PEO

结晶性、热塑性的水溶性聚合物

聚氧化 乙烯 (PEO)又称聚 环氧乙烷 ,是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物。其工业产品的分子量可以在很大的范围内变动。可以和许多有机低分子化合物、聚合物及某些 无机化合物 电解质 形成 配位化合物 。可与PEO形成 螯合肥 的 无机物 有 氟化铵 、 氟化钠 、溴、碘、钾、汞的 卤化物 , 硫氰酸铵 、 硫氰化钾 等。因为具有水溶性好、毒性低、易加工成型等特点,这些特征特点使PEO具有多种用途,可用作水溶性薄膜、纺织浆料、 增稠剂 、 絮凝剂 、 润滑剂 、 分散剂 、水相减阻剂、化妆品添加剂、 抗静电剂 等。

在 镀膜 方面。PEO指的是一种镀膜方式。

PEO是 等离子体 electrolytic oxidation的简称,即等离子体 电解 氧化,是用于在金属表面产生金属 氧化物 涂层 的 电化学 表面处理 过程。这个过程可以用来生长厚达几十或几百微米的氧化物涂层,这些氧化物涂层基本上是结晶性的,如铝,镁和钛这样的金属的氧化物涂层。因为它们可以呈现高硬度和连续的屏障,这些涂层可以提供保护,防止磨损,腐蚀或热,以及电绝缘。该涂层是在 基板 金属的 化学 转化成它的氧化物,并从原来的金属表面的向内和向外生长。因为它是一个转化涂层,而不是淀积的涂层(如由 等离子喷涂 形成的涂层),它具有金属基板的优异的粘附性。

概述

聚氧化乙烯(PEO)相对分子质量200~20000的产品被称为 聚乙二醇 (PEG),它们是粘性液体或蜡状固体:分子相对质量1x10~1x10的产品被称为聚氧化乙烯,它们是白色可流动粉末,分子结构为(CH2CH2O),此类 没药树 活性端基的浓度较低,没有明显的端基活性。由于其存在C-O-C键,通常具有柔顺性,可和电子受体或某些 无机化合物 电解质 形成 缔合物 。此外因 氢键 的形成,又使其成为一种水溶性聚合物。这些结构特点使PEO具有多种用途。

物理性质

PEO为白色水溶性的热塑性材料。相对分子质量105~107的PEO具有高度有序结构,呈结晶态, 熔点 65±2℃,能完全溶于水,可溶于部分有机 溶剂 ,溶液粘度高。高分子量PEO有 絮凝 作用。

结晶性

高分子量PEO 晶体 是球形结构,如果将其熔铸膜适当 退火

就会产生层伏结构。PEO 没药树 的密度实际测定为1.15~1.26g/cm3,按晶胞尺寸计算其结晶密度(20℃)应为1.33g/cm3。

溶液性质

室温下,PEO可以和水以任意比例互溶。相对分子质量为10⁴左右的树脂 水溶液 在1%时就出现 拔丝 性能,2%时,溶液为非粘性的弹性凝胶。当高于2%时,溶液就变为坚韧的橡胶状的水塑性聚合物。PEO水溶液的粘度主要取决于溶液的浓度、树脂的分子量、溶液温度、溶液中 无机盐 的浓度以及剪切速率等因素。高分子量PEO对悬浮水中的固体颗粒有很好的 絮凝 作用,分子量越高,其絮凝性能越好。把PEO溶液加到 流体 管道中可以降低流体湍流的摩擦阻力,即使浓度极低也特别有效。

非水溶液

PEO可以溶解在多种通用有机 溶剂 中,如 乙腈 、 苯甲醚 、 三氯甲烷 、 二氯乙烷 、二甲基甲酰胺等,但不溶于 脂肪烃 、 二甘醇 、 乙二醇 和 丙三醇 。

固体树脂

PEO具有可延伸性,当温度高于树脂 熔点 时, 有机高分子化合物 量的PEO成为热塑性物质。有时需要在树脂中加入 增塑剂 或其它热塑性树脂,一方面便于加工,另一方面也使PEO具有良好的复合性能。PEO虽然易溶于水,但和其它水溶性树脂相比,其吸温性非常低,这是由

于其 结晶度 高的缘故。PEO和一些树脂有较好的相容性,从而为PEO的改性提供了有利条件。

化学性质

络合性

PEO有醚氧非共用 电子对 ,对 氢键 有很强的亲合力,可以和许多有机低分子化合物、聚合物及某些 无机化合物 电解质 形成 配位化合物 。形成的络合物性质明显不同于原来的任何一种物质的性质,包括 熔点 、热稳定性和 沉淀物 的形态等。可与PEO形成络合物的 有机化合物 有聚 丙烯酸 、 聚甲基丙烯酸 、 马来酸酐 与丙烯酸 共聚物 、 儿茶酚 单宁 、α- 萘酚 、三 羟 甲基酚 、 PF 、 尿素 、D 硫脲 和朋胶等。可与PEO形成 螯合肥 的 无机物 有 氟化铵 、 氟化钠 、溴、碘、钾、汞的 卤化物 ,硫 酸 、 硫氰化钾 等。

氧化性

PEO由于分链上存在大量的醚键,因此很容易受到氧的攻击而发生降解。高温加工时、氧化降解会使熔体粘度随时间而迅速下降。某些重金属离子、 氧化剂 和 紫外线 都会加速其氧化降解的进程。抑制氧化降解的方法是添加抗氧化的 稳定剂 ,如 吩噻嗪 、 防老剂 2,6-二叔丁基对甲酚 、 丁基羟基茴香醚 、 水杨酸 等。

加工方法

PEO由 环氧乙烷 在 催化剂 作用下开环聚合制得。—般地, 阳离子 和 阴离子 引发聚合通常得到的PEO分子量比较低。欲制备 有机高分子化合物 量的PEO主要用 配位 阴离子聚合方法。配合阴离子 聚合催化剂 一般含有金属一氧—金属结构。虽然文献中有关环氧乙 聚合的 催化 体系报道较多,但真正有工业价值的较少。

PEO 没药树 和其它热塑性聚合物同样可在通常的 热塑性塑料 加工设备上采用挤出、 模塑 和压延等加工工艺以制备薄膜、片材或其它成型品。

产品规格

PEO最主要的 质量控制 指标是分子量范围以及与分子量有关的树脂的 水溶液 粘度等。下面分别是 美国 、 日本 和我国PEO产品质量规格(表1、表2和表3)。

表1 美国polyox树脂规格 牌号 相对分子质

标冷树脂 Brookfield 粘度(25℃) 量近似值 质量分数/% 轴号 转数(/r.min-1) /Pa.s 聚合氯化铝

5x106 1.0 2 2 5500min WSR-301

4x106 1.0 1 2 1650~5000 WSR-N-60K

2x106 2.0 3 10 2000~4000 WSR-N-12 K

1X106 2.0 1 10 400~800 WSR-1105

9x106 5.0 2 2 8800~17600 WSR-205

6x106 5.0 2 2 4500~8800 WSR-N-3000

4x106 5.0 1 2 2250~3350 WSR-N-750

3x106 5.0 1 10 600~1200 WSR-N-80

2X106 5.0 1 50 65~115 WSR-N-10

1x106 5.0 1 50 12~50

表2 日本 PEO相对分子质量范围

商品牌号 质量分数/% 粘度/ Pa· s平均相对分子质量/x104

PEO-1 5 0.045~0.1 16~20

PEO-3 3 0.25~0.66 50~70

PEO-8 2 0.7~2.5 100~170

PEO-15 1 1.1~1.7 300~400

PEO-18 0.5 0.28~0.4 400~500

表3我国PEO产品规格

名 称 产品指标

外观 白色小颗粒,粉末

熔点 /℃ 66~70

表观密度/( 千克 L-1) 0.15~0.30

真密度/(kg.L-1) 1.15~1.2

灰分(以 Cao 计)/% 相对分子质量 热分解温度/℃ 水溶液 PH值 离子性 脆点/℃

0.3~0.8 1x105~6x106 423~425 6.5~7.0 非离子 -50

用途

由于PEO低毒且具有完全的水溶性,优异的溶液流 变性 ,与有机 溶剂 的结合作用,低灰分和热塑性等,因此,PEO的应用前景广阔(见表4)。

医药工业

将PEO的水溶液涂敷于药丸的外层,制成可控缓释药物,已在医药工业中广泛应用,可控制药丸成分在体内的扩散速度,提高药丸的效率。由于PEO的无毒性和成胶性,用作 义齿 固定剂 的组分之一,在假牙和口腔之间可起到缓冲作用,也有助于减少令人不愉快的气味和味道。PEO 水溶液 是一种假塑性液体,利用其粘度对剪切 速率 的敏感性可用作接触镜(即隐形眼镜)用液,且细菌不易在PEO上生长能保持接触无菌。

采油采矿

采油工业中,在钻井泥浆里加入PEO可以增稠和润滑,提高泥浆质量,控制壁界面处 流体 的损失,防止酸和生物对井壁的侵蚀。使用PEO水溶可避免油层的堵塞和有价值流体的流失,提高油田产量,避免注入液渗入油层。

在采矿工业中,PEO主要用于洗矿和矿物的浮选。洗煤时用低浓度PEO可将煤中悬浮物很快 沉降 下来, 絮凝 液可循环使用。湿法冶金时,采用高分子量的PEO溶液可很容易地将 白陶土 、活性 白土 等 粘土 物质絮凝分离。在 提纯 金属过程中,用PEO可以有效地除去溶解的 二氧化硅 。

此外,PEO和矿物表面的络合作用有助于润湿矿物表面,并提高其润滑性及流动性。

轻工纺织

PEO溶液可用作皮肤清洗剂,如 洗涤剂 、洗手皂等,会使皮肤产生柔软、光滑的感觉。还可以作为牙膏的一个组分,得到光滑稳定的牙膏。它也作为剃须膏的组分,在面部形成一层薄膜,实现不产生泡沫的剃须。将PEO经交联处理后制成的吸水树可用于妇女卫生巾和婴儿尿布。由于PEO具有增稠性和假塑性,在 麦芽 饮料中如啤酒工业中也很有用,可达到稳定泡沫的作用。在 聚酯 、聚 酰 胺、 聚烯烃 类 没药树 进行熔融纺丝时,加入PEO可改进纤维的抗静电性和染色性。

建材工业

高分子量PEO,在建材方面主要用作 分散剂 ,用于 玻璃纤维 增强的混凝土 混合物 。此外在水泥浆料中添加0.2%~0.4% 有机高分子化合物 量PEO。能提高料浆的保水性,大大提高其可输送性,并且可抑制粉尘的飞扬,改善生产环境,PEO也用作水下使用水泥的添加剂。

市政建设

利用高分子量pEO的减低 流体 阻力的特性,在消防水管系统中添加少量的PEO树脂可使 水管理 中摩擦阻力降低多达80%左右,有利于远距离物体及高层建筑的灭火。还可用于解决城市污水过载排放的问题。在一些高压 射流 系统中加入适当浓度的高分子量PEO会产生象针状似的高速射流,这种射流可用于切割一些软的物体,例如纸板、皮革、橡胶、织物以及部分 固化 的 石棉刹车片 。

农业

用中等分子量的PEO 没药树 可加工成热塑性薄膜,再在两张薄膜之间夹上种子而成薄膜种子带。将种子带播下去后,土壤中的水溶解了水溶性薄膜,种子开始发芽,这样就得到均匀分布无需间苗的作物。另外,交联PEO可吸收自身质量5~100倍的水,这种水需要时又可

去 粘土 ,洗煤 采矿 玻璃纤维增强混凝土 絮凝剂 (200万~300万) 助留剂 洗涤剂 、洗手皂 湿法冶金 雪花膏 、洗液 润滑剂 或润肤剂(10万~50万) 眼药水 机械 剃须膏 天然橡胶 涂料 装轮胎润滑剂 去漆剂 喷漆 增稠剂 (300万~400万) 啤酒 泡沫稳定剂 种子带 钻井泥浆 水溶性包装用品 包装 漂流控制剂 热塑性(30万~80万) 染料 助剂 金属加工 润滑剂机械 临时性纺织 纬线 二次采油 纸的 抗静电剂 开沟泥浆 建筑 织物抗静电剂 固井液 土壤保水剂。

一些农药、杀虫剂、 除草剂 等有毒性物品可作水溶性的PEO薄膜封装,以使运输、处理时更为安全。利用PEO的假塑性流 变性 可作控制飘流的添加剂,在喷洒农药及除草剂时可防止形成过细的雾滴漂流损失。

材料加工

PEO除在合成纤维加工中用作抗静剂的组分外,在其它高分子材料加工中也有不少应用。例如,将PEO作为 分散剂 加到热塑性 没药树 中一起混炼,然后用水处理,可制得 粒径 只有18μm的树脂颗料。在丁苯橡胶等合成橡胶加工时加入PCO可以防止生胶辊筒之间的粘结。利用PEO和 PF 之间形成 配位化合物 的性质可制得粘结性很好的水溶性快干胶粘剂。此外,由于PEO具有假塑性,因此可以作 增稠剂 ,以提高涂料的切变粘度,从而形成均匀平滑的漆膜。

其它

PEO由于其独特的性能在各种 精细化学品 上的应用越来越广。例如,PEO可作抑制尘土的防尘剂;可重复使用的 化学 冰袋; 喷印 墨水 稳定剂 ;定型发胶的添加剂;用以制造能释放头发定型剂的梳子;还用于卫生间冰箱的 抗冻剂 等。

结束语

PEO既是一种新型水溶性 没药树 ,又是一种非离子 表面活性剂 。各行各业对其需求日益增加,从开发出的领域来看,PEO的生产和应用前景广阔。

化学名称 : 聚氧化 乙烯 ( 聚乙烯 氧化物 )PEO

分 子 式 : H-(-O CH2 CH2- )n -OH

外 观 : 白色粒状粉末(>20目)

软 化 点 : 65℃-67℃

密 度 : 表观密度0.2-0.3 (Kg/L) 真密度1.15- 1.22 (Kg/L)

pH 值 : 中性(0.5wt% 水溶液 ) hongxiafeifeix

PEO(聚氧化 乙烯 )又称聚 环氧乙烷 ,是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物。是 造纸 生产过程中一种分散纤维的过程助剂。

PEO是一种很好的 絮凝剂 ,用木材造纸时,加入适量PEO可以提高填料、颜料和纤维的滞留率及回收率,获得较纯净的回收水。利用其增稠性和湿粘性用作毛巾纸或 卫生纸 纸端与芯棒的粘接,便于运输包装,还可作为纸张的 抗静电剂 。PEO具有流 变性 ,可在 油墨 使用中得到平滑、均匀的印刷品。非水印刷油墨用其络台物微胶囊化、生产干燥有流动性的粉末作为 无碳复写纸 。

参考资料

  1. Poly(ethylene oxide) pubchem 2024-10-23