โพลีเอทิลีนออกไซด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (PEO) เป็นสารประกอบโพลีเมอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยมีความสามารถในการละลายน้ำได้ดี มีความเป็นพิษต่ำ และแปรรูปและขึ้นรูปได้ง่าย สามารถใช้เป็นฟิล์มที่ละลายน้ำได้- สารปรับขนาดสิ่งทอ สารเพิ่มความข้น สารตกตะกอน สารหล่อลื่น สารช่วยกระจายตัว สารลดแรงต้านที่เป็นน้ำ สารเติมแต่งเครื่องสำอาง สารป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ ฯลฯ โดยทั่วไปการสังเคราะห์โพลีเอทิลีนออกไซด์จะใช้ปฏิกิริยาแบบแบทช์ และสิ่งสำคัญอยู่ที่ตัวเร่งปฏิกิริยา นับตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา มีการศึกษาและสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาหลายประเภท ระบบที่ประสบความสำเร็จมากขึ้นได้แก่: ออร์กาโนซิงค์-โพลีออล-โมโนล, อัลคอกซีอลูมิเนียม-น้ำ-อะซิติลอะซีโตน, อัลคิลอลูมิเนียม-น้ำ-อะซิติลเซโตน, อัลคิลอลูมิเนียม-น้ำ-อะซิติลอะซิโตนสังกะสี, ธาตุหายาก สารประกอบ-อัลคิลอะลูมินัม-น้ำ ฯลฯ
1 การสังเคราะห์โพลีเอทิลีนออกไซด์
ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันของเอทิลีนออกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกันนั้นเป็นปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันประจุลบที่มีการประสานงาน และมีความคิดเห็นที่แตกต่างกันเกี่ยวกับกลไกของมัน [3] Markova ศึกษาปฏิกิริยาของเอทิลีนออกไซด์บนพื้นผิวออกไซด์และไฮดรอกไซด์โดยใช้สเปกโทรสโกปีแบบอินฟราเรด ซึ่งแนะนำกระบวนการโพลิเมอไรเซชันสี่-ขั้นตอน: (1) โมโนเมอร์เอทิลีนออกไซด์ดูดซับบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยา (การดูดซับทางกายภาพ); (2) การเปิดวงแหวน-เกิดขึ้นจากการทำลายพันธะคาร์บอน-พันธะออกซิเจน (3) โพลีเมอร์จะค่อยๆ ก่อตัวขึ้นและดูดซับลงบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยา (การดูดซับทางเคมี) และ (4) โซ่โพลีเมอร์เติบโตขึ้น
Koher, Osgan และคนอื่นๆ ถือว่ากระบวนการโพลีเมอไรเซชันเป็นกระบวนการสาม-ขั้นตอน (ดูรูปที่ 1):
(1) โมโนเมอร์และตัวเร่งปฏิกิริยาสร้างลิแกนด์ (Ⅰ→←Ⅱ);
(2) โมโนเมอร์ที่มีการประสานงานจะหมุนและรับการเปลี่ยนแปลงประจุ (Ⅱ→Ⅲ)
(3) น้ำหนักอิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่การเติบโตของสายโซ่ (Ⅲ→Ⅳ)
มีรายงานระบบตัวเร่งปฏิกิริยาจำนวนมาก แต่มีเพียงไม่กี่ระบบเท่านั้นที่มีมูลค่าทางอุตสาหกรรม ส่วนต่อไปนี้จะแนะนำระบบตัวเร่งปฏิกิริยาทั่วไปบางระบบ. 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 >เป็นเวลา 10 ชั่วโมง อัตราการแปลงอาจสูงถึง 95% และความหนืดจำเพาะ (ηsp/C โดยที่ ηsp คือความหนืดจำเพาะและ C คือความเข้มข้นของสารละลาย ซึ่งวัดเป็นสารละลายในน้ำ 0.1% ที่ 30 องศา ) ถึง 2.26 ลบ.ม./กก.
โดยทั่วไปสารประกอบออร์กาโนซิงค์ในระบบนี้ได้แก่: ไดเมทิลสังกะสี, ไดเอทิลสังกะสี, ได-n-โพรพิลสังกะสี, เอทิลเอทอกซีสังกะสี ฯลฯ; สารประกอบโพลีฟังก์ชันที่ประกอบด้วยหมู่ -OH หรือ -SH โดยทั่วไปคือ: เอทิลีนไกลคอล, ไดเอทิลีนไกลคอล, โพรพิลีนไกลคอล, 1,4-บิวเทนไดออล, โมโนไทโอไกลคอล, เอทิลีนไดไทออล, รีซอร์ซินอล ฯลฯ และโมโนไฮดริกแอลกอฮอล์จำเป็นต้องมีอะตอมของคาร์บอนน้อยกว่า 60 อะตอม
การทดลองยังแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของระบบตัวเร่งปฏิกิริยาข้างต้นดีกว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการทำปฏิกิริยาออร์กาโนซิงค์กับโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ น้ำ หรือแอลกอฮอล์โมโนไฮดริกเพียงอย่างเดียวในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของอีพอกไซด์
2 การใช้งานโพลีเอทิลีนออกไซด์
โพลีเอทิลีนออกไซด์เป็นผงสีขาว ไม่มีกลิ่นพิเศษ การทดสอบทางชีวภาพแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นพิษต่ำ PEO สามารถละลายได้ในน้ำอย่างสมบูรณ์และละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด มีความนุ่มนวลและเทอร์โมพลาสติก จุดอ่อนตัวคือ 65-67 องศา จุดเกิดการเปราะคือ -50 องศา เมื่อให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดอ่อนตัว ก็สามารถแปรรูปเป็นรูปทรงและฟิล์มต่างๆ ได้ มีความต้านทานสูงต่อการกัดเซาะของแบคทีเรีย ไม่เน่าเปื่อย และดูดความชื้นในบรรยากาศต่ำ PEO ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงก็มีผลต่อการจับตัวเป็นก้อนเช่นกัน สามารถเข้ากันได้ดีกับเรซินอื่นๆ [1] ความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดที่แท้จริง [η] และน้ำหนักโมเลกุลของสารละลายโพลีเอทิลีนออกไซด์เป็นไปตาม Mark-Houwink ความสัมพันธ์: [η]=KM2
โดยที่ K และ a เป็นค่าคงที่ในตัวกลางที่กำหนด
PEO มีความคงตัวทางเคมีที่ดี ทนทานต่อทั้งกรดและด่าง เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลขาดหมู่ที่ออกฤทธิ์ทางเคมี จึงเป็นเรื่องยากที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ ยกเว้นการสลายตัวภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันบนอะตอมออกซิเจนอีเทอร์ในสายโซ่โพลีเมอร์ จึงมีแนวโน้มสูงที่จะสร้างพันธะไฮโดรเจน และสามารถสร้างสารเชิงซ้อนที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบอินทรีย์-โมเลกุล-น้ำหนักต่ำ โพลีเมอร์อินทรีย์ และอิเล็กโทรไลต์อนินทรีย์บางชนิด ไม่ว่าจะเป็น PEO ที่เป็นของแข็งหรือสารละลาย PEO ที่เป็นน้ำ น้ำหนักโมเลกุลจะลดลงเมื่อเก็บไว้นาน สาเหตุหลักมาจากการย่อยสลายแบบออกซิเดชัน การมีอยู่ของคลอรีน เปอร์ออกไซด์ เปอร์แมงกาเนต เปอร์ซัลเฟต หรือไอออนของโลหะทรานซิชันในปริมาณเล็กน้อย (Gu⁻, Cu²⁺, Cu⁻, Fe¹⁺ และ ¹²⁺) ล้วนสามารถเร่งการย่อยสลายแบบออกซิเดชันได้ โดยทั่วไปแล้ว สารเพิ่มความคงตัว เช่น บิวทิเลตไฮดรอกซีโทลูอีน, ไอโซโพรพานอลแบบแอนไฮดรัส 5%–10% (w) เอทานอล และเอทิลีนไกลคอล จะถูกเติมเพื่อลดการย่อยสลายแบบออกซิเดชันอย่างมีประสิทธิภาพ
2.2 สารกักเก็บเยื่อกระดาษและ-กาวกระดาษที่ละลายน้ำได้
ในการผลิตกระดาษจากเยื่อไม้ มักเติมสารตัวเติมเพื่อทำให้กระดาษเป็นสีขาวและไม่{0}}สะท้อนแสง อย่างไรก็ตาม สัดส่วนของสารตัวเติมและเส้นใยละเอียดจำนวนมากจะสูญหายไปในระหว่างการผลิตกระดาษ หากเติมฟิลเลอร์ 0.5% ต่อตันของเส้นใยแห้ง... โพลีเอทิลีนออกไซด์ (PEO) ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง 0.25–0.05 กก. สามารถลดการสูญเสียฟิลเลอร์และเส้นใยละเอียดได้อย่างมาก เรซิน PEO ยังแสดงให้เห็นถึงผลเสริมฤทธิ์กันต่อสารตกตะกอนที่ใช้กันทั่วไป ซึ่งไม่เพียงปรับปรุงอัตราการกักเก็บของสารตัวเติม เม็ดสี และเส้นใยเท่านั้น แต่ยังเพิ่มอัตราการทำให้แห้งอีกด้วย
PEO มีความสามารถในการละลายน้ำได้ดีเยี่ยม สารละลายที่เป็นน้ำมีความหนืดสูง ซึ่งจะหายไปหลังจากการทำให้แห้ง ทำให้เหมาะสำหรับการกำหนดสูตรกาวที่ละลายน้ำได้- ในอุตสาหกรรมกระดาษ PEO ถูกใช้เป็นกาวระหว่างการม้วนกระดาษ ทำให้ม้วนกระดาษเปิดออกได้โดยไม่ทำให้กระดาษขาด น้ำหนักโมเลกุลของ PEO ที่ใช้ควรอยู่ระหว่าง 300,000 ถึง 600,000 โดยมีการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่กว้างพอสมควร
2.4 สารเพิ่มความหนา
โพลีเอทิลีนออกไซด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (PEO) มีความสามารถในการทำให้หนาขึ้นได้ สามารถทำให้สารละลายข้นขึ้นได้ที่ความเข้มข้นต่ำมาก และทนทานต่อกรดและด่าง การเพิ่ม PEO ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงจำนวนเล็กน้อยลงในสารละลายผงซักฟอกจะช่วยเพิ่มความหนืดของสารทำความสะอาดได้อย่างมาก และควบคุมความสามารถในการไหลให้เหมาะสมกับการใช้งานต่างๆ ตัวอย่างเช่น เมื่อทำความสะอาดพื้นผิวแนวตั้ง สารทำความสะอาดที่หนาขึ้นสามารถเพิ่มเวลาสัมผัสระหว่างสารทำความสะอาดและพื้นผิวที่กำลังทำความสะอาด ซึ่งจะช่วยปรับปรุงผลการทำความสะอาด การเติม PEO ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงจำนวนเล็กน้อยลงในกรดไฮโดรคลอริกและสารละลายกรดซัลฟิวริกจะทำให้สารละลายเหล่านี้ข้นขึ้น ทำให้ขนส่งและใช้งานได้ง่ายขึ้น
