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聚醚的结构对聚醚类产品应用性能的影响

来源:石家庄市海森化工有限公司  日期:2018-11-19 08:38:55  属于:产品技术
文章摘要: 聚醚的结构对聚醚类产品应用性能的影响. 聚醚是指含有环氧结构的化合物经开环与含有活泼氢的有机化合物发生聚合反应,生成分子主链中含有醚键的高分子聚合物。其中,含有环氧结构的化合物通常是环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)、环氧丁烷(BO)、四氢呋喃(THF)等。其中,含有活泼氢的有机化合物称为起始剂。
聚醚的结构对聚醚类产品应用性能的影响
01 聚醚的定义

聚醚是指含有环氧结构的化合物经开环与含有活泼氢的有机化合物发生聚合反应,生成分子主链中含有醚键的高分子聚合物。其中,含有环氧结构的化合物通常是环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)、环氧丁烷(BO)、四氢呋喃(THF)等。其中,含有活泼氢的有机化合物称为起始剂。

02 聚醚的分类

聚醚的单体为环氧烷,环氧烷单体之间能够发生聚合反应,按单体种类和聚合条件的不同,可以发生嵌段共聚或无规共聚,得到嵌段聚醚或无规聚醚。

嵌段聚醚是环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)分别形成均聚长链段并在主链上间隔排列的聚醚。按照嵌段顺序的不同可以分为EPE型或PEP型。

无规聚醚是环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)在分子链上无规排列,两种单体在主链上呈随机分布,没有一种单体能在分子链上形成单独的较长链段。
聚醚的应用
聚醚型非离子表面活性剂是一类非常重要的表面活性剂,具有优良的表面活性和灵活的HLB值的可调节性,因而在食品、药物、化妆品、纤维及其相关工业中有着广泛的用途,常用作润滑剂、洗涤剂、乳化剂、分散剂、消泡剂等。

01 嵌段聚醚的应用

环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)嵌段共聚物是高分子聚醚型表面活性剂。分子中聚氧乙烯基部分是亲水基,聚氧丙烯基部分因带有甲基而具憎水性故为疏水基。其性能随相对分子质量以及EO和PO混合比例的不同而不同,结构有着丰富的可设计性。

近年来,嵌段聚醚广泛地应用到增溶、萃取、生化分离、药物缓释、组织工程、介孔材料以及医药和化妆品等方面,主要有表面活性剂复配、嵌段聚醚的功能化、生化分离、界面吸附这几个应用领域。

02 无规聚醚的应用

在环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)的无规共聚物中,其中的聚氧乙烯链段可使产物具有水溶性,而聚氧丙烯链段则使产物在常温下能保持液态。无规聚醚具有逆溶的性质(即其水溶液温度升高至某一点时,出现相分界,形成油、水两相;溶液温度降低至某一点时,相界面消失,油相又再溶于水相中,形成均一的聚醚水溶液)。

无规聚醚的应用范围包括刹车油、淬火剂、脱模剂、消泡剂以及用于织物、压缩机和橡胶加工诸方面的润滑剂等。其中,应用较广的是在高速纺油剂中。它具有在加热器上低残留、高速纺摩擦加捻时低白粉量、优良耐磨性以及温度变化时其粘度影响小等特点,成为油剂配方中的主要成份。
聚醚的结构和性能之间的关系
聚醚的结构主要包括五大核心要素:起始剂、环氧乙烷(EO)/环氧丙烷(PO)的比例、环氧乙烷(EO)/环氧丙烷(PO)聚合方式、分子量、封端剂。例如:
                    

聚醚的结构对产品应用性能的影响:
                             

01 起始剂

聚醚是具有两亲结构的分子,是由环氧乙烷、环氧丙烷与起始剂在催化剂作用下发生开环加成反应,生成的醚类化合物。聚醚的起始剂对于聚醚的应用尤为重要,,聚醚的起始剂根据官能度不用通常包括一元醇、多元醇以及胺类物质,一元醇多为正丁醇、异辛醇、十二醇、异构十三醇、十八醇等,多元醇起始剂有丙二醇、乙二醇等二元醇,甘油、三羟甲基丙烷等三元醇及季戊四醇、木糖醇、山梨醇、蔗糖等多元醇;胺类起始剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙醇胺以及多乙烯多胺等。

不同的起始剂应用不一样,当用一元醇作为起始剂时,得到一元醇聚醚,部分一元醇聚醚可用作高速纺化油剂主要组分,如丁醇聚醚、C8~C18醇聚醚、C11-C13异构聚醚等;烯丙醇作为起始剂的聚醚一般不会单独使用,一般用来改性含氢硅油。当用二元醇做起始剂时,得倒二元醇聚醚,嵌段结构的二元醇聚醚是一种高分子表面活性剂,常用作乳化剂、洗涤剂、破乳剂等。由多元醇或多元胺作起始剂的聚醚可用于洗涤、破乳剂聚氨酯的合成等。

02 环氧乙烷(EO)/环氧丙烷(PO)的比例

环氧乙烷(EO)/环氧丙烷(PO)的比例对于聚醚的性能影响也非常大,EO含量高,亲水性强,PO含量高,亲油性强。由于EO比例的影响,作为消泡剂的聚醚,EO含量一般不会超过15%。一般来说,可以根据产品的需求对聚醚中EO/PO的比例进行设计。

03 环氧乙烷/环氧丙烷聚合方式

根据投加环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)方式的不同,聚醚一般分为嵌段聚醚和无规聚醚。

嵌段聚醚和无规聚醚之间的区别在于:

(1)嵌段聚醚的渗透性能远好于相应的各种无规聚醚;

(2)嵌段聚醚的浊点明显低于无规聚醚。在嵌段聚醚中,EO和PO的排列较为整齐,使分子间作用力加大,在水溶液中摆脱水的“拉力”的能力变强,从而浊点降低;

(3)嵌段聚醚在高温(210℃)下的热失重率高于无规聚醚。这是由于嵌段聚醚中PO链段上甲基的存在造成的.甲基的存在使得分子内空间位阻增加,分子的热稳定性降低;

(4)嵌段聚醚的粘度明显高于无规聚醚.嵌段聚醚中,EO和PO的整齐排列,造成了分子力的增大,提高了聚醚的粘度,这和嵌段对浊点的影响是一致的。

嵌段聚醚的这些特殊性说明,EO和PO的各种排列方式均影响无规聚醚的性能,这种变化当走向尽头,即从无规变成了嵌段时,其性能也就发生了质的变化。例如渗透性能,对无规聚醚而言,EO封端不利渗透,PO封端可以改善渗透。但当变成嵌段时,即使把所有的EO全部放在尾端,其渗透也远远好于所有无规聚醚(包括PO封端的无规聚醚)。利用嵌段聚醚的这些特点,可以合成许多具有特殊性能的助剂,如现在用于生产实践的渗透剂、消泡剂等。

04 分子量

聚醚的分子量和起始剂相关性比较大,不同官能度的起始剂能做到的聚醚的分子量不一样,对于其应用也不一样。例如一元醇起始的聚醚分子量一般不超过2000。

05 封端剂

聚醚除去以EO或者PO封端之外,有些时候为了使聚醚具备某种特殊性能,还会对聚醚进行封端,封端剂不同,其产品的粘度、表面张力均不一样,常见的封端剂有长链脂肪酸以及丁醇等。
聚醚的结构对聚醚类产品应用性能的影响
综上所述,聚醚的结构对产品的应用性能影响非常大,所以说,聚醚的结构无论对于聚醚的合成还是聚醚相关牌号的推荐都非常关键。

 

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