고분자량 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)는 수용성이 좋고 독성이 낮으며 가공 및 성형이 용이하여 널리 사용되는 고분자 화합물입니다. 수용성 필름, 섬유 사이징제, 증점제, 응집제, 윤활제, 분산제, 수성 항력 감소제, 화장품 첨가제, 정전기 방지제 등으로 사용할 수 있습니다. 폴리에틸렌 옥사이드의 합성은 일반적으로 배치 반응을 채택하며 핵심은 촉매에 있습니다. 1960년대부터 다양한 촉매가 연구되고 확립되었다. 보다 성공적인 시스템에는 유기아연-폴리올-모놀, 알콕시알루미늄-물-아세틸아세톤, 알킬알루미늄-물-아세틸아세톤, 알킬알루미늄-물-아세틸아세톤 아연, 희토류 화합물-알킬알루미늄-물 등이 포함됩니다.
1 폴리에틸렌옥사이드의 합성
불균일촉매에서의 에틸렌옥사이드의 중합반응은 배위음이온 중합반응으로 그 메커니즘에 대해서는 서로 다른 의견이 있다[3]. Markova는 적외선 분광법을 사용하여 산화물 및 수산화물 표면에서 산화에틸렌의 반응을 연구하여 4{2}}단계 중합 공정을 제안했습니다. (1) 산화에틸렌 단량체가 촉매 표면에 흡착됩니다(물리적 흡착). (2) 고리-개방은 탄소-산소 결합을 끊어서 발생합니다. (3) 고분자가 점차적으로 형성되어 촉매 표면에 흡착된다(화학흡착). (4) 중합체 사슬이 성장한다.
Koher, Osgan 등은 중합 공정을 3{0}}단계 공정으로 간주했습니다(그림 1 참조).
(1) 단량체와 촉매는 리간드를 형성합니다(Ⅰ→←Ⅱ).
(2) 배위된 단량체는 회전하면서 전하 이동(Ⅱ→Ⅲ)을 겪는다.
(3) 전자의 무게가 증가하면 사슬성장이 일어난다(III→IV).
많은 촉매 시스템이 보고되었지만 산업적 가치를 지닌 시스템은 거의 없습니다. 다음 섹션에서는 보다 일반적인 촉매 시스템 중 일부를 소개합니다.. 1.1 유기아연-폴리올-모놀 시스템
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 >10시간 동안 전환율은 95% 이상에 도달할 수 있으며 비점도(etasp/C, 여기서 etasp는 비점도, C는 용액 농도, 30도에서 0.1% 수용액으로 측정)는 2.26m³/kg에 도달합니다.
이 시스템의 유기아연 화합물은 일반적으로 디메틸 아연, 디에틸 아연, 디{0}}n-프로필 아연, 에틸에톡시 아연 등입니다. -OH 또는 -SH 그룹을 포함하는 다관능성 화합물은 일반적으로 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 모노티오글리콜, 에틸렌디티올, 레조르시놀 등이며, 1가 알코올은 탄소 원자 수가 60개 미만이어야 합니다.
또한, 실험을 통해 상기 촉매계의 활성이 유기아연을 다가알코올, 물, 또는 1가알코올 단독으로 에폭시 중합촉매로 반응시켜 얻은 생성물보다 훨씬 우수한 것으로 나타났다.
2 폴리에틸렌옥사이드의 응용
폴리에틸렌옥사이드는 백색 분말입니다. 특별한 냄새가 없습니다. 생물학적 테스트 결과 독성이 낮은 것으로 나타났습니다. PEO는 물에 완전히 용해되며 일부 유기 용매에 용해됩니다. 부드러움과 열가소성을 가지고 있습니다. 연화점은 65-67도입니다. 취화점은 -50도이다. 연화점 이상의 온도로 가열하면 다양한 형태와 필름으로 가공이 가능합니다. 박테리아 침식에 대한 저항성이 높고 부패하지 않으며 대기 중 흡습성이 낮습니다. 고분자량 PEO에는 응집 효과도 있습니다. 다른 수지와 혼화성이 좋습니다[1]. 고유점도[θ]와 폴리에틸렌옥사이드 용액의 분자량 사이의 관계는 Mark-Houwink를 따릅니다. 관계: [θ]=KM2
여기서 K와 a는 주어진 매체에서 상수입니다.
PEO는 화학적 안정성이 뛰어나 산과 알칼리 모두에 내성이 있습니다. 분자 구조에는 화학적 활성기가 부족하기 때문에 가혹한 조건에서 분해되는 것 외에는 다른 화학 반응이 어렵습니다. 그러나 폴리머 사슬의 에테르 산소 원자에 있는 공유 전자쌍으로 인해 수소 결합을 형성하는 경향이 강하고 다양한 저-분자-중량 유기 화합물, 유기 폴리머 및 특정 무기 전해질과 결합된 복합체를 형성할 수 있습니다. 고체 PEO이든 PEO 수용액이든 보관 시간이 길어지면 분자량이 감소합니다. 이는 주로 산화 분해로 인한 것입니다. 미량의 염소, 과산화물, 과망간산염, 과황산염 또는 전이 금속 이온(Gu⁻, Cu²⁺, Cu⁻, Fe1⁺ 및 1²⁺)이 모두 산화 분해를 가속화할 수 있습니다. 일반적으로 부틸화 하이드록시톨루엔, 5%~10%(w) 무수 이소프로판올, 에탄올 및 에틸렌 글리콜과 같은 안정제를 첨가하여 산화 분해를 효과적으로 줄입니다.
2.2 펄프 충전제 유지제 및 수용성-종이 접착제
목재 펄프 제지에서는 종이를 흰색으로 만들고 반사되지 않게 만들기 위해 필러를 첨가하는 경우가 많습니다.- 그러나 제지 과정에서 상당량의 충진재와 미세한 섬유가 손실됩니다. 건조 섬유 1톤당 충전재를 0.5% 첨가하면... 0.25~0.05kg의 고분자량 폴리에틸렌옥사이드(PEO)는 충전재와 미세섬유의 손실을 크게 줄일 수 있습니다. 또한 PEO 수지는 일반적으로 사용되는 응집제와 시너지 효과를 나타내어 충전재, 안료, 섬유의 유지율을 향상시킬 뿐만 아니라 건조율도 높여줍니다.
PEO는 수용성이 우수합니다. 수용액은 점도가 높아 건조 후 사라지므로 수용성 접착제 제조에 적합합니다. 제지 산업에서 PEO는 종이를 감는 동안 접착제로 사용되어 종이를 찢지 않고 종이 롤을 열 수 있게 해줍니다. 사용되는 PEO의 분자량은 이상적으로 300,000에서 600,000 사이여야 하며, 합리적으로 넓은 분자량 분포를 가져야 합니다.
2.4 증점제
고분자량 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)는 강한 농축 능력을 가지고 있습니다. 매우 낮은 농도에서도 용액을 농축할 수 있으며 산과 알칼리에 대한 내성이 있습니다. 세제 용액에 소량의 고분자량 PEO를 첨가하면 세척제의 점도를 크게 높이고 다양한 용도에 맞게 흐름성을 제어할 수 있습니다. 예를 들어, 수직 표면을 청소할 때 세제의 농도가 진할수록 세제와 청소할 표면 사이의 접촉 시간이 길어져 청소 효과가 향상될 수 있습니다. 염산 및 황산 용액에 소량의 고분자량 PEO를 첨가하면 이러한 용액을 걸쭉하게 만들어 운반 및 사용이 더 쉬워집니다.
