A nagy molekulatömegű polietilén-oxid (PEO) egy széles körben használt polimer vegyület, jó vízoldékonysággal, alacsony toxicitású, valamint könnyen feldolgozható és formázható. Használható vízben-oldható filmként, textilenyvezőként, sűrítőként, pelyhesítőként, kenőanyagként, diszpergálószerként, vizes ellenállás-csökkentőként, kozmetikai adalékanyagként, antisztatikus anyagként stb. A polietilén-oxid szintézise általában szakaszos reakciót alkalmaz, és a kulcs a katalizátorban rejlik. Az 1960-as évek óta számos katalizátort tanulmányoztak és hoztak létre. A sikeresebb rendszerek a következők: szerves cink-poliol-monool, alkoxialumínium-víz-acetil-aceton, alkil-alumínium-víz-acetilaceton, alkil-alumínium-víz-acetil-aceton{13}}acetil-aceton-5, vegyület{1-{{{1}alumínium-4}-víz stb.
1 Polietilén-oxid szintézise
Az etilén-oxid heterogén katalizátoron végbemenő polimerizációs reakciója koordinációs anionos polimerizációs reakció, melynek mechanizmusáról különböző vélemények vannak [3]. Markova infravörös spektroszkópiával tanulmányozta az etilén-oxid reakcióját oxid- és hidroxidfelületeken, négy-lépéses polimerizációs folyamatot javasolva: (1) az etilén-oxid monomerek adszorbeálódnak a katalizátor felületén (fizikai adszorpció); (2) a gyűrű-felnyílása a szén-oxigénkötések megszakadásával történik; (3) fokozatosan polimer képződik és adszorbeálódik a katalizátor felületén (kemiszorpció); és (4) a polimer lánc nő.
Koher, Osgan és mások úgy vélték, hogy a polimerizációs folyamat három{0}}lépéses folyamat (lásd: 1. ábra):
(1) A monomer és a katalizátor ligandumokat képez (Ⅰ→←Ⅱ);
(2) A koordinált monomerek forognak és töltéseltolódáson mennek keresztül (Ⅱ→Ⅲ);
(3) A megnövekedett elektrontömeg láncnövekedéshez vezet (Ⅲ→Ⅳ).
Számos katalizátorrendszerről számoltak be, de kevésnek van ipari értéke. A következő szakaszok bemutatnak néhány elterjedtebb katalizátorrendszert. 1.1 Organozinc-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 óra alatt a konverziós arány elérheti a 95%-ot, a fajlagos viszkozitás (ηsp/C, ahol ηsp a fajlagos viszkozitás és C az oldatkoncentráció, 30 fokos 0,1%-os vizes oldatban mérve) eléri a 2,26 m³/kg-ot.
A szerves cinkvegyületek ebben a rendszerben általában a következők: dimetil-cink, dietil-cink, di-n-propil-cink, etil-etoxicink stb.; az -OH vagy -SH csoportokat tartalmazó többfunkciós vegyületek általában a következők: etilénglikol, dietilénglikol, propilénglikol, 1,4-butándiol, monotioglikol, etilénditiol, rezorcin stb., és az egyértékű alkoholnak 60-nál kevesebb szénatomot kell tartalmaznia.
Kísérletek azt is mutatják, hogy a fenti katalizátorrendszer aktivitása sokkal jobb, mint a szerves cink többértékű alkoholokkal, vízzel vagy önmagában egyértékű alkoholokkal, mint epoxid polimerizációs katalizátorokkal történő reagáltatásával kapott termékeké.
2 A polietilén-oxid alkalmazásai
A polietilén-oxid fehér por. Nincs különleges szaga. A biológiai tesztek azt mutatják, hogy alacsony a toxicitása. A PEO teljesen oldódik vízben és oldódik bizonyos szerves oldószerekben. Lágysága és hőre lágyuló képessége van. A lágyuláspont 65-67 fok. A ridegedési pont -50 fok. A lágyuláspontjánál magasabb hőmérsékletre hevítve különféle formákká és filmekké alakítható. Kiválóan ellenáll a bakteriális eróziónak, nem rothad, és alacsony a légköri higroszkópossága. A nagy molekulatömegű PEO-nak flokkuláló hatása is van. Jól elegyedik más gyantákkal [1]. A polietilén-oxid oldat belső viszkozitása [η] és molekulatömege közötti összefüggés megfelel Mark-Houwink-nak. Kapcsolat: [η]=KM2
Ahol K és a konstansok egy adott közegben.
A PEO jó kémiai stabilitással rendelkezik, ellenáll a savaknak és lúgoknak egyaránt. Mivel molekulaszerkezetéből hiányoznak a kémiailag aktív csoportok, nehéz más kémiai reakciókon menni, kivéve a zord körülmények között bekövetkező bomlást. A polimerláncban az éter oxigénatomjain lévő közös elektronpárok miatt azonban erősen hajlamos hidrogénkötések kialakítására, és kapcsolódó komplexeket képezhet különféle kis -molekula-tömegű szerves vegyületekkel, szerves polimerekkel és bizonyos szervetlen elektrolitokkal. Legyen szó szilárd PEO-ról vagy vizes PEO-oldatról, a molekulatömeg a hosszabb tárolási idővel csökken. Ennek oka elsősorban az oxidatív lebomlás. A klór, peroxidok, permanganátok, perszulfátok vagy átmenetifém-ionok (Gu-, Cu2+, Cu-, Fe1+ és 12+) nyomokban történő jelenléte mind felgyorsíthatja az oxidatív lebomlást. Stabilizátorokat, például butilezett hidroxitoluolt, 5–10 tömeg% vízmentes izopropanolt, etanolt és etilénglikolt általában az oxidatív lebomlás hatékony csökkentése érdekében adnak hozzá.
2.2 Péptöltőanyag-megtartó szerek és vízben{1}}oldható papírragasztók
A cellulóz papírgyártás során gyakran adnak hozzá töltőanyagokat, hogy a papír fehér legyen, és ne legyen -visszaverő. A papírgyártás során azonban a töltőanyagok és a finom rostok jelentős része elvész. Ha egy tonna száraz szálra 0,5% töltőanyagot adunk... A 0,25–0,05 kg-os nagy molekulatömegű polietilén-oxid (PEO) jelentősen csökkentheti a töltőanyagok és a finom szálak veszteségét. A PEO gyanta az általánosan használt pelyhesítőszereken is szinergikus hatást mutat, nemcsak a töltőanyagok, pigmentek és rostok visszatartási arányát javítja, hanem a száradási sebességet is.
A PEO kiváló vízoldhatósággal rendelkezik. Vizes oldata nagy viszkozitású, amely száradás után eltűnik, így alkalmas vízben-oldható ragasztók készítésére. A papíriparban a PEO-t ragasztóként használják papírtekercseléskor, ami lehetővé teszi a papírtekercs kinyitását anélkül, hogy a papír elszakadna. Az alkalmazott PEO molekulatömegének ideális esetben 300 000 és 600 000 között kell lennie, ésszerűen széles molekulatömeg-eloszlás mellett.
2.4 Sűrítő
A nagy molekulatömegű polietilén-oxid (PEO) erős sűrítő képességgel rendelkezik; nagyon alacsony koncentrációban képes sűríteni az oldatokat, és ellenáll a savaknak és lúgoknak. Kis mennyiségű nagy molekulatömegű PEO hozzáadásával a mosószeres oldatokhoz jelentősen megnövelhető a tisztítószer viszkozitása és szabályozható a folyóképessége, hogy megfeleljen a különféle alkalmazásoknak. Például függőleges felületek tisztításakor egy vastagabb tisztítószer megnövelheti a tisztítószer és a tisztítandó felület érintkezési idejét, ezáltal javítva a tisztító hatást. Ha kis mennyiségű nagy molekulatömegű PEO-t adunk sósav- és kénsavoldatokhoz, ezek az oldatok sűríthetők, így könnyebben szállíthatók és használhatók
