Триэтаноламин

Триэтаноламин (ТЭА, 2,2',2''-нитрилотриэтанол) — органическое соединение, третичный амин и трёхатомный спирт, относящийся к классу алканоламинов. Представляет собой вязкую, гигроскопичную жидкость с характерным аммиачным запахом, хорошо растворимую в воде и полярных органических растворителях. Триэтаноламин является слабым основанием и широко используется в промышленности, косметологии и бытовой химии в качестве эмульгатора, нейтрализатора кислот, буферного агента и поверхностно-активного вещества.

История

Триэтаноламин был впервые синтезирован в середине XIX века в ходе изучения реакций этиленоксида с аммиаком. Однако промышленное значение соединение приобрело в начале XX века, когда были разработаны эффективные методы получения этиленоксида. В 1930-х годах триэтаноламин начали активно применять в производстве моющих средств и косметических эмульсий. В СССР производство триэтаноламина было освоено в 1950-х годах на базе заводов нефтехимической промышленности. В современной России основным производителем триэтаноламина является ПАО «Нижнекамскнефтехим» и ряд других предприятий.

Физические и химические свойства

Физические свойства

• Молекулярная масса: 149,19 г/моль.
• Внешний вид: бесцветная или слегка желтоватая вязкая жидкость.
• Плотность: 1,124 г/см³ (при 20 °C).
• Температура плавления: 21,6 °C (при охлаждении образует стеклообразную массу).
• Температура кипения: 335,4 °C (с разложением).
• Растворимость: хорошо растворим в воде (до 20% при 20 °C), этаноле, ацетоне, глицерине; ограниченно растворим в неполярных растворителях.
• Гигроскопичность: активно поглощает влагу из воздуха.

Химические свойства

Триэтаноламин проявляет свойства слабого основания (pKₐ = 7,76 для протонированной формы). В водных растворах диссоциирует с образованием гидроксид-ионов, обеспечивая pH около 10,5–11,0 для 1% раствора. Как третичный амин, он способен образовывать соли с кислотами (например, триэтаноламина гидрохлорид), а также комплексы с ионами металлов (хелаты). При нагревании выше 200 °C разлагается с выделением аммиака и продуктов окисления. Вступает в реакции этерификации с карбоновыми кислотами (образует сложные эфиры — триэтаноламиновые мыла), алкилирования и оксиалкилирования.

Получение

Промышленный синтез триэтаноламина основан на реакции аммиака с этиленоксидом в водной среде при температуре 30–70 °C и давлении 0,3–0,5 МПа. Процесс протекает ступенчато с образованием смеси моноэтаноламина, диэтаноламина и триэтаноламина. Соотношение продуктов регулируется концентрацией аммиака и температурой: для преимущественного получения ТЭА используют избыток этиленоксида (3–4 моля на 1 моль аммиака). После реакции смесь разделяют вакуумной ректификацией — триэтаноламин выделяют как высококипящую фракцию (температура кипения около 335 °C). Выход целевого продукта достигает 85–90%. Лабораторные методы включают аналогичную реакцию в автоклаве с последующей кристаллизацией.

Классификация и виды

По степени чистоты триэтаноламин подразделяют на:

• Технический (содержание основного вещества 85–95%, содержит примеси диэтаноламина и моноэтаноламина) — используется в промышленности и бытовой химии.
• Чистый (≥97%) — применяется в косметике и фармацевтике.
• Высокочистый (≥99%) — для специальных областей (производство ингибиторов коррозии, электрохимия).

Применение

Косметическая и парфюмерная промышленность

Триэтаноламин широко используется в производстве косметических средств (кремы, лосьоны, шампуни, гели для душа) в качестве:

• Эмульгатора — стабилизирует эмульсии типа «масло в воде», обеспечивая однородную консистенцию.
• Нейтрализатора — регулирует pH до 5,5–7,0 (например, при добавлении в составы с карбополом).
• ПАВ — входит в состав мыл и очищающих средств (триэтаноламиновые соли жирных кислот).
• Буфера — поддерживает стабильный pH в продуктах.

Промышленность

• Производство поверхностно-активных веществ — основа для синтеза неионогенных ПАВ (этоксилаты).
• Ингибиторы коррозии — входит в состав антикоррозионных присадок для металлов (защита от ржавчины в системах отопления, нефтепроводах).
• Текстильная промышленность — используется как мягчитель тканей и антистатик.
• Нефтехимия — применяется для очистки газов от сероводорода и углекислого газа (абсорбент).
• Строительство — компонент бетонных смесей (пластификатор, ускоритель твердения).

Фармацевтика

• Входит в состав некоторых лекарственных форм (мази, суспензии) как солюбилизатор и стабилизатор.
• Используется при производстве вакцин (в качестве буферного компонента).

Другие области

• Фотография — компонент проявителей для цветной фотографии.
• Электрохимия — электролит в никель-кадмиевых аккумуляторах.
• Сельское хозяйство — входит в состав регуляторов роста растений.

Биологическое действие и безопасность

Триэтаноламин обладает умеренной токсичностью. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), LD₅₀ для крыс при пероральном введении составляет около 4–6 г/кг. При контакте с кожей может вызывать раздражение (особенно в высоких концентрациях), при попадании в глаза — ожоги роговицы. Вдыхание паров возможно при нагревании выше 100 °C. В косметике содержание ТЭА ограничено (до 5% в смываемых средствах, до 1% в несмываемых). В России триэтаноламин входит в список разрешённых ингредиентов косметических средств (ТР ТС 009/2011). В пищевой промышленности не применяется. При длительном воздействии высоких доз возможно образование нитрозаминов (канцерогенов) при реакции с нитритами, что требует контроля чистоты сырья.

Меры предосторожности

• Работать в перчатках и защитных очках.
• При попадании на кожу — промыть водой с мылом.
• Хранить в герметичной таре, вдали от кислот и окислителей.
• Утилизировать в соответствии с местными нормативами (не сливать в канализацию).

Экологические аспекты

Триэтаноламин биоразлагаем (период полураспада в воде 10–30 дней), но в высоких концентрациях токсичен для водных организмов (LC₅₀ для рыб 100–200 мг/л). В почве сорбируется органическим веществом, миграция в грунтовые воды ограничена. В атмосфере разлагается под действием УФ-излучения. В РФ предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны составляет 5 мг/м³, в воде водоёмов — 0,5 мг/л. При аварийных разливах нейтрализуют слабыми кислотами (уксусной, лимонной).

Интересные факты

• Триэтаноламин является одним из немногих алканоламинов, который при комнатной температуре существует в жидкой форме (моноэтаноламин и диэтаноламин — жидкости, но с более низкой вязкостью).
• В 2010-х годах триэтаноламин использовался в качестве компонента «жидкого дыма» для ароматизации пищевых продуктов (в России запрещён для этой цели с 2018 года).
• В косметике ТЭА часто заменяют натриевыми или калиевыми солями для снижения раздражающего действия.

Источники

• Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: И. Л. Кнунянц (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 5. — С. 321–322.
• Справочник химика / Под ред. Б. П. Никольского. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — С. 456–457.
• ГОСТ 24363-80 «Триэтаноламин технический. Технические условия».
• ТР ТС 009/2011 «О безопасности парфюмерно-косметической продукции».
• ВОЗ. Environmental Health Criteria 127: Triethanolamine. — Geneva, 1991.