Mono Ethylene Glycol (MEG) – C2H6O2 là gì? Ứng dụng?

Mono Ethylene Glycol (MEG) – C2H6O2 là gì? Mono Ethylene Glycol (MEG) là một hợp chất hóa học có công thức hóa học CH2OHCH2OH. Nó còn được gọi là ethylene glycol hoặc ethanediol. MEG là một dạng của ethylene glycol, là một hợp chất có cấu trúc gồm hai nhóm hydroxyl (-OH) được gắn vào các nguyên tử carbon trong phân tử. Nó là một chất lỏng trong suốt, không màu, không mùi, và có khả năng hút ẩm cao.

MEG có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của MEG là làm nguyên liệu chính cho việc sản xuất polyester, bao gồm cả polyester sợi và nhựa polyester. Nó cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác như sản xuất chất chống đông cho ô tô, làm chất làm đẹp trong các sản phẩm làm tóc và da, và làm nguyên liệu cho nhiều sản phẩm hóa chất khác. MEG cũng được sử dụng trong ngành thực phẩm và dược phẩm như một chất bảo quản.

Cấu tạo, tính chất và ứng dụng củaMono Ethylene Glycol (MEG) – C2H6O2 là gì?

Cấu tạo của Mono Ethylene Glycol (MEG) – C2H6O2 là gì?

1. Công thức cấu tạo của MEG

Công thức cấu tạo thu gọn của MEG là HO-CH₂-CH₂-OH, trong đó:

• Hai nhóm hydroxyl (-OH) gắn vào hai nguyên tử carbon.
• Liên kết giữa hai nguyên tử carbon là liên kết đơn (C-C), tạo thành một mạch thẳng.

Mô hình cấu trúc 3D của MEG cho thấy nó có dạng mạch thẳng linh hoạt, giúp nó dễ dàng hòa tan trong nước và các dung môi phân cực khác.

2. Tính chất cấu trúc quan trọng

• Tính lưỡng cực: Nhờ có hai nhóm -OH, MEG có khả năng tạo liên kết hydro mạnh, giúp nó dễ dàng tan trong nước.
• Tính hút ẩm: Nhóm hydroxyl (-OH) giúp MEG hấp thụ nước từ môi trường xung quanh, làm tăng khả năng duy trì độ ẩm.
• Tính linh hoạt trong phản ứng hóa học: Do có nhóm hydroxyl (-OH), MEG có thể tham gia nhiều phản ứng hóa học quan trọng như este hóa, oxy hóa, và trùng hợp.

3. Vai trò của cấu trúc trong ứng dụng thực tế

• Cấu trúc hai nhóm hydroxyl (-OH) giúp MEG có tính hút ẩm cao, làm cho nó trở thành một thành phần quan trọng trong chất chống đông (antifreeze) và dung dịch làm mát.
• Khả năng tạo liên kết hydro giúp MEG hòa tan tốt trong nước, làm cho nó trở thành dung môi quan trọng trong công nghiệp sơn, nhựa và dược phẩm.
• Cấu trúc đơn giản, không phân nhánh giúp MEG dễ dàng trùng hợp với axit terephthalic (PTA) để sản xuất nhựa PET, một ứng dụng quan trọng trong công nghiệp nhựa.

Tính chất của Mono Ethylene Glycol (MEG) – C2H6O2 là gì?

1. Tính chất vật lý của Mono Ethylene Glycol (MEG)

Mono Ethylene Glycol (MEG) là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm diol, có công thức hóa học C₂H₆O₂, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp làm chất chống đông, dung môi, và nguyên liệu sản xuất nhựa polyester.

• Trạng thái: Chất lỏng không màu, trong suốt, không mùi, có vị ngọt nhẹ.
• Khối lượng phân tử: 62.07 g/mol.
• Tỷ trọng: ~1.113 g/cm³ (ở 20°C).
• Điểm nóng chảy: -12.9°C.
• Điểm sôi: 197.3°C.
• Độ nhớt: 16.1 cP (ở 20°C).
• Áp suất hơi: 0.06 mmHg (ở 20°C), rất thấp, khó bay hơi.
• Độ hòa tan: Tan vô hạn trong nước, ethanol, acetone, glycerol, pyridine; ít tan trong ether, chloroform, và không tan trong hydrocarbon.
• Hệ số khúc xạ: 1.4318 (ở 20°C).

2. Tính chất hóa học của Mono Ethylene Glycol (MEG)

Mono Ethylene Glycol là một diol đơn giản, mang nhóm hydroxyl (-OH) ở cả hai đầu mạch carbon, giúp nó tham gia nhiều phản ứng hóa học quan trọng.

2.2.1. Phản ứng với axit để tạo este

MEG phản ứng với axit carboxylic hoặc anhydrid để tạo este, đặc biệt trong tổng hợp nhựa polyester:

HOCH2​CH2​OH+RCOOH→HOCH2​CH2​OCO−R+H2​O

Ứng dụng quan trọng trong sản xuất PET (Polyethylene Terephthalate).

2.2.2. Phản ứng với anhydride để tạo polyme

MEG có thể tham gia phản ứng trùng hợp este với anhydrid như acid terephthalic (PTA) để tạo ra nhựa polyester:

nHOCH2​CH2​OH+nC6​H4​(CO)2​O→[−OCH2​CH2​OCOC6​H4​CO−]n​+2nH2​O

2.2.3. Phản ứng với isocyanate tạo polyurethan

MEG phản ứng với isocyanate (-NCO) để hình thành polyurethane, ứng dụng trong sản xuất bọt PU, sơn phủ:

HOCH2​CH2​OH+2R−NCO→R−NHCOOCH2​CH2​OCONH−R

2.2.4. Phản ứng oxy hóa tạo axit oxalic

Khi bị oxy hóa mạnh bằng axit nitric hoặc kali permanganat, MEG có thể tạo ra axit oxalic (C₂H₂O₄):

HOCH2​CH2​OH+2[O]→HOOC−COOH+H2​O

2.2.5. Phản ứng khử nước tạo ethylene oxide

Ở nhiệt độ cao với chất xúc tác bạc, MEG có thể bị khử nước để tạo ra ethylene oxide (C₂H₄O): HOCH2​CH2​OH→C2​H4​O+H2​O

2.2.6. Phản ứng với kim loại kiềm tạo muối alkoxide

MEG phản ứng với kim loại kiềm như natri (Na) hoặc kali (K) để tạo muối alkoxide: HOCH2​CH2​OH+2Na→NaOCH2​CH2​ONa+H2​

Ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ và làm dung môi phản ứng.

Ứng dụng của Mono Ethylene Glycol (MEG) – C2H6O2 là gì?

1. Sản xuất nhựa Polyester (PET) và Sợi Polyester

Ứng dụng

MEG là nguyên liệu chính trong tổng hợp Polyethylene Terephthalate (PET), một loại nhựa quan trọng dùng trong sản xuất chai nước, bao bì thực phẩm, màng nhựa và sợi polyester trong dệt may.

Cơ chế hoạt động

MEG phản ứng với Axit Terephthalic (PTA) hoặc Dimethyl Terephthalate (DMT) thông qua phản ứng trùng ngưng ester để tạo thành chuỗi polymer PET:  nC2​H6​O2​+nC8​H6​O4​→[−OCH2​CH2​OCOC6​H4​CO−]n​+2nH2​O

Quá trình này tạo ra polymer bền, có độ bền kéo cao, chịu nhiệt tốt, phù hợp với ngành dệt may và bao bì thực phẩm.

2. Chất chống đông (Antifreeze) trong hệ thống làm mát

Ứng dụng

MEG là thành phần chính trong chất làm mát động cơ ô tô, máy bay, tàu thủy và hệ thống trao đổi nhiệt.

Cơ chế hoạt động

MEG hạ thấp điểm đóng băng của nước và tăng điểm sôi, giúp duy trì trạng thái lỏng của dung dịch làm mát ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt:

• Hạ điểm đóng băng: MEG hòa tan trong nước làm giảm năng lượng liên kết hydrogen giữa các phân tử nước, từ đó ngăn chặn sự hình thành tinh thể băng.
• Tăng điểm sôi: Nhờ độ nhớt cao và khả năng tạo liên kết hydrogen, MEG giúp nước làm mát không bốc hơi nhanh khi động cơ nóng lên.

Dung dịch MEG còn chứa các chất ức chế ăn mòn để bảo vệ các bề mặt kim loại trong hệ thống làm mát.

3. Dung môi trong công nghiệp hóa chất

Ứng dụng

MEG là dung môi phổ biến trong sản xuất sơn, mực in, chất tẩy rửa và mỹ phẩm.

Cơ chế hoạt động

MEG có tính phân cực mạnh và khả năng hòa tan tốt với nước, cồn, và nhiều hợp chất hữu cơ khác, giúp:

• Hòa tan các chất hoạt động bề mặt trong mỹ phẩm và chất tẩy rửa.
• Giữ độ ẩm và ngăn chặn sự kết tinh trong sơn và mực in.
• Tạo hệ dung dịch ổn định với độ bay hơi thấp, giúp kiểm soát tốc độ khô của sơn và keo dán.

4. Chất giữ ẩm trong công nghiệp dệt may và giấy

Ứng dụng

MEG được sử dụng để xử lý sợi vải, giấy và da, giúp duy trì độ mềm mại, tránh tình trạng khô giòn.

Cơ chế hoạt động

MEG có tính hút ẩm mạnh nhờ vào các nhóm hydroxyl (-OH), giúp:

• Giữ nước trong sợi vải, ngăn ngừa sự giòn gãy trong quá trình dệt và hoàn tất vải.
• Cải thiện tính mềm mại và độ bền của giấy, đặc biệt trong môi trường có độ ẩm thấp.
• Ổn định cấu trúc polymer trong quá trình gia công da và giấy.

5. Ứng dụng trong công nghiệp dầu khí

Ứng dụng

MEG được sử dụng để ngăn chặn sự hình thành hydrate khí trong đường ống dẫn dầu và khí tự nhiên.

Cơ chế hoạt động

MEG tác động đến sự hình thành hydrate – một cấu trúc tinh thể rắn chứa khí methane – bằng cách:

• Hòa tan vào nước tự do trong khí tự nhiên, làm giảm hoạt tính nước.
• Ngăn chặn sự kết tinh của hydrate trong điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất cao.

Điều này giúp duy trì sự lưu thông trong đường ống, giảm nguy cơ tắc nghẽn và tai nạn trong khai thác dầu khí.

6. Ứng dụng trong ngành điện tử và pin lithium-ion

Ứng dụng

MEG được dùng làm chất điện giải trong pin lithium-ion và trong quy trình sản xuất linh kiện bán dẫn.

Cơ chế hoạt động

MEG có khả năng tạo môi trường ổn định cho các phản ứng điện hóa nhờ vào:

• Độ nhớt thấp, giúp ion lithium khuếch tán dễ dàng trong pin.
• Độ phân cực cao, giúp duy trì tính dẫn điện của dung dịch điện phân.
• Độ bền nhiệt tốt, giúp pin lithium-ion hoạt động ổn định trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau.