Høymolekylær polyetylenoksid (PEO) er en mye brukt polymerforbindelse med god vannløselighet, lav toksisitet og enkel bearbeiding og støping. Den kan brukes som en vann-oppløselig film, tekstillim, fortykningsmiddel, flokkuleringsmiddel, smøremiddel, dispergeringsmiddel, vannholdig motstandsreduserende middel, kosmetisk additiv, antistatisk middel, etc. Syntesen av polyetylenoksid vedtar vanligvis en batch-reaksjon, og nøkkelen ligger i katalysatoren. Siden 1960-tallet har en rekke katalysatorer blitt studert og etablert. De mer vellykkede systemene inkluderer: organosink-polyol-monool, alkoksaluminium-vann-acetylaceton, alkylaluminium-vann-acetylaceton, alkylaluminium-vann-sjelden jordartsmetallsink sammensatt-alkylaluminium-vann osv.
1 Syntese av polyetylenoksid
Polymerisasjonsreaksjonen av etylenoksid på en heterogen katalysator er en koordinerende anionisk polymerisasjonsreaksjon, og det er forskjellige meninger om dens mekanisme [3]. Markova studerte reaksjonen av etylenoksid på oksid- og hydroksidoverflater ved bruk av infrarød spektroskopi, noe som antydet en fire--polymerisasjonsprosess: (1) etylenoksidmonomerer adsorberer på katalysatoroverflaten (fysisk adsorpsjon); (2) ring-åpning skjer ved å bryte karbon-oksygenbindinger; (3) en polymer blir gradvis dannet og adsorbert på katalysatoroverflaten (kjemisorpsjon); og (4) polymerkjeden vokser.
Koher, Osgan og andre betraktet polymeriseringsprosessen som en tre-prosess (se figur 1):
(1) Monomer og katalysator danner ligander (Ⅰ→←Ⅱ);
(2) De koordinerte monomerene roterer og gjennomgår ladningsskifte (Ⅱ→Ⅲ);
(3) Økt elektronvekt fører til kjedevekst (Ⅲ→Ⅳ).
Mange katalysatorsystemer er rapportert, men få har industriell verdi. De følgende delene introduserer noen av de mer vanlige katalysatorsystemene. 1.1 Organozink-Polyol-Monool System
Japanese researchers [4] studied this system around 1970. They found that the product obtained by reacting organozinc compounds with polyols, polythiols, polyphenols, polythiophenols, and other polyfunctional compounds containing -OH or -SH groups, or mixtures thereof, and then reacting them with monools, or the product obtained by reacting organozinc compounds with monools and then reacting them with the above-mentioned polyfunctional compounds, or mixtures thereof, as a catalyst for the polymerization of epoxides such as ethylene oxide alone or the copolymerization of two or more epoxides, has good catalytic activity. For the polymerization of ethylene oxide, the amount of catalyst is generally 0.05% to 1% of the monomer weight, and the polymerization reaction temperature is 5 to 100℃. After a reaction time of >10 timer kan konverteringshastigheten nå over 95 %, og den spesifikke viskositeten (ηsp/C, hvor ηsp er den spesifikke viskositeten og C er løsningskonsentrasjonen, målt som en 0,1 % vandig løsning ved 30 grader) når 2,26 m³/kg.
Organosinkforbindelsene i dette systemet er generelt: dimetylsink, dietylsink, di-n-propylsink, etyletoksysink, etc.; polyfunksjonelle forbindelser som inneholder -OH- eller -SH-grupper er generelt: etylenglykol, dietylenglykol, propylenglykol, 1,4-butandiol, monotioglykol, etylenditiol, resorcinol, etc., og den enverdige alkoholen må ha færre enn 60 karbonatomer.
Eksperimenter viser også at aktiviteten til ovennevnte katalysatorsystem er mye bedre enn den til produktene oppnådd ved å reagere organosink med flerverdige alkoholer, vann eller enverdige alkoholer alene som epoksydpolymerisasjonskatalysatorer.
2 påføringer av polyetylenoksid
Polyetylenoksid er et hvitt pulver. Den har ingen spesiell lukt. Biologiske tester viser at den har lav toksisitet. PEO er fullstendig løselig i vann og løselig i enkelte organiske løsemidler. Den har mykhet og termoplastisitet. Mykgjøringspunktet er 65-67 grader. Sprøhetspunktet er -50 grader. Når den varmes opp til en temperatur høyere enn mykningspunktet, kan den bearbeides til forskjellige former og filmer. Den har høy motstand mot bakteriell erosjon, vil ikke råtne og har lav hygroskopisitet i atmosfæren. Høymolekylær PEO har også en flokkuleringseffekt. Den har god blandbarhet med andre harpikser [1]. Forholdet mellom den indre viskositeten [η] og molekylvekten til polyetylenoksidløsningen samsvarer med Mark-Houwink. Forhold: [η]=KM2
Hvor K og a er konstanter i et gitt medium.
PEO har god kjemisk stabilitet, og er motstandsdyktig mot både syrer og alkalier. Fordi dens molekylære struktur mangler kjemisk aktive grupper, er det vanskelig å gjennomgå andre kjemiske reaksjoner bortsett fra nedbrytning under tøffe forhold. På grunn av de delte elektronparene på eteroksygenatomene i polymerkjeden har den imidlertid en sterk tendens til å danne hydrogenbindinger, og kan danne assosierte komplekser med forskjellige organiske forbindelser med lav-molekylvekt-, organiske polymerer og visse uorganiske elektrolytter. Enten det er fast PEO eller en vandig løsning av PEO, avtar molekylvekten med forlenget lagringstid. Dette skyldes hovedsakelig oksidativ nedbrytning. Tilstedeværelsen av spormengder av klor, peroksider, permanganater, persulfater eller overgangsmetallioner (Gu⁻, Cu²⁺, Cu⁻, Fe¹⁺ og ¹²⁺) kan alle akselerere oksidativ nedbrytning. Stabilisatorer, som butylert hydroksytoluen, 5%–10% (w) vannfri isopropanol, etanol og etylenglykol, tilsettes vanligvis for effektivt å redusere oksidativ nedbrytning.
2.2 Massefyllingsmidler og vann-løselige papirlim
Ved papirfremstilling av tremasse tilsettes ofte fyllstoffer for å gjøre papiret hvitt og ikke-reflekterende. Imidlertid går en betydelig andel av fyllstoffer og fine fibre tapt under papirfremstilling. Hvis 0,5 % fyllstoff tilsettes per tonn tørr fiber... Høymolekylær polyetylenoksid (PEO) på 0,25–0,05 kg kan redusere tapet av fyllstoffer og fine fibre betraktelig. PEO-harpiks viser også en synergistisk effekt på ofte brukte flokkuleringsmidler, og forbedrer ikke bare retensjonshastigheten for fyllstoffer, pigmenter og fibre, men øker også tørkehastigheten.
PEO har utmerket vannløselighet. Den vandige løsningen har høy viskositet, som forsvinner etter tørking, noe som gjør den egnet til å formulere vann{1}}løselige lim. I papirindustrien brukes PEO som et lim under papirvikling, slik at papirrullen kan åpnes uten å rive papiret. Molekylvekten til PEO som brukes bør ideelt sett være mellom 300 000 og 600 000, med en rimelig bred molekylvektsfordeling.
2.4 Fortykningsmiddel
Høymolekylær polyetylenoksid (PEO) har en sterk fortykningsevne; den kan tykne oppløsninger ved svært lave konsentrasjoner og er motstandsdyktig mot syrer og alkalier. Tilsetning av en liten mengde PEO med høy molekylvekt til vaskemiddelløsninger kan øke viskositeten til rengjøringsmidlet betydelig og kontrollere dets flytbarhet for å passe til ulike bruksområder. For eksempel, ved rengjøring av vertikale flater, kan et tykkere rengjøringsmiddel øke kontakttiden mellom rengjøringsmiddelet og overflaten som rengjøres, og dermed forbedre renseeffekten. Tilsetning av en liten mengde høymolekylær PEO til saltsyre- og svovelsyreløsninger kan gjøre disse løsningene tykkere, noe som gjør dem lettere å transportere og bruke
