Το οξείδιο πολυαιθυλενίου υψηλού μοριακού βάρους (PEO) είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη πολυμερής ένωση με καλή διαλυτότητα στο νερό, χαμηλή τοξικότητα και εύκολη επεξεργασία και χύτευση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υδατοδιαλυτό φιλμ-, παράγοντας κολλαρίσματος υφασμάτων, παχυντικό, κροκιδωτικό, λιπαντικό, μέσο διασποράς, υδατικό μειωτήρα οπισθέλκουσας, καλλυντικό πρόσθετο, αντιστατικό μέσο κ.λπ. Η σύνθεση του πολυαιθυλενοξειδίου γενικά υιοθετεί μια αντίδραση παρτίδας και το κλειδί βρίσκεται στον καταλύτη. Από τη δεκαετία του 1960, έχουν μελετηθεί και καθιερωθεί μια ποικιλία καταλυτών. Τα πιο επιτυχημένα συστήματα περιλαμβάνουν: οργανοψευδάργυρος-πολυόλη-μονόολ, αλκοξυαλουμίνιο-νερό-ακετυλακετόνη, αλκυλαλουμίνιο-νερό-ακετυλακετόνη, αλκυλαλουμίνιο{{12}νερό ζιβάγκο{13} ένωση-αλκυλαλουμίνιο-νερό, κ.λπ.
1 Σύνθεση Οξειδίου του Πολυαιθυλενίου
Η αντίδραση πολυμερισμού του οξειδίου του αιθυλενίου σε έναν ετερογενή καταλύτη είναι μια αντίδραση συντονισμού ανιονικού πολυμερισμού και υπάρχουν διαφορετικές απόψεις για τον μηχανισμό της [3]. Η Markova μελέτησε την αντίδραση του οξειδίου του αιθυλενίου σε επιφάνειες οξειδίου και υδροξειδίου χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία υπέρυθρης ακτινοβολίας, προτείνοντας μια διαδικασία πολυμερισμού τεσσάρων- σταδίων: (1) τα μονομερή οξειδίου του αιθυλενίου προσροφούνται στην επιφάνεια του καταλύτη (φυσική προσρόφηση). (2) Το άνοιγμα του δακτυλίου-γίνεται με το σπάσιμο των δεσμών άνθρακα-οξυγόνου. (3) ένα πολυμερές σχηματίζεται σταδιακά και προσροφάται στην επιφάνεια του καταλύτη (χημειορρόφηση). και (4) η αλυσίδα του πολυμερούς μεγαλώνει.
Οι Koher, Osgan και άλλοι θεώρησαν ότι η διαδικασία πολυμερισμού είναι μια διαδικασία τριών- σταδίων (βλ. Εικόνα 1):
(1) Μονομερές και καταλύτες σχηματίζουν συνδέτες (Ⅰ→←Ⅱ).
(2) Τα συντονισμένα μονομερή περιστρέφονται και υφίστανται μετατόπιση φορτίου (Ⅱ→Ⅲ).
(3) Το αυξημένο βάρος ηλεκτρονίων οδηγεί σε ανάπτυξη αλυσίδας (Ⅲ→Ⅳ).
Πολλά συστήματα καταλυτών έχουν αναφερθεί, αλλά λίγα έχουν βιομηχανική αξία. Οι ακόλουθες ενότητες παρουσιάζουν μερικά από τα πιο κοινά συστήματα καταλύτη. 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 ώρες, ο ρυθμός μετατροπής μπορεί να φτάσει πάνω από 95%, και το ειδικό ιξώδες (ηsp/C, όπου ηsp είναι το ειδικό ιξώδες και C είναι η συγκέντρωση διαλύματος, μετρούμενη ως υδατικό διάλυμα 0,1% στους 30 βαθμούς) φτάνει τα 2,26 m³/kg.
Οι οργανοψευδαργυρικές ενώσεις σε αυτό το σύστημα είναι γενικά: διμεθυλ ψευδάργυρος, διαιθυλ ψευδάργυρος, δι-n-προπυλ ψευδάργυρος, αιθυλαιθοξυ ψευδάργυρος, κ.λπ. Οι πολυλειτουργικές ενώσεις που περιέχουν ομάδες -ΟΗ ή -SH είναι γενικά: αιθυλενογλυκόλη, διαιθυλενογλυκόλη, προπυλενογλυκόλη, 1,4-βουτανοδιόλη, μονοθειογλυκόλη, αιθυλενοδιθειόλη, ρεσορκινόλη κ.λπ., και η μονοϋδρική αλκοόλη πρέπει να έχει λιγότερα από 60 άτομα άνθρακα.
Πειράματα δείχνουν επίσης ότι η δραστικότητα του παραπάνω συστήματος καταλύτη είναι πολύ καλύτερη από εκείνη των προϊόντων που λαμβάνονται με αντίδραση οργανοψευδάργυρου με πολυϋδρικές αλκοόλες, νερό ή μονοϋδρικές αλκοόλες μόνο ως καταλύτες πολυμερισμού εποξειδίου.
2 Εφαρμογές Πολυαιθυλενοξειδίου
Το πολυαιθυλενοξείδιο είναι λευκή σκόνη. Δεν έχει ιδιαίτερη μυρωδιά. Βιολογικές δοκιμές δείχνουν ότι έχει χαμηλή τοξικότητα. Το PEO είναι πλήρως διαλυτό στο νερό και διαλυτό σε ορισμένους οργανικούς διαλύτες. Έχει απαλότητα και θερμοπλαστική. Το σημείο μαλάκυνσης είναι 65-67 μοίρες . Το σημείο ευθραυστότητας είναι -50 μοίρες. Όταν θερμαίνεται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από το σημείο μαλακώματος, μπορεί να υποστεί επεξεργασία σε διάφορα σχήματα και μεμβράνες. Έχει υψηλή αντοχή στη βακτηριακή διάβρωση, δεν σαπίζει και έχει χαμηλή υγροσκοπικότητα στην ατμόσφαιρα. Το υψηλού μοριακού βάρους PEO έχει επίσης αποτέλεσμα κροκίδωσης. Έχει καλή ανάμιξη με άλλες ρητίνες [1]. Η σχέση μεταξύ του εγγενούς ιξώδους [η] και του μοριακού βάρους του διαλύματος πολυαιθυλενοξειδίου είναι σύμφωνη με τον Mark-Houwink. Σχέση: [η]=KM2
Όπου K και a είναι σταθερές σε ένα δεδομένο μέσο.
Το PEO έχει καλή χημική σταθερότητα, όντας ανθεκτικό τόσο στα οξέα όσο και στα αλκάλια. Επειδή η μοριακή του δομή στερείται χημικά ενεργών ομάδων, είναι δύσκολο να υποβληθεί σε άλλες χημικές αντιδράσεις εκτός από την αποσύνθεση υπό σκληρές συνθήκες. Ωστόσο, λόγω των κοινών ζευγών ηλεκτρονίων στα αιθερικά άτομα οξυγόνου στην αλυσίδα του πολυμερούς, έχει ισχυρή τάση να σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου και μπορεί να σχηματίσει συσχετισμένα σύμπλοκα με διάφορες οργανικές ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους, οργανικά πολυμερή και ορισμένους ανόργανους ηλεκτρολύτες. Είτε πρόκειται για στερεό PEO είτε για υδατικό διάλυμα PEO, το μοριακό βάρος μειώνεται με παρατεταμένο χρόνο αποθήκευσης. Αυτό οφείλεται κυρίως στην οξειδωτική αποικοδόμηση. Η παρουσία ιχνών ποσοτήτων χλωρίου, υπεροξειδίων, υπερμαγγανικών, υπερθειικών ή ιόντων μετάλλων μεταπτώσεως (Gu-, Cu2+, Cu-, Fe1+ και 12+) μπορεί όλα να επιταχύνουν την οξειδωτική αποικοδόμηση. Σταθεροποιητές, όπως βουτυλιωμένο υδροξυτολουόλιο, 5%–10% (w) άνυδρη ισοπροπανόλη, αιθανόλη και αιθυλενογλυκόλη, προστίθενται τυπικά για να μειώσουν αποτελεσματικά την οξειδωτική αποικοδόμηση.
2.2 Παράγοντες συγκράτησης πληρωτικού πολτού και νερό-Διαλυτές κόλλες χαρτιού
Στην κατασκευή χαρτοπολτού, συχνά προστίθενται πληρωτικά για να γίνει το χαρτί λευκό και μη-ανακλαστικό. Ωστόσο, ένα σημαντικό ποσοστό πληρωτικών και λεπτών ινών χάνεται κατά την παραγωγή χαρτιού. Εάν προστεθεί πληρωτικό 0,5% ανά τόνο ξηρών ινών... Το υψηλού μοριακού βάρους οξείδιο πολυαιθυλενίου (PEO) 0,25–0,05 kg μπορεί να μειώσει σημαντικά την απώλεια πληρωτικών και λεπτών ινών. Η ρητίνη PEO εμφανίζει επίσης μια συνεργική επίδραση στα κοινώς χρησιμοποιούμενα κροκιδωτικά, βελτιώνοντας όχι μόνο τον ρυθμό συγκράτησης των πληρωτικών, χρωστικών και ινών, αλλά και αυξάνοντας τον ρυθμό ξήρανσης.
Το PEO έχει εξαιρετική υδατοδιαλυτότητα. Το υδατικό διάλυμά του έχει υψηλό ιξώδες, το οποίο εξαφανίζεται μετά την ξήρανση, καθιστώντας το κατάλληλο για τη σύνθεση υδατοδιαλυτών συγκολλητικών-. Στη βιομηχανία χαρτιού, το PEO χρησιμοποιείται ως κόλλα κατά την περιέλιξη του χαρτιού, επιτρέποντας στο ρολό χαρτιού να ανοίγει χωρίς να σκίζεται το χαρτί. Το μοριακό βάρος του χρησιμοποιούμενου PEO θα πρέπει ιδανικά να είναι μεταξύ 300.000 και 600.000, με μια αρκετά ευρεία κατανομή μοριακού βάρους.
2.4 Πυκνωτικό
Το υψηλού μοριακού βάρους οξείδιο του πολυαιθυλενίου (PEO) έχει ισχυρή ικανότητα πάχυνσης. Μπορεί να πυκνώσει διαλύματα σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις και είναι ανθεκτικό σε οξέα και αλκάλια. Η προσθήκη μικρής ποσότητας υψηλού μοριακού βάρους PEO σε διαλύματα απορρυπαντικών μπορεί να αυξήσει σημαντικά το ιξώδες του καθαριστικού παράγοντα και να ελέγξει τη ρευστότητά του για να ταιριάζει σε διάφορες εφαρμογές. Για παράδειγμα, όταν καθαρίζετε κάθετες επιφάνειες, ένα παχύτερο καθαριστικό μπορεί να αυξήσει τον χρόνο επαφής μεταξύ του καθαριστικού και της επιφάνειας που καθαρίζεται, βελτιώνοντας έτσι το αποτέλεσμα καθαρισμού. Η προσθήκη μικρής ποσότητας υψηλού μοριακού βάρους PEO σε διαλύματα υδροχλωρικού οξέος και θειικού οξέος μπορεί να πυκνώσει αυτά τα διαλύματα, διευκολύνοντας τη μεταφορά και τη χρήση τους
