти маслорастворимые полиалкиленгликоли, обеспечивают преимущества, ожидаемые от аналогичных составов, содержащих сложные эфиры и поли(альфа-олефины).
Кроме того, составы, содержащие растворимые в масле полиалкиленгликоли, требуют меньшего количества присадки, улучшающей индекс вязкости, и демонстрируют пониженную летучесть и улучшенную чистоту двигателя.

C. Размер рынка
Мировое производство полиалкиленгликоля для смазки составляет приблизительно 100 миллионов фунтов.
Рынок США составляет около 50 миллионов фунтов стерлингов.
Рынки полиалкиленов для других целей, таких как компоненты уретановых пенопластов или поверхностно-активных веществ, затмевают использование продуктов, производимых для целей смазки.
Кроме того, полиалкиленгликоли, производимые для смазки, имеют и другие применения, такие как жидкости-теплоносители, вспомогательные жидкости для пайки и закалочные добавки для металлов, которые не включены в предыдущие оценки.

D. Экологическая информация
1. Токсикология
Полиалкиленгликоли обладают низкой степенью токсичности.
Как и в случае с любым другим веществом, для любой конкретной жидкости следует обращаться к паспортам безопасности материалов (MSDS).
На токсичность базовой жидкости могут влиять добавки.
Токсичность при приеме внутрь низкая.

Токсичность наиболее высока для продуктов с более низкой молекулярной массой.
Измеренные значения LD50 находятся в диапазоне от примерно 4 мл/кг до более 60 мл/кг, когда крыс использовали в качестве подопытных животных.
Долгосрочные исследования кормления, проведенные на собаках и крысах, показали минимальный эффект.
Токсичность при контакте с кожей низкая.

Токсичность при абсорбции, как правило, очень низкая.
Значения LD50 при таком пути обычно превышают 10 мл/кг.
Сенсибилизация кожи зависит от молекулярной массы, при этом жидкости с более низкой молекулярной массой проявляют наибольший эффект.

В общем, эффекты, если они есть, представляют собой преходящее покраснение кожи.
Из-за низкого давления паров полиалкиленгликолей токсичность при вдыхании обычно очень низкая.
Однако для сополимеров этиленоксида и пропиленоксида с более высокой молекулярной массой, которые представляют собой монобутиловые эфиры, было обнаружено, что механически образующиеся туманы токсичны при вдыхании.
Продукты термической деструкции, как и любого органического продукта, токсичны.

Механическая вентиляция должна быть проверена там, где вероятно наличие тумана или продуктов термического разложения.
Повреждение глаз ожидается только для полиалкиленгликолей с самой низкой молекулярной массой.
Жидкости с более низкой молекулярной массой вызывают легкое или умеренное повреждение глаз.

2. Статус Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов
Из-за их низкой степени токсичности полиалкиленгликоли были одобрены для различных применений, где они могут контактировать с пищевыми продуктами.
К ним относятся использование в смазочных материалах, которые используются для производства и обработки пищевых продуктов (21 CFR 178.3570), а также в различных приложениях для контроля пенообразования.

3. Воздействие на окружающую среду
Пользователи смазочных материалов должны всегда помнить о воздействии на окружающую среду в случае разлива смазочного материала.
Многие заявления касаются биоразлагаемости без учета токсичности смазки для других видов.
Воздействие полиалкиленгликолей на окружающую среду обобщено в таблице 20.
Полиалкиленгликоли биоразлагаемы, но скорость разложения зависит от молекулярной массы.

Полиалкиленгликоли с более низкой молекулярной массой очень легко биоразлагаются.
Жидкости с более высокой молекулярной массой разлагаются, но биодеградация идет медленно, вероятно, из-за медленного переноса больших молекул через бактериальные мембраны.
Теоретически можно разработать компостер для биодеградации, выбрав соответствующие бактерии.
Бактерии, использованные в тестах, описанных в Таблице 20, были извлечены из городских очистных сооружений.
Можно выбрать бактерии, которые будут разлагать полиэтиленгликоли любой молекулярной массы.

Комбинация Flavobacterium sp. и Pseudomonas sp. приведет к разложению 99% полиэтиленгликоля с молекулярной массой 6000 за 7 дней.
Каждый из этих видов бактерий использует продукты метаболизма другого.
Одним из методов, который увеличит скорость биодеградации полиалкиленгликолей, является обработка потока отходов озоном.
Это приводит к разрыву цепи на более мелкие части, которые легче используются бактериями.
Влияние полиалкиленгликолей на водных животных незначительно.
В Таблице 20 показано воздействие на толстоголовых гольянов и Daphnia magna.

Наибольший эффект наблюдается при использовании водонерастворимых монобутиловых эфиров полипропиленгликоля.
Водорастворимые продукты могут оказывать очень слабое воздействие с ожидаемым незначительным воздействием на окружающую среду.
Это преимущество важно в сочетании со скоростью биодеградации.
Медленно биоразлагаемый полимер с очень низкой токсичностью представляет очень низкий риск для окружающей среды.
Полиалкиленгликоли представляют очень низкий риск для бактерий, как показано в Таблице 20.
Это важно для очистных сооружений.

Если воздействие на бактерии низкое, риск отравления микроорганизмов в помещении невелик.
Хотя жидкости на полиалкиленовой основе обладают свойствами, связанными с безвредностью для окружающей среды, добавки могут существенно влиять на токсичность для человека и окружающей среды.
MSDS должен содержать эту информацию.
Экологическая судьба одного типа составов полиалкиленгликоля, гидравлических жидкостей вода/гликоль, также показана в Таблице 20.
Жидкости вода/гликоль в Таблице 20 основаны на диэтиленгликоле.

VI. ПРОГНОЗ
Полиалкиленгликоли являются уникальными среди смазочных материалов.
Они могут иметь практически любые характеристики растворимости и являются единственным водорастворимым классом смазочных материалов.
Кроме того, чрезвычайно важна их чистота, особенно низкая склонность к образованию нагара.
Полиалкиленгликоли будут по-прежнему иметь умеренный рост, если только не появится крупный рынок (например, в смазочных материалах для автомобильных двигателей).
Ожидается, что рост химической модификации существующих структур продолжится.

Bu internet sitesinde sizlere daha iyi hizmet sunulabilmesi için çerezler kullanılmaktadır. Çerezler hakkında detaylı bilgi almak için Kişisel Verilerin Korunması Kanunu mevzuat metnini inceleyebilirsiniz.