Пропелленты в аэрозолях

Пропелленты в аэрозолях

Пропелленты – это вещества, создающие давление внутри аэрозольного баллона, для вытеснения продукта из упаковки. Наибольшее распространении в России приобрела смесь пропана и бутанов, но также могут использоваться другие газы, о которых пойдет речь в данной статье. 

Основные задачи пропеллента – создание давления внутри аэрозольной упаковки и нужной формы продукта при выходе из баллона. Это может быть пена, струя или аэрозоль (мелкие диспергированные частицы). Но пропелленты также выполняют и другие функции: 

1. Растворитель

2. Разжижитель 

3. Регулятор вязкости 

4. Обезжириватель

В основном, большинство функций пропеллентов задействуется в реакциях образования пены после выхода из баллона. Например, повышение концентрации пропеллентов в пене для бритья снижает густоту пены, что позволяет использовать меньшее количество геля в упаковке. Также такие газы, как Диметиловый эфир (ДМЭ), используются для стабилизации пены совместно с другими растворителями. 

К самому популярному в аэрозольной сфере продукту для создания давления внутри аэрозольного баллона относят ГВАУ – газ вытеснитель для аэрозольных упаковок. В английской терминологии в этом случае подразумевается использование термина HAP– hydrocarbonaerosolpropellant, что подразумевает использование углеводородных пропеллентов: пропана, н-бутана и изобутана. Данные компоненты используются в виде смеси, так как отличаются показателями давления, воспламеняемости и растворимости. 

Пропан обладает высоким давлением внутри баллона, но низкой растворимостью в воде, глицерине, лаках для волос. Поэтому возможно добавить этанол в формулу, а также воду. Но это решение подойдет не для всех лаков или аэрозольных красок, поэтому должно быть проведено тестирование совместимости всех компонентов. 

Изобутан обладает схожим давлением с пропаном (2,14 бар при 21 °C), но отличается более низким уровнем НКПРП. В чистом виде изобутан используется в антиперспирантах, освежителях и во многих других продуктах, но может быть необходимо добавление пропана для лучшего диспергирования красок и пен для бритья. 

Н-бутан обычно не используется в аэрозолях отдельно, так как обладает низким давлением (1,16 бар при 21°C) и, следовательно, высокой чувствительностью к изменениям температуры. Во многих аэрозолях наличия данного газа обусловлено тем, что производители не разделяют изомеры бутана (их всего два: изобутан и н-бутан). 

В целом, можно сказать, что ГВАУ зарекомендовал себя на мировом рынке по следующим причинам: 

• Стабильность. Углеводородные пропелленты не подвержены воздействию небольших изменний температур. 

• Инертность и некоррозионность. Отсутствие реакций с ингредиентами аэрозоля, если исключить сильные окислители. Не вызывают коррозионные процессы баллона.

• Низкое поверхностное натяжение. Возможно снижение вязкости некоторых составов при относительно меньшем объеме, срванивая с фреонамии и ДМЭ. 

• Давление внутри баллона. Разные композиции газов позволяют достигать давление от 1,16 бар до 11,76 бар при 21°C.

• Отсутсвие запаха, сравнимое с сжатым воздухом (в ГВАУ высокой очистки).

Также стоит отметить популярность Диметилэфира (ДМЭ или метоксикометан). Данный газ зарекомендовал себя в бытовой химии, косметике, красках, монтажных пенах по ряду причин: 

• Отсутвие запаха 

• Хорошие растворяющие способности 

• Быстрая испаряемость

• Высокое парциальное давление 

• Высокая растворимость в воде (но использование водных составов может вызвать коррозионные процессы)

Также при производстве пищевых и некоторых медицинских продуктов в качестве вытеснителя могут использовать закись азота и сжатый воздух, что уже относится к группе сжатых газов, а не сжиженных (пропан и бутан, ДМЭ). 

Что прочитать? 

Если вы хотите больше погрузиться в тему пропеллентов и изучить ГВАУ, сжиженные газы и сжатые газы, то советуем обратиться к книге Aerosol Propellant Handbook By Jiang Guomin, Montfort A. Johnsen and B.V. Braune. English, 540 Pages.