高分子量ポリエチレンオキシド (PEO) は、水溶性が良く、毒性が低く、加工や成形が容易なことから、広く使用されているポリマー化合物です。水溶性フィルム、繊維サイズ剤、増粘剤、凝集剤、潤滑剤、分散剤、水性抵抗低減剤、化粧品添加剤、帯電防止剤などとして使用できます。ポリエチレンオキシドの合成は一般にバッチ反応が採用されており、その鍵は触媒にあります。 1960年代以来、さまざまな触媒が研究され、確立されてきました。より成功したシステムには、有機亜鉛-ポリオール-モノオール、アルコキシアルミニウム-水-アセチルアセトン、アルキルアルミニウム-水-アセチルアセトン、アルキルアルミニウム-水-アセチルアセトン亜鉛、希土類化合物-アルキルアルミニウム-水、など
1 ポリエチレンオキシドの合成
不均一系触媒上でのエチレンオキシドの重合反応は配位アニオン重合反応であり、その機構については諸説ある[3]。マルコバは、赤外分光法を使用して酸化物および水酸化物表面でのエチレンオキシドの反応を研究し、4 段階の重合プロセスを示唆しました。(1) エチレンオキシドモノマーが触媒表面に吸着します (物理吸着)。 (2) 炭素-結合を切断することによって開環が起こります。 （３）ポリマーが徐々に形成され、触媒表面に吸着される（化学吸着）。 (4) ポリマー鎖が成長します。
Koher 氏や Osgan 氏らは、重合プロセスを 3 段階のプロセスであると考えました（図 1 を参照）。{0}
(1) モノマーと触媒が配位子を形成する(Ⅰ→←Ⅱ)。
(2) 配位モノマーが回転し、電荷移動（Ⅱ→Ⅲ）を起こす。
(3) 電子量の増加により鎖の成長が起こります（Ⅲ→Ⅳ）。
多くの触媒系が報告されていますが、工業的価値のあるものはほとんどありません。次のセクションでは、より一般的な触媒システムのいくつかを紹介します. 1.1有機亜鉛-ポリオール-モノール システム
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 時間後、変換率は 95% 以上に達し、比粘度 (ηsp/C、ここで ηsp は比粘度、C は溶液濃度、30 度で 0.1% 水溶液として測定) は 2.26 m3/kg に達します。
この系の有機亜鉛化合物は一般に、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジ-n-プロピル亜鉛、エチルエトキシ亜鉛などです。 -OH または -SH 基を含む多官能性化合物は一般に、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、モノチオグリコール、エチレンジチオール、レゾルシノールなどであり、一価アルコールの炭素原子数は 60 未満である必要があります。
実験はまた、上記の触媒系の活性が、有機亜鉛をエポキシド重合触媒として多価アルコール、水、または一価アルコール単独と反応させることによって得られる生成物の活性よりもはるかに優れていることを示している。
2 ポリエチレンオキサイドの用途
ポリエチレンオキシドは白い粉末です。特別な臭いはありません。生物学的検査により、毒性が低いことが示されています。 PEO は水に完全に溶け、一部の有機溶媒にも溶けます。柔軟性と熱可塑性を持っています。軟化点は65-67度です。脆化点は-50度です。軟化点以上の温度に加熱すると、さまざまな形状やフィルムに加工できます。バクテリアによる浸食に対する耐性が高く、腐らず、大気中での吸湿性が低い。高分子量PEOには凝集効果もあります。他の樹脂との混和性が良好です [1]。ポリエチレンオキシド溶液の極限粘度[η]と分子量の関係はMark-Houwinkに準拠します。関係: [η]=KM2
ここで、K と a は特定の媒体における定数です。
PEOは化学的安定性に優れ、酸にもアルカリにも耐性があります。分子構造に化学活性基を持たないため、過酷な条件下での分解以外の化学反応が起こりにくい。しかし、ポリマー鎖のエーテル酸素原子には電子対が共有されているため、水素結合を形成する傾向が強く、さまざまな低分子有機化合物、有機ポリマー、特定の無機電解質と会合錯体を形成する可能性があります。--固体の PEO であっても、PEO の水溶液であっても、長期保存すると分子量が減少します。これは主に酸化劣化によるものです。微量の塩素、過酸化物、過マンガン酸塩、過硫酸塩、または遷移金属イオン (Gu⁻、Cu²⁺、Cu⁻、Fe¹⁺、¹²⁺) が存在すると、酸化劣化が促進される可能性があります。通常、酸化分解を効果的に軽減するために、ブチル化ヒドロキシトルエン、5% ～ 10% (w) 無水イソプロパノール、エタノール、エチレングリコールなどの安定剤が添加されます。
2.2 パルプ充填剤保持剤と水溶性紙接着剤-
木材パルプ製紙では、紙を白く無反射にするために充填剤が添加されることがよくあります。-しかし、紙製造中にかなりの割合の充填剤と微細繊維が失われます。乾燥繊維 1 トンあたり 0.5% のフィラーを添加すると... 0.25 ～ 0.05 kg の高分子量ポリエチレンオキシド (PEO) により、フィラーと微細繊維の損失を大幅に減らすことができます。 PEO樹脂は一般的に使用される凝集剤との相乗効果も示し、充填剤、顔料、繊維の保持率を向上させるだけでなく、乾燥速度も向上します。
PEOは水溶性に優れています。その水溶液は粘度が高く、乾燥すると粘度がなくなるため、水溶性接着剤の配合に適しています。-。製紙業界では、PEO は紙を巻き取る際の接着剤として使用されており、紙を破らずにロール紙を開けることができます。使用する PEO の分子量は、理想的には 300,000 ～ 600,000 であり、適度に広い分子量分布を持つ必要があります。
2.4 増粘剤
高分子量ポリエチレンオキシド (PEO) は強力な増粘能力を持っています。非常に低濃度で溶液を濃くすることができ、酸やアルカリに対して耐性があります。洗剤溶液に少量の高分子量 PEO を添加すると、洗浄剤の粘度が大幅に増加し、さまざまな用途に合わせて流動性を制御できます。たとえば、垂直面を洗浄する場合、洗浄剤を厚くすると、洗浄剤と洗浄対象の表面との接触時間が長くなり、洗浄効果が向上します。少量の高分子量 PEO を塩酸および硫酸溶液に添加すると、これらの溶液が濃くなり、輸送や使用が容易になります。
