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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(dòng)。聚氧化乙烯PEO相對(duì)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(duì)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(dòng)粉末，分子結(jié)構(gòu)為(CH2CH2O)，此類(lèi)樹(shù)脂活性端基的濃度較低，沒(méi)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(wú)機(jī)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(diǎn)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(duì)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(diǎn)65±2℃，能完全溶于水，可溶于部分有機(jī)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(dāng)退火就會(huì)產(chǎn)生層伏結(jié)構(gòu)。PEO樹(shù)脂的密度實(shí)際測(cè)定為1.15～1.26g/cm3，按晶胞尺寸計(jì)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(duì)分子質(zhì)量為104左右的樹(shù)脂水溶液在1%時(shí)就出現(xiàn)拉絲性能，2%時(shí)，溶液為非粘性的彈性凝膠。當(dāng)高于2%時(shí)，溶液就變?yōu)閳?jiān)韌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(shù)脂的分子量、溶液溫度、溶液中無(wú)機(jī)鹽的濃度以及剪切速率等因素。高分子量聚氧化乙烯PEO對(duì)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(jī)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(shù)脂的性質(zhì)
聚氧化乙烯PEO具有可延伸性，當(dāng)溫度高于樹(shù)脂熔點(diǎn)時(shí)，高分子量的聚氧化乙烯PEO成為熱塑性物質(zhì)。有時(shí)需要在樹(shù)脂中加入增塑劑或其它熱塑性樹(shù)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(fù)合性能。聚氧化乙烯PEO雖然易溶于水，但和其它水溶性樹(shù)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(shù)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(xué)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(duì)，對(duì)氫鍵有很強(qiáng)的親合力，可以和許多有機(jī)低分子化合物、聚合物及某些無(wú)機(jī)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(lái)的任何一種物質(zhì)的性質(zhì)，包括熔點(diǎn)、熱穩(wěn)定性和沉淀物的形態(tài)等。可與聚氧化乙烯PEO形成絡(luò)合物的有機(jī)物有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、馬來(lái)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(shù)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(wú)機(jī)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(shí)、氧化降解會(huì)使熔體粘度隨時(shí)間而迅速下降。某些重金屬離子、氧化劑和紫外線都會(huì)加速其氧化降解的進(jìn)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(kāi)環(huán)聚合制得。—般地，陽(yáng)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(shù)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(biāo)是分子量范圍以及與分子量有關(guān)的樹(shù)脂的水溶液粘度等。下面分別是美國(guó)、日本和國(guó)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(guó)polyox樹(shù)脂規(guī)格牌號(hào)相對(duì)分子質(zhì)
標(biāo)冷樹(shù)脂Brookfield粘度(25℃)量近似值質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%軸號(hào)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(duì)分子質(zhì)量范圍
商品牌號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%粘度/Pa•s平均相對(duì)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(guó)聚氧化乙烯PEO產(chǎn)品規(guī)格
名稱產(chǎn)品指標(biāo)外觀熔點(diǎn)/℃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(jì))/%相對(duì)分子質(zhì)量熱分解溫度/℃水溶液PH值離子性脆點(diǎn)/℃
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(jī)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(jiàn)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(kuò)散速度，提高藥丸的效率。由于聚氧化乙烯PEO的無(wú)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(duì)剪切速率的敏感性可用作接觸鏡(即隱形眼鏡)用液，且細(xì)菌不易在聚氧化乙烯PEOPEO上生長(zhǎng)能保持接觸無(wú)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(shí)，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(yùn)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(tái)物微膠囊化、生產(chǎn)干燥有流動(dòng)性的粉末作為無(wú)碳復(fù)寫(xiě)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(rùn)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(duì)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(jià)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(shí)用低濃度聚氧化乙烯PEO可將煤中懸浮物很快沉降下來(lái)，絮凝液可循環(huán)使用。濕法冶金時(shí)，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(guò)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(rùn)濕礦物表面，并提高其潤(rùn)滑性及流動(dòng)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(huì)使皮膚產(chǎn)生柔軟、光滑的感覺(jué)。還可以作為牙膏的一個(gè)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(shí)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(shù)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(dá)到穩(wěn)定泡沫的作用。在聚酯、聚酰胺、聚烯烴類(lèi)樹(shù)脂進(jìn)行熔融紡絲時(shí)，加入聚氧化乙烯PEOPEO可改進(jìn)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(qiáng)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(yáng)，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(shù)脂可使水管理中摩擦阻力降低多達(dá)80%左右，有利于遠(yuǎn)距離物體及高層建筑的滅火。還可用于解決城市污水過(guò)載排放的問(wèn)題。在一些高壓射流系統(tǒng)中加入適當(dāng)濃度的高分子量PEO會(huì)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(chē)片。
5.7農(nóng)業(yè)
用中等分子量的聚氧化乙烯PEO樹(shù)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(kāi)始發(fā)芽，這樣就得到均勻分布無(wú)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(shí)又可
功能(適用相對(duì)分子質(zhì)量)應(yīng)用類(lèi)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(wàn)～5萬(wàn))尿布日用粘結(jié)劑(聚氧化乙烯PEO400萬(wàn)～500萬(wàn))
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(wàn)~100萬(wàn))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(guò)載添加劑市政緩釋劑(聚氧化乙烯PEO8萬(wàn)~10萬(wàn))纖維助劑、玻璃纖維涂料分散劑(聚氧化乙烯PEO100萬(wàn)~200萬(wàn))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(qiáng)混凝土絮凝劑(聚氧化乙烯PEO200萬(wàn)~300萬(wàn))助留劑洗滌劑、洗手皂濕法冶金雪花膏、洗液潤(rùn)滑劑或潤(rùn)膚劑(聚氧化乙烯PEO10萬(wàn)~50萬(wàn))眼藥水機(jī)械剃須膏乳膠涂料裝輪胎潤(rùn)滑劑去漆劑噴漆增稠劑(聚氧化乙烯PEO300萬(wàn)~400萬(wàn))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(wàn)~80萬(wàn))染料助劑金屬加工潤(rùn)滑劑機(jī)械臨時(shí)性紡織緯線二次采油紙的抗靜電劑開(kāi)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(chóng)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(yùn)輸、處理時(shí)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(shí)可防止形成過(guò)細(xì)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(shù)脂中一起混煉，然后用水處理，可制得粒徑只有18μm的樹(shù)脂顆料。在丁苯橡膠等合成橡膠加工時(shí)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(shù)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(dú)特的性能在各種精細(xì)化學(xué)品上的應(yīng)用越來(lái)越廣。例如，聚氧化乙烯PEO可作抑制塵土的防塵劑;可重復(fù)使用的化學(xué)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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