聚氧化乙烯PEO又稱聚環(huán)氧乙烷，是一種結(jié)晶性、熱塑性的水溶性聚合物。聚氧化乙烯PEO的分子量可以在很大的范圍內(nèi)變動。聚氧化乙烯PEO相對分子質(zhì)量200～20000的產(chǎn)品被稱為聚乙二醇(PEG)，聚氧化乙烯PEO是粘性液體或蠟狀固體：分子相對質(zhì)量1x105～1x106的產(chǎn)品被稱為聚氧化乙烯PEO，聚氧化乙烯PEO是白色可流動粉末，分子結(jié)構(gòu)為(CH2CH2O)，此類樹脂活性端基的濃度較低，沒有明顯的端基活性。由于其存在C-O-C鍵，通常具有柔順性，可和電子受體或某些無機電解質(zhì)形成締合物。此外因氫鍵的形成，又使其成為一種水溶性聚合物。這些結(jié)構(gòu)特點使聚氧化乙烯PEO具有多種用途。
1聚氧化乙烯PEO的物理性質(zhì)
聚氧化乙烯PEO為白色水溶性的熱塑性材料。相對分子質(zhì)量105～107的PEO具有高度有序結(jié)構(gòu)，呈結(jié)晶態(tài)，熔點65±2℃，能完全溶于水，可溶于部分有機容劑，溶液粘度高。高分子量PEO有絮凝作用。
1.1聚氧化乙烯PEO結(jié)晶性
高分子量聚氧化乙烯PEO晶體是球形結(jié)構(gòu)，如果將其熔鑄膜適當退火就會產(chǎn)生層伏結(jié)構(gòu)。PEO樹脂的密度實際測定為1.15～1.26g/cm3，按晶胞尺寸計算其結(jié)晶密度(20℃)應(yīng)為1.33g/cm3
1.2聚氧化乙烯PEO水溶性及水溶液性質(zhì)
室溫下，聚氧化乙烯PEO可以和水以任意比例互溶。聚氧化乙烯PEO相對分子質(zhì)量為104左右的樹脂水溶液在1%時就出現(xiàn)拉絲性能，2%時，溶液為非粘性的彈性凝膠。當高于2%時，溶液就變?yōu)閳皂g的橡膠狀的水塑性聚合物。聚氧化乙烯PEO水溶液的粘度主要取決于溶液的濃度、樹脂的分子量、溶液溫度、溶液中無機鹽的濃度以及剪切速率等因素。高分子量聚氧化乙烯PEO對懸浮水中的固體顆粒有很好的絮凝作用，分子量越高，其絮凝性能越好。把聚氧化乙烯PEO溶液加到流體管道中可以降低流體湍流的摩擦阻力，即使?jié)舛葮O低也特別有效。
1.3聚氧化乙烯PEO非水溶液性質(zhì)
聚氧化乙烯PEO可以溶解在多種通用有機溶劑中，如乙腈、苯甲醚、氯仿、二氯乙烷、二甲基甲酰胺等，但不溶于脂肪烴、二甘醇、乙二醇和甘油。
1.4聚氧化乙烯PEO固體樹脂的性質(zhì)
聚氧化乙烯PEO具有可延伸性，當溫度高于樹脂熔點時，高分子量的聚氧化乙烯PEO成為熱塑性物質(zhì)。有時需要在樹脂中加入增塑劑或其它熱塑性樹脂，一方面便于加工，另一方面也使聚氧化乙烯PEO具有良好的復合性能。聚氧化乙烯PEO雖然易溶于水，但和其它水溶性樹脂相比，其吸溫性非常低，這是由
于其結(jié)晶度高的緣故。PEO和一些樹脂有較好的相容性，從而為PEO的改性提供了有利條件。
2聚氧化乙烯PEO的化學性質(zhì)
2.1聚氧化乙烯PEO絡(luò)合性
聚氧化乙烯PEO有醚氧非共用電子對，對氫鍵有很強的親合力，可以和許多有機低分子化合物、聚合物及某些無機電解質(zhì)形成絡(luò)合物。形成的絡(luò)合物性質(zhì)明顯不同于原來的任何一種物質(zhì)的性質(zhì)，包括熔點、熱穩(wěn)定性和沉淀物的形態(tài)等?？膳c聚氧化乙烯PEO形成絡(luò)合物的有機物有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、馬來酸酐與丙烯酸共聚物、兒茶酚單寧、α-萘酚、三羥甲基酚、酚醛樹脂、尿素、D硫脲和朋膠等?？膳c聚氧化乙烯PEO形成絡(luò)合物的無機物有氟化胺、氟化鈉、溴、碘、鉀、汞的鹵化物，硫氰酸銨、硫氰酸鉀等。
2.2氧化性
聚氧化乙烯PEO由于分鏈上存在大量的醚鍵，因此很容易受到氧的攻擊而發(fā)生降解。高溫加工時、氧化降解會使熔體粘度隨時間而迅速下降。某些重金屬離子、氧化劑和紫外線都會加速其氧化降解的進程。抑制氧化降解的方法是添加抗氧化的穩(wěn)定劑，如吩噻嗪、防老劑BHT、BHA、水楊酸酯等。
3聚氧化乙烯PEO制備和加工方法
聚氧化乙烯PEO由環(huán)氧乙烷在催化劑作用下開環(huán)聚合制得。—般地，陽離子和陰離子引發(fā)聚合通常得到的聚氧化乙烯PEO分子量比較低。欲制備高分子量的聚氧化乙烯PEO主要用配位陰離子聚合方法。配合陰離子聚合催化劑一般含有金屬一氧—金屬結(jié)構(gòu)。
聚氧化乙烯PEO樹脂和其它熱塑性聚合物同樣可在通常的熱塑性塑料加工設(shè)備上采用擠出、模塑和壓延等加工工藝以制備薄膜、片材或其它成型品。
4聚氧化乙烯PEO產(chǎn)品規(guī)格
聚氧化乙烯PEO最主要的質(zhì)量控制指標是分子量范圍以及與分子量有關(guān)的樹脂的水溶液粘度等。下面分別是美國、日本和國內(nèi)聚氧化乙烯PEO產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格(表1、表2和表3)。
表1美國polyox樹脂規(guī)格牌號相對分子質(zhì)
標冷樹脂Brookfield粘度(25℃)量近似值質(zhì)量分數(shù)/%軸號轉(zhuǎn)數(shù)(/r.min-1)/Pa.s混凝劑
5x1061.0225500min聚氧化乙烯PEOWSR-301
4x1061.0121650~5000聚氧化乙烯PEOWSR-N-60K
2x1062.03102000~4000聚氧化乙烯PEOWSR-N-12K
1X1062.0110400~800聚氧化乙烯PEOWSR-1105
9x1065.0228800~17600聚氧化乙烯PEOWSR-205
6x1065.0224500~8800聚氧化乙烯PEOWSR-N-3000
4x1065.0122250~3350聚氧化乙烯PEOWSR-N-750
3x1065.0110600~1200聚氧化乙烯PEOWSR-N-80
2X1065.015065~115聚氧化乙烯PEOWSR-N-10
1x1065.015012~50
表2日本住友精化聚氧化乙烯PEO相對分子質(zhì)量范圍
商品牌號質(zhì)量分數(shù)/%粘度/Pa•s平均相對分子質(zhì)量/x104
聚氧化乙烯PEOPEO-150.045~0.116~20
聚氧化乙烯PEOPEO-330.25~0.6650~70
聚氧化乙烯PEOPEO-820.7~2.5100~170
聚氧化乙烯PEOPEO-1511.1~1.7300~400
聚氧化乙烯PEOPEO-180.50.28~0.4400~500
表3我國聚氧化乙烯PEO產(chǎn)品規(guī)格
名稱產(chǎn)品指標外觀熔點/℃表觀密度/(kg.L-1)真密度/(kg.L-1)
白色小顆粒，粉末66~700.15~0.301.15~1.2
灰分(以Cao計)/%相對分子質(zhì)量熱分解溫度/℃水溶液PH值離子性脆點/℃
0.3~0.81x105~6x106423~4256.5~7.0非離子-50
5聚氧化乙烯PEO的用途
由于聚氧化乙烯PEO低毒且具有完全的水溶性，優(yōu)異的溶液流變性，與有機溶劑的結(jié)合作用，低灰分和熱塑性等，因此，聚氧化乙烯PEO的應(yīng)用前景廣闊(見表4)。
5.1醫(yī)藥工業(yè)
將聚氧化乙烯PEO的水溶液涂敷于藥丸的外層，制成可控緩釋藥物，已在醫(yī)藥工業(yè)中廣泛應(yīng)用，可控制藥丸成分在體內(nèi)的擴散速度，提高藥丸的效率。由于聚氧化乙烯PEO的無毒性和成膠性，用作假牙固定劑的組分之一，在假牙和口腔之間可起到緩沖作用，也有助于減少令人不愉快的氣味和味道。聚氧化乙烯PEO水溶液是一種假塑性液體，利用其粘度對剪切速率的敏感性可用作接觸鏡(即隱形眼鏡)用液，且細菌不易在聚氧化乙烯PEOPEO上生長能保持接觸無菌。
5.2造紙及印刷業(yè)
由于聚氧化乙烯PEO是一種很好的絮凝劑，用木材造紙時，加入適量聚氧化乙烯PEO可以提高填料、顏料和纖維的滯留率及回收率，獲得較純凈的回收水。利用其增稠性和濕粘性用作毛巾紙或衛(wèi)生紙紙端與芯棒的粘接，便于運輸包裝，還可作為紙張的抗靜電劑。聚氧化乙烯PEO具有流變性，可在油墨使用中得到平滑、均勻的印刷品。非水印刷油墨用其絡(luò)臺物微膠囊化、生產(chǎn)干燥有流動性的粉末作為無碳復寫紙。
5.3采油和采礦業(yè)
采油工業(yè)中，在鉆井泥漿里加入聚氧化乙烯PEO可以增稠和潤滑，提高泥漿質(zhì)量，控制壁界面處流體的損失，防止酸和生物對井壁的侵蝕。使用聚氧化乙烯PEO水溶可避免油層的堵塞和有價值流體的流失，提高油田產(chǎn)量，避免注入液滲入油層。
在采礦工業(yè)中，聚氧化乙烯PEO主要用于洗礦和礦物的浮選。洗煤時用低濃度聚氧化乙烯PEO可將煤中懸浮物很快沉降下來，絮凝液可循環(huán)使用。濕法冶金時，采用高分子量的聚氧化乙烯PEO溶液可很容易地將高嶺土、活性白土等粘土物質(zhì)絮凝分離。在提純金屬過程中，用聚氧化乙烯PEO可以有效地除去溶解的二氧化硅。
此外，聚氧化乙烯PEO和礦物表面的絡(luò)合作用有助于潤濕礦物表面，并提高其潤滑性及流動性。
5.4輕工和紡織業(yè)
聚氧化乙烯PEO溶液可用作皮膚清洗劑，如洗滌劑、洗手皂等，會使皮膚產(chǎn)生柔軟、光滑的感覺。還可以作為牙膏的一個組分，得到光滑穩(wěn)定的牙膏。它也作為剃須膏的組分，在面部形成一層薄膜，實現(xiàn)不產(chǎn)生泡沫的剃須。將聚氧化乙烯PEO經(jīng)交聯(lián)處理后制成的吸水樹可用于婦女衛(wèi)生巾和嬰兒尿布。由于聚氧化乙烯PEO具有增稠性和假塑性，在麥芽飲料中如啤酒工業(yè)中也很有用，可達到穩(wěn)定泡沫的作用。在聚酯、聚酰胺、聚烯烴類樹脂進行熔融紡絲時，加入聚氧化乙烯PEOPEO可改進纖維的抗靜電性和染色性。
5.5建材工業(yè)
高分子量聚氧化乙烯PEO,在建材方面主要用作分散劑，用于玻璃纖維增強的混凝土混合物。此外在水泥漿料中添加0.2%~0.4%高分子量PEO。能提高料漿的保水性，大大提高其可輸送性，并且可抑制粉塵的飛揚，改善生產(chǎn)環(huán)境，PEO也用作水下使用水泥的添加劑。
5.6市政建設(shè)方面
利用高分子量聚氧化乙烯PEO的減低流體阻力的特性，在消防水管系統(tǒng)中添加少量的聚氧化乙烯PEO樹脂可使水管理中摩擦阻力降低多達80%左右，有利于遠距離物體及高層建筑的滅火。還可用于解決城市污水過載排放的問題。在一些高壓射流系統(tǒng)中加入適當濃度的高分子量PEO會產(chǎn)生象針狀似的高速射流，這種射流可用于切割一些軟的物體，例如紙板、皮革、橡膠、織物以及部分固化的石棉剎車片。
5.7農(nóng)業(yè)
用中等分子量的聚氧化乙烯PEO樹脂可加工成熱塑性薄膜，再在兩張薄膜之間夾上種子而成薄膜種子帶。將種子帶播下去后，土壤中的水溶解了水溶性薄膜，種子開始發(fā)芽，這樣就得到均勻分布無需間苗的作物。另外，交聯(lián)聚氧化乙烯PEO可吸收自身質(zhì)量5~100倍的水，這種水需要時又可
功能(適用相對分子質(zhì)量)應(yīng)用類型舉例
假牙固定劑醫(yī)藥月經(jīng)用品日用紙張粘結(jié)劑造紙保水作用(聚氧化乙烯PEO3萬～5萬)尿布日用粘結(jié)劑(聚氧化乙烯PEO400萬～500萬)
絡(luò)合物建筑土壤改良劑瓷器陶瓷石棉-水泥擠壓成型品建筑電池電極電氣•減阻性(聚氧化乙烯PEO50萬~100萬)消防水添加劑熒光燈電氣流體噴射切削液土壤穩(wěn)定作用防止污水過載添加劑市政緩釋劑(聚氧化乙烯PEO8萬~10萬)纖維助劑、玻璃纖維涂料分散劑(聚氧化乙烯PEO100萬~200萬)鋅洗劑膠體藥片包衣及崩解乙烯聚合反應(yīng)去粘土，洗煤采礦玻璃纖維增強混凝土絮凝劑(聚氧化乙烯PEO200萬~300萬)助留劑洗滌劑、洗手皂濕法冶金雪花膏、洗液潤滑劑或潤膚劑(聚氧化乙烯PEO10萬~50萬)眼藥水機械剃須膏乳膠涂料裝輪胎潤滑劑去漆劑噴漆增稠劑(聚氧化乙烯PEO300萬~400萬)啤酒泡沫穩(wěn)定劑種子帶鉆井泥漿水溶性包裝用品包裝漂流控制劑熱塑性(聚氧化乙烯PEO30萬~80萬)染料助劑金屬加工潤滑劑機械臨時性紡織緯線二次采油紙的抗靜電劑開溝泥漿建筑織物抗靜電劑固井液土壤保水劑。
一些農(nóng)藥、殺蟲劑、除草劑等有毒性物品可作水溶性的聚氧化乙烯PEO薄膜封裝，以使運輸、處理時更為安全。利用PEO的假塑性流變性可作控制飄流的添加劑，在噴灑農(nóng)藥及除草劑時可防止形成過細的霧滴漂流損失。
5.8高分子材料加工業(yè)
聚氧化乙烯PEO除在合成纖維加工中用作抗靜劑的組分外，在其它高分子材料加工中也有不少應(yīng)用。例如，將聚氧化乙烯PEO作為分散劑加到熱塑性樹脂中一起混煉，然后用水處理，可制得粒徑只有18μm的樹脂顆料。在丁苯橡膠等合成橡膠加工時加入聚氧化乙烯PEO可以防止生膠輥筒之間的粘結(jié)。利用PEO和酚醛樹脂之間形成絡(luò)合物的性質(zhì)可制得粘結(jié)性很好的水溶性快干膠粘劑。此外，由于聚氧化乙烯PEO具有假塑性，因此可以作增稠劑，以提高涂料的切變粘度，從而形成均勻平滑的漆膜。
5.9其它
聚氧化乙烯PEO由于其獨特的性能在各種精細化學品上的應(yīng)用越來越廣。例如，聚氧化乙烯PEO可作抑制塵土的防塵劑;可重復使用的化學冰袋;噴印墨水穩(wěn)定劑;定型發(fā)膠的添加劑;聚氧化乙烯PEO用以制造能釋放頭發(fā)定型劑的梳子;聚氧化乙烯PEO還用于衛(wèi)生間冰箱的抗凍劑等。
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