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聚醚的結構會對聚醚類產品應用性能產生哪些影響?

法兰克福outlet2019-12-20 來源:31fabu.com

01 聚醚的定義

聚醚是指含有環氧結構的化合物經開環與含有活潑氫的有機化合物發生聚合反應,生成分子主鏈中含有醚鍵的高分子聚合物。其中,含有環氧結構的化合物通常是環氧乙烷(EO)、環氧丙烷(PO)、環氧丁烷(BO)、四氫呋喃(THF)等。其中,含有活潑氫的有機化合物稱為起始劑。

02 聚醚的分類

聚醚的單體為環氧烷,環氧烷單體之間能夠發生聚合反應,按單體種類和聚合條件的不同,可以發生嵌段共聚或無規共聚,得到嵌段聚醚或無規聚醚。

嵌段聚醚是環氧乙烷(EO)和環氧丙烷(PO)分別形成均聚長鏈段并在主鏈上間隔排列的聚醚。按照嵌段順序的不同可以分為EPE型或PEP型。

無規聚醚是環氧乙烷(EO)和環氧丙烷(PO)在分子鏈上無規排列,兩種單體在主鏈上呈隨機分布,沒有一種單體能在分子鏈上形成單獨的較長鏈段。

二、聚醚的應用


聚醚型非離子表面活性劑是一類非常重要的表面活性劑,具有優良的表面活性和靈活的HLB值的可調節性,因而在食品、藥物、化妝品、纖維及其相關工業中有著廣泛的用途,常用作潤滑劑、洗滌劑、乳化劑、分散劑、消泡劑等。

01 嵌段聚醚的應用

環氧乙烷(EO)和環氧丙烷(PO)嵌段共聚物是高分子聚醚型表面活性劑。分子中聚氧乙烯基部分是親水基,聚氧丙烯基部分因帶有甲基而具憎水性故為疏水基。其性能隨相對分子質量以及EO和PO混合比例的不同而不同,結構有著豐富的可設計性。

近年來,嵌段聚醚廣泛地應用到增溶、萃取、生化分離、藥物緩釋、組織工程、介孔材料以及醫藥和化妝品等方面,主要有表面活性劑復配、嵌段聚醚的功能化、生化分離、界面吸附這幾個應用領域。

02 無規聚醚的應用

在環氧乙烷(EO)和環氧丙烷(PO)的無規共聚物中,其中的聚氧乙烯鏈段可使產物具有水溶性,而聚氧丙烯鏈段則使產物在常溫下能保持液態。無規聚醚具有逆溶的性質(即其水溶液溫度升高至某一點時,出現相分界,形成油、水兩相;溶液溫度降低至某一點時,相界面消失,油相又再溶于水相中,形成均一的聚醚水溶液)。

無規聚醚的應用范圍包括剎車油、淬火劑、脫模劑、消泡劑以及用于織物、壓縮機和橡膠加工諸方面的潤滑劑等。其中,應用較廣的是在高速紡油劑中。它具有在加熱器上低殘留、高速紡摩擦加捻時低白粉量、優良耐磨性以及溫度變化時其粘度影響小等特點,成為油劑配方中的主要成份。

三、聚醚的結構和性能之間的關系


聚醚的結構主要包括五大核心要素:起始劑、環氧乙烷(EO)/環氧丙烷(PO)的比例、環氧乙烷(EO)/環氧丙烷(PO)聚合方式、分子量、封端劑。例如:


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聚醚的結構對產品應用性能的影響:


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01 起始劑

聚醚是具有兩親結構的分子,是由環氧乙烷、環氧丙烷與起始劑在催化劑作用下發生開環加成反應,生成的醚類化合物。聚醚的起始劑對于聚醚的應用尤為重要,,聚醚的起始劑根據官能度不用通常包括一元醇、多元醇以及胺類物質,一元醇多為正丁醇、異辛醇、十二醇、異構十三醇、十八醇等,多元醇起始劑有丙二醇、乙二醇等二元醇,甘油、三羥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;胺類起始劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙醇胺以及多乙烯多胺等。

不同的起始劑應用不一樣,當用一元醇作為起始劑時,得到一元醇聚醚,部分一元醇聚醚可用作高速紡化油劑主要組分,如丁醇聚醚、C8~C18醇聚醚、C11-C13異構聚醚等;烯丙醇作為起始劑的聚醚一般不會單獨使用,一般用來改性含氫硅油。當用二元醇做起始劑時,得倒二元醇聚醚,嵌段結構的二元醇聚醚是一種高分子表面活性劑,常用作乳化劑、洗滌劑、破乳劑等。由多元醇或多元胺作起始劑的聚醚可用于洗滌、破乳劑聚氨酯的合成等。

02 環氧乙烷(EO)/環氧丙烷(PO)的比例

環氧乙烷(EO)/環氧丙烷(PO)的比例對于聚醚的性能影響也非常大,EO含量高,親水性強,PO含量高,親油性強。由于EO比例的影響,作為消泡劑的聚醚,EO含量一般不會超過15%。一般來說,可以根據產品的需求對聚醚中EO/PO的比例進行設計。

03 環氧乙烷/環氧丙烷聚合方式

根據投加環氧乙烷(EO)和環氧丙烷(PO)方式的不同,聚醚一般分為嵌段聚醚和無規聚醚。

嵌段聚醚和無規聚醚之間的區別在于:

(1)嵌段聚醚的滲透性能遠好于相應的各種無規聚醚;

(2)嵌段聚醚的濁點明顯低于無規聚醚。在嵌段聚醚中,EO和PO的排列較為整齊,使分子間作用力加大,在水溶液中擺脫水的“拉力”的能力變強,從而濁點降低;

(3)嵌段聚醚在高溫(210℃)下的熱失重率高于無規聚醚。這是由于嵌段聚醚中PO鏈段上甲基的存在造成的.甲基的存在使得分子內空間位阻增加,分子的熱穩定性降低;

(4)嵌段聚醚的粘度明顯高于無規聚醚.嵌段聚醚中,EO和PO的整齊排列,造成了分子力的增大,提高了聚醚的粘度,這和嵌段對濁點的影響是一致的。

嵌段聚醚的這些特殊性說明,EO和PO的各種排列方式均影響無規聚醚的性能,這種變化當走向盡頭,即從無規變成了嵌段時,其性能也就發生了質的變化。例如滲透性能,對無規聚醚而言,EO封端不利滲透,PO封端可以改善滲透。但當變成嵌段時,即使把所有的EO全部放在尾端,其滲透也遠遠好于所有無規聚醚(包括PO封端的無規聚醚)。利用嵌段聚醚的這些特點,可以合成許多具有特殊性能的助劑,如現在用于生產實踐的滲透劑、消泡劑等。

04 分子量

聚醚的分子量和起始劑相關性比較大,不同官能度的起始劑能做到的聚醚的分子量不一樣,對于其應用也不一樣。例如一元醇起始的聚醚分子量一般不超過2000。

05 封端劑

聚醚除去以EO或者PO封端之外,有些時候為了使聚醚具備某種特殊性能,還會對聚醚進行封端,封端劑不同,其產品的粘度、表面張力均不一樣,常見的封端劑有長鏈脂肪酸以及丁醇等。

綜上所述,聚醚的結構對產品的應用性能影響非常大,所以說,聚醚的結構無論對于聚醚的合成還是聚醚相關牌號的推薦都非常關鍵,那么如何對聚醚的五大要素進行一一解析呢,又如何對混合聚醚進行結構解析呢,下次我們將為大家一一揭秘,敬請期待!

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