聚氧化乙烯（2020年整理）.pptx

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1、学 海 无 涯 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l10 5 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。 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

2、 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 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

3、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。,学 海 无 涯,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。 有机溶液性质 PEO 可以溶解在多种常用有机

4、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。 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

5、较好的相容性，从而为 PEO 的改性提供了有利条件。 结晶性,学 海 无 涯 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。 化学性质 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。 热稳定性

6、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。 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,学 海 无 涯 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

7、 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。 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，

8、PEO 的应用前景广阔。 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

9、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)，,学 海 无 涯 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。 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

10、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

11、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 造纸及印刷业,学 海 无 涯 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

12、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

13、、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,学 海 无 涯 有助于润湿矿物表面，并提高其润滑性及流动性 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。 农业 用中等分子量的 PEO 树脂可

14、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。 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,学 海 无 涯 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。,