聚氧化乙烯(PEO)25736-86-1
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。其工業(yè)產(chǎn)品的分子量可以在很大的范圍內(nèi)變動。相對分子質(zhì)量200～20000的產(chǎn)品被稱為聚乙二醇(PEG)，它們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，它們是白色可流動粉末，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PEO具有多種用途。
1 聚氧化乙烯的物理性質(zhì)
PFC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 結(jié)晶性
高分子量PEO晶體是球形結(jié)構(gòu)，如果將其熔鑄膜適當(dāng)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 水溶性及水溶液性質(zhì)
室溫下，PEO可以和水以任意比例互溶。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(dāng)高于2％時，溶液就變?yōu)閳皂g的橡膠狀的水塑性聚合物。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 非水溶液性質(zhì)
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 固體樹脂的性質(zhì)
PEO具有可延伸性，當(dāng)溫度高于樹脂熔點時，高分子量的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PEO具有良好的復(fù)合性能。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 聚氧化乙烯的化學(xué)性質(zhì)
2．1 絡(luò)合性
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cPEO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。可與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
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 制備和加工方法
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PEO分子量比較低。欲制備高分子量的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)。雖然文獻(xiàn)中有關(guān)環(huán)氧乙烷聚合的催化體系報道較多，但真正有工業(yè)價值的較少。
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 聚氧化乙烯產(chǎn)品規(guī)格
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)的樹脂的水溶液粘度等。下面分別是美國、日本和我國PEO產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格(表1、表2和表3)。
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表1 美國polyox樹脂規(guī)格 牌號 相對分子質(zhì)
標(biāo)冷樹脂 Brookfield 粘度(25℃) 量近似值 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 軸號 轉(zhuǎn)數(shù)(/r.min-1) /Pa.s 混凝劑
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相對分子質(zhì)量范圍
商品牌號 質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％ 粘度／Pa•s 平均相對分子質(zhì)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我國PEO產(chǎn)品規(guī)格
名 稱 產(chǎn)品指標(biāo)
外觀 白色小顆粒，粉末
熔點／℃ 66~70
表觀密度/(kg.L-1) 0．15~0．30
真密度/(kg.L-1) 1．15~1．2
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／℃
0．3~0．8 1x105~6x106 423~425 6．5~7．0 非離子 -50
5 聚氧化乙烯的用途
由于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，PEO的應(yīng)用前景廣闊(見表4)。
5．1 醫(yī)藥工業(yè)
將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。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(xì)菌不易在PEO上生長能保持接觸無菌。
5．2 造紙及印刷業(yè)
由于PEO是一種很好的絮凝劑，用木材造紙時，加入適量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。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(fù)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，PEO主要用于洗礦和礦物的浮選。洗煤時用低濃度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PEO可以有效地除去溶解的二氧化硅。
此外，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)
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、聚烯烴類樹脂進行熔融紡絲時，加入PEO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PEO樹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載排放的問題。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)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（3萬～5萬） 尿布 日用 粘結(jié)劑（400萬～500萬）
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(50萬~100萬) 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(8萬~10萬) 纖維助劑、玻璃纖維 涂料 分散劑(100萬~200萬) 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(200萬~300萬) 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(10萬~50萬) 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(300萬~400萬) 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(30萬~80萬) 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(xì)的霧滴漂流損失。
5．8 高分子材料加工業(yè)
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PCO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
PEO由于其獨特的性能在各種精細(xì)化學(xué)品上的應(yīng)用越來越廣。例如，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；用以制造能釋放頭發(fā)定型劑的梳子；還用于衛(wèi)生間冰箱的抗凍劑等。
6 結(jié)束語
PEO既是一種新型水溶性樹脂，又是一種非離子表面活性劑。各行各業(yè)對其需求日益增加，從開發(fā)出的領(lǐng)域來看，PEO的生產(chǎn)和應(yīng)用前景廣闊。
化學(xué)名稱 : 聚氧化乙烯（Polyethylene oxide）PEO
分 子 式 : H-(-OCH2CH2-)n-OH
外 觀 : 白色粒狀粉末（＞20目）
軟 化 點 : 65℃-67℃
密 度 : 表觀密度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
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