Полиэтиленоксиды

Химические и физические характеристики

Полиэтиленоксиды (ПЭО) – полимеры окиси этилена, полимеры и олигомеры. Молекулярная масса изменяется в широком интервале от 10² до 10⁷. В зависимости от молекулярной массы это могут быть бесцветные жидкости, воскообразные продукты или твердые продукты^[2]. При молекулярной массе от 100 до 400 – бесцветные или желтоватые жидкости. При молекулярной массе от 600 – белые плотные воскообразные вещества^[3].

ПЭО кристаллизуются в моноклинной ячейке, включающей четыре цепи, конформация – спираль 7₂^[2].

Полиэтиленоксиды (ПЭО) растворимы в воде и в большинстве органических растворителей, в том числе в парафиновых углеводородах. Растворимость в воде сохраняется до самых высоких молекулярных масс^[2].

Физические свойства:

• плотность при 20 ºС:
  • полностью аморфного ПЭО – 1,12 г/см³;
  • полностью кристаллического ПЭО – 1,33 г/см³;
• температура стеклования – 60ºС;
• температура плавления – 339 ºС;
• степень кристалличности – 92% – 95%^[2].

Полиэтиленоксиды (ПЭО) склонны к различным видам деструкции: термической, окислительной, химической^[2].

Термодеструкция при температурах 320ºC– 370ºC приводит к образованию формальдегида, этанола, углекислоты (СО₂) и воды, окиси этилена в продуктах не наблюдается^[2].

Основные продукты окислительной деструкции: вода, формальдегид, углекислота (CO₂). Разрыв цепи идет достаточно интенсивно и при комнатной температуре. Окислительная деструкция протекает и в растворах. Она сильно ускоряется ионами Fe³⁺ и Cr^3+, особенно на свету. Окислительную деструкцию возможно сильно замедлить добавками обычных антиоксидантов (фенолов, аминов)^[2].

Полиэтиленоксиды (ПЭО) деструктируют под действием перекиси водорода, хлора, брома, радикальных инициаторов, озона. Полимеры с молекулярной массой 10⁶–10⁷ разрушаются уже при высокоскоростном перемешивании растворов (по радикальному механизму). При γ-облучении одновременно с деструкцией идет образование сшитого геля^[2].

По физико-механическим свойствам и сферам применения ПЭО делят на две группы:

• полиэтиленгликоли (карбовакс) – низкомолекулярные полимеры с гидроксильными концевыми группами («Полиэтиленгликоль-1500» и «Полиэтиленгликоль-400»);
• высокомолекулярные полимеры окиси этилена (полиокс) – водорастворимые термопластичные полимеры с высокой степенью кристалличности и хорошими механическим свойствами^[2].

КАРБОВАКС

Полиэтиленгликоли (ПЭГ) – жидкие или воскообразные продукты с низкой упругостью пара. Получают под маркой карбовакс (США). Характеризуются следующими параметрами:

• молекулярная масса до 40000;
• вязкость (при 100 ºC) – от 4 до 1000 мм²/с;
• теплота плавления около 170 кДж/кг;
• плотность – 1,12–1,2 г/см^3[2].

ПОЛИОКС

Высокомолекулярные полимеры окиси этилена характеризуются:

• молекулярными массами от 500х10³ до 10х10⁶;
• температурой плавления – 66–68ºC;
• прочностью при растяжении – 130–170 кгс/см²;
• относительным удлинением – 700–1200%^[2].

Высокомолекулярные полимеры окиси этилена выпускают под маркой полиокс (США) и алкокс (Япония) в форме порошка или мелких гранул методом суспензионной полимеризации при температуре 20–50ºC в среде осадителей полимера в присутствии амида и амид-алкоголята Ca, Zn- и Mg-органических соединений^[2].

Полиокс поддается любым методам переработки – литью, экструзии, каландрованию, прессованию. Он способен формировать нити и пленки, обладающие высокой эластичностью и прочностью. Влажность воздуха более 90% приводит к резкому ухудшению прочности полимера^[2].

Полиокс совмещается со многими природными и синтетическими полимерами, а также с рядом пластификаторов. Он устойчив к действию масел и смазок. Высокая кристалличность полиокса является причиной резкой потери прочностных свойств вблизи температуры плавления, но выше этой температуры достаточно велико сопротивление сдвигу^[2].

Вязкость расплава полиокса от температуры зависит слабо и характеризуется резкой зависимостью от скорости сдвига^[2].

Свойством псевдопластичности обладают и водные растворы полиокса даже при низких концентрациях полимера. При высоких концентрациях полиокс образует с водой эластичные гели. Водные растворы полиокса характеризуются наличием верхнего температурного предела растворимости, зависящего от концентрации и молекулярной массы полимера^[2].

Растворимость высокомолекулярных полимеров окиси этилена:

• при комнатной температуре растворим в ацетонитриле, этилен- и метилендихлориде, трихлорэтилене;
• при повышенной температуре – в кетонах, бензоле, метаноле,
• не растворим в парафинах, гликолях, глицерине^[2].