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(dòng)。相對(duì)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(duì)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(dòng)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(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(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  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(huì)產(chǎn)生層伏結(jié)構(gòu)。PEO樹脂的密度實(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  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(duì)分子質(zhì)量為104左右的樹脂水溶液在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。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(jī)鹽的濃度以及剪切速率等因素。高分子量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(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  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(diǎn)時(shí)，高分子量的PEO成為熱塑性物質(zhì)。有時(shí)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(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?？膳cPEO形成絡(luò)合物的有機(jī)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cPEO形成絡(luò)合物的無機(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 

  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  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(bào)道較多，但真正有工業(yè)價(jià)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(hào)  相對(duì)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(hào) 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(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 

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(diǎn)／℃                  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(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)／℃  

   0．3~0．8           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(jī)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(kuò)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(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(shí)，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(yùn)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(tái)物微膠囊化、生產(chǎn)干燥有流動(dòng)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(duì)井壁的侵蝕。使用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，PEO主要用于洗礦和礦物的浮選。洗煤時(shí)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(shí)，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(dòng)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(huì)使皮膚產(chǎn)生柔軟、光滑的感覺。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(jìn)行熔融紡絲時(shí)，加入PEO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(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(shí)又可  

功能(適用相對(duì)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(qiáng)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(jī)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(jī)械  臨時(shí)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(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(shí)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(dú)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(duì)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(diǎn) : 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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