聚氧化乙烯[启新书屋]

1聚氧化乙烯的性质聚氧化乙烯(又叫聚环氧乙烷，英文名poly(ethylene oxide)，简称PEO)按照分子量的大小通常可分为两类：分子量l×105以下的，通常又叫聚乙二醇，一般为液体或蜡状固体；分子量1x105以上的，一般为硬的固体。高分子量聚氧化乙烯具有一些独特的物理性质和化学性质，生物毒性低，是很有前途的日化和药用高分子。1.1物理性质聚氧化乙烯具有线性规则的螺旋结构，夏阿根等研究了聚环氧乙烷链在三级旋转异构态模型中的微观构象。聚氧化乙烯最突出的性质是兼有水溶性和热塑性相对分子质量105一107的聚氧化乙烯具有高度有序结构，呈结晶态，熔程6367，能完全溶于水，可溶于部分有机溶剂，溶液黏度高。高分子量聚氧化乙烯有絮凝作用(1)水溶性及水溶液性质室温下，PEO可以和水以任意比例互溶。高浓度水溶液的黏度较大，因此高分子量PEO很难配成高浓度的水溶液。相对分子质量为106左右的PEO在浓度低于l(质量)时溶液是粘稠的，浓度为2(质量)时溶液成为非胶粘的弹性胶体，高于该浓度时溶液成为坚韧的水塑炼聚合物，水似乎起到增塑剂的作用。PEO水溶液的黏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对悬浮于水中的微细颗粒有很好的凝聚作用，分子量越高，其凝聚性能越好。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。(2)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、聚合物及某些无机电解质形成络合物。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、三羟甲基酚、酚醛树脂、尿素和明胶等。可与PEO形成络合物的无机物有氟化铵、氟化钠、澳、碘、钾、汞的卤化物，硫氰酸铵、硫氰酸钾等。(3)有机溶液性质PEO可以溶解在多种常用有机溶剂中，如乙腈、苯甲醚、氯仿、二氯乙烷、二甲基甲酰胺等，但不溶于脂肪烃、二甘醇、L-醇和甘油。在室温下，PEO难溶于芳烃、脂肪族一元醇，但稍加热即可溶解。即使在室温下不能溶解的溶剂，加入少量的助溶剂后就可能溶解。如在脂肪烃中加入510的甲醇后，PEO便可溶解于此混合溶剂。(4)固体树脂的性质PEO具有可延伸性，当温度高于树脂熔点时，高分子量的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，其吸湿性非常低，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。(5)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状结构。PEO树脂的密度实际测定为1.151.269cm3，按晶胞尺寸计算其结晶密度(20)应为1.339em3，说明其晶体结构中含有大量空隙。1.2化学性质(1)氧化降解性PEo由于分子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、氧化降解会使熔体黏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MN、MO、水杨酸酯等。(2)热稳定性PEO加热至6567则会软化，若再继续升温，就会促使其分解。可通过差热分析测定其吸热和放热的情况来研究其热分解性能。在氮气中聚氧化乙烯几乎不分解，而且，若加入适当的稳定剂时，可以提高放热的起始温度。若加热温度超过150"(2，不仅促使聚合度下降，还可导致失重。聚氧化乙烯的热分解，会生成二甲醚、二乙醚、甲基乙烯基醚、亚乙基二甲醚、乙烯基乙缩醛等饱和的和不饱和的醚类，还有甲醛、乙醛、丙烯醛等醛类及其它如甲酸、甲酸甲酯、甲酸乙酯、水等。1.3生物毒性高分子量PEO的口服毒性非常低，因为它的分子量大，因此很难被胃肠道吸收它基本不刺激皮肤，激活能力低、损伤眼睛的能力也很轻微，将5wtPEO的水溶液注入兔子的眼睛只引起轻微的灼烧。分子量大于103酗PEO口服、静脉注射或是经皮肤给药时是没有毒性的。据估计，人体每天可接受PEO最大摄入量为lOmgkgllll。PEOG获匡tFood and DrugAdministration批准用作多种食品、化妆美容品和药物制剂的添加物或载体，其中药物制剂包括可注射的、局部的和直肠、鼻等部位给药的药物。PEO的生物低毒性使得它在食品、药物和化妆品等领域有很好的应用前景。2聚氧化乙烯的应用由于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。2.1日化行业洗发体系中，同时使用高分子量聚氧化乙烯(PEO)和阳离子羟乙基纤维素可以提供卓越的调理性能用含有阳离子羟乙基纤维素和高分子量PEO的配方清洁头发，湿梳理性比仅含阳离子羟乙基纤维素的配方改善30。与PEO结合使用。阳离子羟乙基纤维素控制的硅油和甲氧基肉桂酸辛酯的吸附量分别有27和25的提高。由于PEO的无毒性和成胶性，用作假牙固定剂的组分之一，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，利用其黏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。含有PEOI均混合物可作为皮肤清洁剂(如洗涤剂、洗手皂等)，该清洁剂具有良好的泡沫性能，易被水洗掉，会使皮肤产生柔软、光滑的感觉。还可以作为牙齿美白液的一个组分，得到效果很好的牙齿美白液。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脂可用于妇女卫生巾和婴儿尿布。2.2医药行业将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。PEO聚合物的长链和其结合的水分子像一个屏障保护着被修饰的药物，使其不被酶降解、肾脏迅速清除或是和细胞表面蛋白质作用，因此降低了不利的免疫作用。相对于未经PEO修饰的药物，经PEO修饰的药物对pH和温度的稳定的范围也扩大了。多肽药物经PEO修饰后，其水溶性增加、肾脏清除减慢、毒性降低，以致其药代动力学和药效性质得到了明显的改善。Harikrishna Devalapally等研究了PEO改性药物对肿瘤的治疗效果，结果表明这种药物的效果较传统药物要好。任勇研究了支化聚氧化乙烯的合成及对顺铂的修饰共扼亚油酸修饰聚环氧乙烷缩水甘油共聚物合成液核纳米微胶囊，比较线型PEO和支化PEO修饰顺铂的细胞毒性和急性毒性，发现支化PEO修饰顺铂的半数抑制浓度比相同分子量的线型修饰产物要低，而急性毒性没有明显差别2.3造纸及印刷业抄造卫生纸、餐巾纸、袋泡茶滤纸、手帕纸及纸板时，常用聚氧化乙烯树脂作长纤维分散剂。聚氧化乙烯的稀溶液加入到抄纸浆料中可吸附在浆料纤维表面形成一层滑而不粘的水合膜，使纤维具有良好的悬浮性而不致沉降过快，从而使纤维分散而减少絮聚，改善纸张的匀度、强度和表面性能。由于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有利于改善卷烟纸的匀度提高纸的白度、不透明度和透气度。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合物微胶囊化、生产干燥有流动性的粉末作为无碳复写纸。2.4采油和采矿业采油工业中，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溶液可很容易地将高岭土、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2.5市政建设方面利用高分子量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。2.6农业用中等分子量的PEO树脂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5100倍的水，这种水需要时又可释放出来，利用此特征可用作植物的土壤保水剂。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。2.7新材料行业PEO在合成纤维加工中用作抗静电剂的组分，在其它材料制备中也有不少应用。例如，将PEO作为分散剂加到热塑性树脂中一起混炼，然后用水处理，可制得粒径只有181Ltm的树脂颗料。在丁苯橡胶等合成橡胶加工时加入PEO可以防止生胶辊筒之问的粘结。利用PEO和酚醛树脂之间形成络合物的性质可制得粘结性很好的水溶性快干胶粘剂。利用PEO水溶液制备纳米材料、PEO与其他化合物交联制备膜材料都具有很好的应用前景。此外，由于PEO具有假塑性，因此可以作增稠剂，以提高涂料的切变黏度，从而形成均匀平滑的漆膜。1基础教育b