Kõrge molekulmassiga polüetüleenoksiid (PEO) on laialdaselt kasutatav polümeerühend, millel on hea vees lahustuvus, madal toksilisus ning lihtne töödelda ja vormida. Seda saab kasutada vees -lahustuva kile, tekstiili liimimisainena, paksendajana, flokulandina, määrdeainena, dispergeeriva vahendina, veepõhise takistuse vähendamise vahendina, kosmeetilise lisandina, antistaatilise ainena jne. Polüetüleenoksiidi süntees toimub üldiselt partiireaktsioonina ja võti peitub katalüsaatoris. Alates 1960. aastatest on uuritud ja loodud mitmesuguseid katalüsaatoreid. Edukamad süsteemid on järgmised: tsinkorgaaniline -polüool-monool, alkoksüalumiinium-vesi-atsetüülatsetoon, alküülalumiinium-vesi-atsetüülatsetoon, alküülalumiinium-vesi-atsetüülatsetoon-atsetüülatsetoon{1}{tsink, haruldane muldmuld 5}{{1}4} jne.
1 Polüetüleenoksiidi süntees
Etüleenoksiidi polümerisatsioonireaktsioon heterogeensel katalüsaatoril on koordinatsioonianioonne polümerisatsioonireaktsioon ja selle mehhanismi kohta on erinevaid arvamusi [3]. Markova uuris etüleenoksiidi reaktsiooni oksiid- ja hüdroksiidpindadel infrapunaspektroskoopia abil, soovitades nelja-etapilise polümerisatsiooni protsessi: (1) etüleenoksiidi monomeerid adsorbeeruvad katalüsaatori pinnale (füüsikaline adsorptsioon); (2) tsükli -avamine toimub süsinik-hapniksidemete katkemisel; (3) polümeer moodustub järk-järgult ja adsorbeerub katalüsaatori pinnale (kemisorptsioon); ja (4) polümeeri ahel kasvab.
Koher, Osgan ja teised pidasid polümerisatsiooniprotsessi kolmeastmeliseks{0}} (vt joonis 1):
(1) Monomeer ja katalüsaator moodustavad ligandid (Ⅰ→←Ⅱ);
(2) Koordineeritud monomeerid pöörlevad ja läbivad laengu nihke (Ⅱ→Ⅲ);
(3) Suurenenud elektronide mass põhjustab ahela kasvu (Ⅲ→Ⅳ).
Teatatud on paljudest katalüsaatorisüsteemidest, kuid vähestel on tööstuslik väärtus. Järgmistes jaotistes tutvustatakse mõningaid levinumaid katalüsaatorisüsteeme. 1.1 Organotsinc-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 tunni pärast võib konversioonimäär ulatuda üle 95% ja eriviskoossus (ηsp/C, kus ηsp on eriviskoossus ja C on lahuse kontsentratsioon, mõõdetuna 0,1% vesilahusena temperatuuril 30 kraadi) jõuab 2,26 m³/kg.
Tsingiorgaanilised ühendid selles süsteemis on üldiselt: dimetüültsink, dietüültsink, di-n-propüültsink, etüületoksütsink jne; polüfunktsionaalsed ühendid, mis sisaldavad -OH- või -SH-rühmi, on üldiselt: etüleenglükool, dietüleenglükool, propüleenglükool, 1,4-butaandiool, monotioglükool, etüleenditiool, resortsinool jne ning ühehüdroksüülses alkoholis peab olema vähem kui 60 süsinikuaatomit.
Katsed näitavad ka, et ülaltoodud katalüsaatorisüsteemi aktiivsus on palju parem kui toodetel, mis on saadud tsingiorgaanilise reageerimise teel mitmehüdroksüülsete alkoholide, vee või monohüdroksüülsete alkoholidega üksi epoksiidi polümerisatsiooni katalüsaatoritena.
2 Polüetüleenoksiidi rakendused
Polüetüleenoksiid on valge pulber. Sellel pole erilist lõhna. Bioloogilised testid näitavad, et sellel on madal toksilisus. PEO lahustub täielikult vees ja lahustub mõnes orgaanilises lahustis. Sellel on pehmus ja termoplastsus. Pehmenemistemperatuur on 65-67 kraadi. Hapruspunkt on -50 kraadi. Kui seda kuumutatakse pehmenemistemperatuurist kõrgema temperatuurini, saab seda töödelda mitmesugusteks kujunditeks ja kiledeks. Sellel on kõrge vastupidavus bakteriaalsele erosioonile, see ei mädane ja atmosfääris on madal hügroskoopsus. Kõrge molekulmassiga PEO omab ka flokulatsiooniefekti. See seguneb hästi teiste vaikudega [1]. Polüetüleenoksiidi lahuse sisemise viskoossuse [η] ja molekulmassi vaheline seos vastab Mark-Houwinkile. Seos: [η]=KM2
Kus K ja a on konstandid antud keskkonnas.
PEO on hea keemilise stabiilsusega, olles vastupidav nii hapetele kui ka leelistele. Kuna selle molekulaarstruktuuris puuduvad keemiliselt aktiivsed rühmad, on raske läbida muid keemilisi reaktsioone, välja arvatud lagunemine karmides tingimustes. Kuid polümeeri ahela eetri hapnikuaatomite jagatud elektronpaaride tõttu on sellel tugev kalduvus moodustada vesiniksidemeid ja see võib moodustada seotud komplekse mitmesuguste madala -molekulaarsete- orgaaniliste ühendite, orgaaniliste polümeeride ja teatud anorgaaniliste elektrolüütidega. Olenemata sellest, kas tegemist on tahke PEO-ga või PEO vesilahusega, molekulmass väheneb pikema säilitusajaga. See on peamiselt tingitud oksüdatiivsest lagunemisest. Kloori, peroksiidide, permanganaatide, persulfaatide või siirdemetalliioonide (Gu⁻, Cu²+, Cu⁻, Fe¹⁺ ja 12⁺) olemasolu võib kõik kiirendada oksüdatiivset lagunemist. Tavaliselt lisatakse oksüdatiivse lagunemise tõhusaks vähendamiseks stabilisaatoreid, nagu butüülhüdroksütolueen, 5–10 massiprotsenti veevaba isopropanooli, etanooli ja etüleenglükooli.
2.2 Tselluloosi täiteaine hoidmisained ja vees{1}}lahustuvad paberiliimid
Puitmassist paberi valmistamisel lisatakse sageli täiteaineid, et muuta paber valgeks ja mittepeegeldavaks-. Siiski läheb paberi valmistamisel kaotsi märkimisväärne osa täiteaineid ja peenkiude. Kui ühe tonni kuiva kiu kohta lisada 0,5% täiteainet... Kõrge molekulmassiga polüetüleenoksiid (PEO) 0,25–0,05 kg võib oluliselt vähendada täiteainete ja peenkiudude kadu. PEO vaigul on ka sünergistlik toime tavaliselt kasutatavatele flokulantidele, parandades mitte ainult täiteainete, pigmentide ja kiudude peetumiskiirust, vaid suurendades ka kuivamiskiirust.
PEO-l on suurepärane vees lahustuvus. Selle vesilahusel on kõrge viskoossus, mis kaob pärast kuivamist, mistõttu sobib see vees{1}}lahustuvate liimide valmistamiseks. Paberitööstuses kasutatakse PEO-d liimina paberi kerimisel, mis võimaldab paberirulli avada ilma paberit rebimata. Kasutatava PEO molekulmass peaks ideaaljuhul jääma vahemikku 300 000 kuni 600 000, kusjuures molekulmassi jaotus on piisavalt lai.
2.4 Paksendaja
Kõrgmolekulaarsel polüetüleenoksiidil (PEO) on tugev paksenemisvõime; see võib paksendada lahuseid väga madalatel kontsentratsioonidel ning on hapete ja leeliste suhtes vastupidav. Väikese koguse suure molekulmassiga PEO lisamine pesuainelahustele võib oluliselt suurendada puhastusaine viskoossust ja kontrollida selle voolavust, et see sobiks erinevate rakendustega. Näiteks vertikaalsete pindade puhastamisel võib paksem puhastusvahend suurendada puhastusaine ja puhastatava pinna kokkupuuteaega, parandades seeläbi puhastusefekti. Väikese koguse suure molekulmassiga PEO lisamine vesinikkloriidhappe ja väävelhappe lahustele võib neid lahuseid paksendada, muutes nende transportimise ja kasutamise lihtsamaks
