1,3-propandiol (PDO):

Kemisk formel: C3H8O2

IUPAC-navn: Propan-1,3-diol

CAS-registreringsnummer: 504-63-2

Molekylvægt: 76,09 g/mol

1. Fysiske egenskaber

Udseende: Farveløs, tyktflydende væske

Smeltepunkt: -32°C (-25,6°F)

Kogepunkt: 214°C (417,2°F)

Massefylde: 1,0597 g/cm³ ved 20°C

Opløselighed: Blandbar med vand og mange organiske opløsningsmidler

2. Kemiske egenskaber

PDO er en diol, der indeholder to hydroxylgrupper

Det kan gennemgå typiske alkoholreaktioner, såsom esterificering og æterificering

PDO kan bruges som monomer i polymerisationsreaktioner

3. Anvendelser

1) Produktion af polymerer

Polytrimethylen terephthalat (PTT): 1,3-Propandiol er en vigtig monomer i produktionen af PTT, en polyester med anvendelser i tekstiler, tæpper og emballage. PTT-fibre udviser fremragende holdbarhed, elasticitet og modstandsdygtighed over for pletter.

Polyurethaner: Det bruges også i produktionen af polyuretaner, der giver fleksibilitet og styrke til skum, klæbemidler og belægninger.

2) Kosmetik og personlig pleje

1,3-Propanediol fungerer som fugtighedsbevarende middel, blødgøringsmiddel og opløsningsmiddel i forskellige kosmetiske formuleringer. Det hjælper med at bevare fugten i hudplejeprodukter og forbedrer optagelsen af andre ingredienser.

Fødevare- og drikkevareindustrien:

Det bruges som fødevaretilsætningsstof og smagsgiver. Forbindelsen er anerkendt som sikker (GRAS) af FDA og bruges til at forbedre tekstur og stabilitet i fødevareprodukter.

3) Lægemidler

I lægemidler bruges 1,3-Propandiol som opløsningsmiddel og hjælpestof i formuleringen af lægemidler, hvilket forbedrer afgivelsen og effektiviteten af aktive farmaceutiske ingredienser.

4) Industrielle anvendelser

1,3-Propandiol anvendes som frostvæske og afisningsmiddel på grund af dets lave giftighed og effektivitet ved lave temperaturer. Det bruges også i formuleringen af rengøringsmidler, maling og belægninger.

4. Syntese og produktion

1,3-Propandiol (PDO) kan syntetiseres ved hjælp af flere metoder, herunder traditionelle kemiske processer og bioteknologiske tilgange. Hver metode har sine egne fordele og ulemper med hensyn til effektivitet, omkostninger og miljøpåvirkning.

Hydrering af acrolein

Hydrering af acrolein er en af de mest almindelige kemiske metoder til fremstilling af 1,3-propandiol.

Trin 1: Produktion af akrolein

Acrolein produceres gennem oxidation af propylen. Propylen, et kulbrinte fra olieraffinering, reagerer med ilt i nærvær af en katalysator for at danne acrolein.

CH2=CH-CH3+O2→CH2=CH-CHO+H2OCH2=CH-CH3+O2→CH 2=CH-CHO+H2O

Trin 2: Hydrogenering

Acrolein hydrogeneres derefter for at danne 3-hydroxypropionaldehyd (3-HPA). Dette trin involverer tilsætning af brintgas (H₂) i nærvær af en metalkatalysator, som f.eks. palladium eller nikkel.

CH2=CH-CHO+H2→CH2OH-CH2CHOCH2=CH-CHO+H2→CH2OH-CH 2CHO

Trin 3: Hydrering

Til sidst hydratiseres 3-HPA for at producere 1,3-propandiol. Dette trin kræver typisk sure eller basiske forhold for at lette tilsætningen af vand (H₂O).

CH2OH-CH2CHO+H2O→CH2OH-CH2OH+H2OCH2OH-CH2CHO+H2O→CH2OH-CH2OH+H2O

5. Grunden til, at tekstilindustrien er så lovende

1. Nøglerolle i produktionen af polytrimethylenterephthalat (PTT)

En af de primære anvendelser af 1,3-propandiol i tekstilindustrien er som monomer i produktionen af polytrimethylenterephthalat (PTT). PTT er en type polyester, der udviser en række ønskelige egenskaber til tekstilanvendelser:

Blødhed og komfort: PTT-fibre er blødere og mere behagelige end andre polyesterfibre. Det gør dem ideelle til tøj, herunder aktivt tøj og fritidstøj.

Elasticitet og strækbarhed: PTT har en fremragende elasticitet, som giver god strækbarhed og restitution. Det er især en fordel i sportstøj, strømper og andre beklædningsgenstande, hvor fleksibilitet er afgørende.

Holdbarhed: PTT-fibre er meget holdbare og modstandsdygtige over for slid. Det sikrer lang levetid for tekstiler fremstillet af PTT, selv ved hyppig brug og vask.

Modstandsdygtighed over for pletter: PTT har en overlegen modstandsdygtighed over for pletter sammenlignet med traditionelle polyesterfibre, hvilket gør det lettere at rengøre og vedligeholde.

Æstetik: PTT kan let indfarves, hvilket giver levende farver og høj farveægthed. Det forbedrer tekstilernes æstetiske appel.

2. Bæredygtighed og miljømæssige fordele

Produktionen af 1,3-propandiol via bioteknologiske metoder, såsom mikrobiel fermentering af vedvarende råmaterialer (f.eks. glycerol), giver betydelige miljømæssige fordele:

Vedvarende råmaterialer: Brug af vedvarende ressourcer reducerer afhængigheden af fossile brændstoffer og mindsker det CO2-fodaftryk, der er forbundet med BOB-produktion.

Lavere udledning af drivhusgasser: Bioteknologiske produktionsmetoder resulterer typisk i lavere udledning af drivhusgasser sammenlignet med traditionelle petrokemiske processer.

Biologisk nedbrydelighed: Tekstiler fremstillet af biobaseret PTT har potentiale til at være mere bionedbrydelige end konventionel polyester, hvilket bidrager til at reducere miljøpåvirkningen i slutningen af produktets livscyklus.

3. Forbedrede præstationsegenskaber

PDO-afledte PTT-fibre har forbedrede egenskaber, som er højt værdsat i tekstilindustrien:

Håndtering af fugt: PTT-fibre kan transportere fugt væk fra huden, hvilket forbedrer komforten og ydeevnen i aktivt tøj og sportsbeklædning.

Termisk isolering: PTT-fibre giver god varmeisolering, hvilket gør dem velegnede til tøj i både varmt og koldt vejr.

Rynkebestandighed: PTT-tekstiler har indbygget rynkefrihed, hvilket reducerer behovet for strygning og gør det nemmere at pleje tøjet.

4. Alsidige anvendelsesmuligheder

PDO- og PTT-fibrenes alsidighed strækker sig ud over tøj til forskellige andre tekstilapplikationer:

Tekstiler til hjemmet: PTT-fibre bruges i tæpper, polstring og gardiner på grund af deres holdbarhed, modstandsdygtighed over for pletter og æstetiske appel.

Industrielle tekstiler: PTT anvendes i industrielle applikationer som tekstiler til bilindustrien, geotekstiler og filtreringsmaterialer, hvor det nyder godt af sin styrke og slidstyrke.