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聚乙二醇在各个行业应用详解

发布日期:2017/9/26 17:10:12

聚乙二醇(PEG),也称聚乙二醇醚,英文名:Polyethylene Glycol CAS No. 25322-68-3,化学结构式为HO(CH2CH2O)nH,是以环氧乙烷与水或乙二醇为原料通过逐步加成反应而制备的,其原材料主要来源于石油制品。

随着聚合度的增大,聚乙二醇的物理外观和性质均逐渐发生变化:
相对分子量在200-600者在常温下是液体,相对分子量在600以上者逐渐变为半固体。随着分子量的增大,从无色无臭粘稠液体转变至蜡状固体,其吸湿能力相应降低。具有醇的化学性质,与脂肪酸能发生酯化反应生成酯。可溶于水、乙醇和多种有机溶剂。对热、酸、碱稳定,与许多化学品不起作用。具有良好的吸湿性、黏结性、润滑性。无毒,无刺激。对人畜无害。

聚乙二醇(PEG )具有很强的吸水性,在常温条件下可从空气中吸收水分,液体可与水任意比例混溶,当温度升高后,任何级分的固体聚乙二醇均能与水任意比例互溶,当温度高至水的沸点是,聚合物会沉淀出来,析出温度取决于聚合物的分子量和浓度。聚乙二醇(PEG)属非离子型聚合物,在正常条件下是稳定的,在120℃或更高温度下能与空气中的氧发生氧化作用,用二氧化碳或氮等惰性气体保护,在200~240℃也不发生变化,当升至300℃左右,分子链节发生断裂而降解。

不同分子量聚乙二醇的应用差异

按照聚乙二醇的聚合度划分,其应用基本可以概括为:

(1)、聚乙二醇系列产品可用于药剂。相对分子量较低的聚乙二醇可用作溶剂、助溶剂,分散剂、o/w 型乳化剂和稳定剂,用于制作水泥悬剂、乳剂、注射剂等,也用作水溶性软膏基质和栓剂基质,相对分子量高的固体蜡状聚乙二醇常用于增加低分子量液体PEG的粘度和成固性,以及外偿其他药物;对于水中不易溶解的药物,本品可作固体分散剂的载体,以达到固体分散目的,PEG4000 、PEG6000是良好的包衣材料,亲水抛光材料、膜材和囊材、增塑剂、润滑剂和滴丸基质,用于制备片剂、丸剂、胶囊剂、微囊剂等。

(2)、PEG4000、PEG6000在医药工业中作为赋形剂,用作栓剂、膏剂的制备;造纸工业中用作涂饰剂,增加纸张的光泽和平滑性;在橡胶工业中作为添加剂,增加橡胶制品的润滑性和塑性,减少加工过程中的动力消耗,延长橡胶制品的使用寿命。

(3)、聚乙二醇系列产品可作为酯型表面活性剂的原料。

(4)、PEG-200可作为有机合成的介质及有较高要求的热载体,在日用化学工业中用作保湿剂、无机盐增溶剂、粘度调节剂;在纺织工业中用作柔软剂、抗静电剂;在造纸与农药工业中用作润湿剂。

(5)、PEG-400、PEG-600、PEG-800用作医药及化妆品的基质,橡胶工业与纺织工业的润滑剂和润湿剂。PEG-600 在金属工业中加于电解液可增强研磨效果,增强金属表面的光泽。

(6)、PEG-1000、PEG-1500在医药、纺织、化妆品工业中用作基质或润滑剂、柔软剂;在涂料工业中用作分散剂,改进树脂的水分散性、柔韧性,用量为 10-30% ;油墨中可提高染料的溶解能力,降低其挥发性,在蜡纸和印台油墨中尤其适用,也可在圆珠笔油墨中作调节油墨粘稠度用;在橡胶工业中作分散剂,促进硫化作用,用作炭黑充填料的分散剂。

(7)、PEG-2000、PEG-3000用作金属加工铸模剂,金属拉丝、冲压或成型的润滑剂及切削液,研磨冷却润滑抛光剂、焊接剂等;在造纸工业中用作润滑剂等,也用作热熔粘合剂,以增加快速的再润湿能力。

(8)、PEG-4000、PEG-6000在医药、化妆品工业生产中用作基质,起调节粘度、熔点的作用;在橡胶、金属加工工业中用作润滑剂、冷却剂,在农药、颜料工业生产中用作分散剂、乳化剂;在纺织工业中用作抗静电剂、润滑剂等。

(9)、PEG8000在医药、化妆品工业生产中用作基质,起调节粘度、熔点的作用;在橡胶、金属加工工业中用作润滑剂、冷却剂,在农药、颜料工业生产中用作分散剂、乳化剂;在纺织工业中用作抗静电剂、润滑剂等。

聚乙二醇的下游消费领域

聚乙二醇按照纯度差异可分为医药级,化妆品级,食品级和工业级等几种系列,同时这也指明了聚乙二醇通常的应用领域。用途:聚乙二醇被广泛应用于食品、制药、饲料、个人护理品、化学等行业的生产。在医药、化妆品工业生产中用作基质,起调节粘度、熔点的作用,用来制药膏和药物等;在橡胶、金属加工工业中用作润滑剂、冷却剂,增强研磨效果,增强金属表面的光泽;在农药、颜料工业生产中用作分散剂、乳化剂;在纺织工业中用作抗静电剂、润滑剂;在造纸与农药工业中用作润湿剂;日用化学工业中用作保湿剂、无机盐增溶剂、粘度调节剂等。

医药方面

聚乙二醇系一种常用药用辅料,世界各国的药典均收载有PEG条目。长期以来,PEG在软(乳)膏剂、栓剂、滴丸剂、硬胶囊、滴眼剂、注射剂、片剂等各种药剂中有着广泛应用。从上个世纪90年代开始,PEG在新型药物制剂中的应用的研究越来越多。

聚乙二醇具有水溶性,对多种药物具有优良的溶解性能。作为一种两亲性聚合物,PEG既可溶于水,又可溶于绝大多数的有机溶剂,且具有生物相容性好、无毒、免疫原性低等特点,可通过肾排出体外,在体内不会有积累。此外,PEG具有一定的化学惰性,但在端羟基进行活化后又易于和蛋白质等物质进行键合,键合后,PEG可将其许多优异性能赋予被修饰的物质。

作为表面修饰材料,聚乙二醇在体循环中的优点还有能防止与血液接触时血小板在材料表面的沉积,有效延长被修饰物在体内的半衰期,提高药物传递效果。药片等固体药物制剂配方中如加入适量大分子PEG可增加打片时药物的流动性,并提高主药的胃内溶解性最终有助于增加生物利用度。故PEG近几年来在医药工业中用途不断扩大。

按照聚合度的不同,PEG的用途有所差异:

1,PEG-400最适合来做软胶囊。由于PEG400

为液体、它具有与各种溶剂的广泛相容性,

是很好的溶剂和增溶剂,被广泛用于液体制剂,如口服液、滴眼液等。当植物油不适合作活性物配料载体时,PEG则是首选材料。这主要是由于PEG稳定、不易变质,含有PEG的针剂被加热到150摄氏度时是很安全、很稳定的。此外还可以同高分子量的PEG混合,混合物具有很好的溶解性和良好的与药物相容性。

2,PEG-1450,3350最适合来做膏剂、栓剂、霜剂。由于较高的水溶性和较宽的熔点范围,PEG1450,3350单独使用或混配可以制出保存时间场和符合药物与物理效果要求的熔点变化范围。使用PEG基质的栓剂比用传统的油脂基质刺激性小。

3,PEG-4000,6000,8000用于片剂、胶囊剂、薄膜衣、滴丸、栓剂等。

由于在制片的过程中,PEG的可塑性和它可提高片剂释放药物的能力,高分子量的PEG(PEG4000、PEG6000、PEG8000)作为制造片剂的粘合剂是很有用途的。PEG可使片剂的表面有光泽而且平滑,同时不易损坏。

此外,少量的高分子量的PEG(PEG4000、PEG6000、PEG8000),可以防止糖衣片剂之间粘接合与药瓶之间粘接。

日用化妆品

聚乙二醇具有增容作用,适用于各种优质化妆品的制造,聚乙二醇硬脂酸合成聚乙二醇双硬脂酸酯系列产品,广泛用于日化行业。

聚乙二醇在化妆品行业可用于无油化妆液、洗发液和头发整理剂,防晒剂、除脚臭气雾剂、皮肤蹈、防腐用软膏、去须膏、粉刺霜、药用皮肤乳液、洗脸用剂、洗面奶和洗脸皂、手用润肤液、唇膏等。在化妆品配方中,添加聚乙二醇,能提高皮肤吸收添加剂的能力。

聚乙二醇(4000~8000)在化妆品配方中作为中性成分,具有优良的水溶性,不挥发性,非油脂性,可获得色泽浅的制品。PEG(聚乙二醇)的稠度随相对分子质量增大而增加,可按不同要求调配适用的产品,在膏霜、浴液、手用膏霜中加入聚乙二醇,具有润滑皮肤而不粘接的性质。

采用聚乙二醇与丝瓜等复配的护肤霜,具有疗效和美容的双功能,在所有化妆品配方中加入聚乙二醇,具有稳定性好和不破坏有机微生物营养素的优点。

聚乙二醇还可做增香剂的不挥发载体、香精的中性固着剂、指甲油除去剂的蒸发阻滞剂、化妆品配方中的增溶剂。

PEG用于牙膏配方中,可调整稠度,延长保质期。此外,PEG还可作为洗发剂、刮脸剂和脱毛剂的稠度调整剂,修面剂的非油脂润滑剂和抗静电别、浴室清洗剂、假牙清洗剂等。聚乙二醇还可用于制皂的乳化助剂和增塑剂,使其保留肥皂的香味,成块和不至于干裂,表而平整,并能改善起泡性。

纺织工业

在纺织业中,聚乙二醇可用于纺丝助剂、上浆剂组分称染色操作的溶剂和分散剂。固态粉末聚乙二醉具有良好的成膜性及润滑和增塑性,用于处理纤维助剂,可使织物柔软、增塑和精炼,可抑制静电的积累。

聚乙二醇与异氰酸酯反应生成线型高聚物,用于织物整理剂,使纺织物具有滑爽、柔软、弹性、手感丰满,并增强抗撕裂强度、耐磨性和抗静电防污能力等。聚乙二醇尤其在纺织业中应用广泛。主要用作洗涤剂、柔软剂、润滑剂、抗降电剂、分散剂、染料载体、空气调节剂和后整理剂。

涂料和油墨工业

用PEG作为基质可代替水质乳化涂料.低分子量PEG具有比较好的分散性,而高分子量PEG可以产生较好的成膜性。在任何场合,用PEG为基质的涂料都比用水为基质的涂料抗水性要强,并且可提高膜的光泽度,减小气味。

PEG和PEG酯作为分散剂可广泛应用予普通PVA乳化涂料中,高分子量PEG在涂料剥离剂中被用做蒸发阻滞剂。由于良好的溶解性和润滑性,PEG在油中用途甚广。此外PEG还可用于蜡纸、印泥和园珠笔油墨中。

 橡胶和软木制品


PEG与橡胶有很强的结合力而又不使橡胶降解,加之PEG低挥发性和高闪点的性质,使PEG在橡胶工业得到广泛的应用。

主要应用包括:

(1)用做橡胶和聚氨酯制品脱膜剂、松动剂。例如:对于鞋底、鞋跟和散热软管等制品生产中。当一件制品成形后,PEG可以很快使萁与模具分开。

(2)把胶乳压在纤维表面和胶乳凝固的润滑剂。

(3)在SBR橡胶中填充PEG可以防止橡胶失活。

(4)在软木和海绵中,由于PEG的低挥发性和良好的吸水性,使PEG成为很好的增塑剂和水份保持剂。

塑料行业

由于PEG有良好的水溶性.因而在树脂中掺入PEG可以大大地改善树脂的性能.这些树脂包括醇酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚氨酯树脂和天然树脂。

用PEG替代甘油可以提高树脂的韧度,对于虫胶(紫胶),PEG可以产生一种不被酸沉淀的水溶性树脂。在聚氨酯树脂中加入PEG可以提高其强度和弹性,同时使树脂表面具有明亮光泽。

在树脂涂料中,低分子量PEG很容易溶解树脂.而高分子置PEG则可改善树脂干膜性能。

用PEG代替乙二醇可以制备不饱和聚酯树脂,而PEG脂肪酸酯是聚乙烯树脂和其它树脂优良的增塑剂。

PEG在塑料工业中是作为助剂使用的,例如:作为挤压成形时的润滑剂,模具成形时的剥离剂等.

PEG酯是PVC皮带中很好的抗静电剂.PEG其它的优点是其良好的高温稳定性,低毒性和与PVC制品良好的混溶性.

金属加工

在金属加工业中PEG(PEG-2000 、 PEG-3000)已经取代了一些材料并得到了推广应用,它们的水溶性使得它们在空心铸件的制造中表现出很重要的应用价值.

PEG在金属加工过程中可作为很好的润滑荆.它们的低挥发性使得PEG可以作为低温焊料的助熔剥、焊剂i高分子量PEG���是很好的结合剂。

造纸

低分子量PEG在赛璐璐带的制造过程中是一种特别优良的增塑剂和柔软剂.对于低水含量、高润滑性的纸张生产,也可以借助PEG来达到目的。

化工原料中间体

所有PEG都是重要的化工原料中间体,特别是在非离子表面活性剂制造中,如PEG 共聚物和PEG酯的生产.

PEG酯是通过PEG与脂肪酸反应形成的,它们有着广泛的用途。具体包括:

(1)食品乳化剂;

(2)纺织工业用油剂的乳化剂;

(3)农药、医药和化妆品中的乳化剂;

(4)塑料工业的分散剂和润滑剂;

(5)清洗剂的分散剂和润滑剂。

生物标本制作和保存

将PEG 用于蛋白质修饰,降低免疫原性和抗原性;另外还可以减弱蛋白酶的水解作用,增加蛋白分子的可溶性等。PEG修饰蛋白质主要是先在单甲氧基聚乙二醇(InPEG)的末端引入羧基、氨基或其他活性基团,再利用固相或液相法将其偶联到肽序列中去,实现对多肽的N端、C端及某些氨基酸侧链的PEG化修饰,从而改变蛋白质的性质。

由于PEG 良好的生物相容性、反应简单、价格低廉等优点,受到较多的重视。

PEG 对组织具有脱水和固定作用已经得到了证实。也有研究报道将PEG用于动、植物标本的制作和保存,并也称其为塑化标本。

经PEG 处理后的软体标本,克服了传统的用福尔马林处理的人体解剖标本的各种缺点,无毒、无挥发刺激性、颜色和质地基本保持了原样。不需放在标本缸内用保存液浸泡,避免了观看时因瓶内液体折光作用而造成的变形和失真效果,并可直接拿在手上近距离观看,一目了然,形态真实。空腔软体器官标本因腔内填充有固体PEG,从而使形态饱满、易定型、美观真实。用PEG制成的标本可以与塑化标本媲美。

骨表面经PEG涂层后,表面光泽而且平滑,犹如“塑封”一般,增加了美观效果;无色透明,保持了颅骨的本色;因标本全部浸没在熔融的PEG 中,颅骨内、外面及腔内都可均匀附着,这一点是传统表面涂刷处理方法所不及的;PEG与骨表面结合紧密,不易剥脱,对颅骨表面及其薄弱结构有保护加固作用;PEG无毒无味,涂层均匀,有封闭骨质、防潮、防霉变作用。

所有经PEG处理过的各类标本经过一年多的观察,无干缩、无变形、无变色、无挥发刺激味和无霉变现象;瓶装PEG浸泡标本缸内液体无混浊、清澈透明。全部标本均保持原样。

基于PEG诸多的优越性能和用其制作标本简便,并随着PEG在这方面应用研究的深入和其价格的降低(现市场价约13000元/吨),将广泛地应用于人体标本的固定、保存和制作方面,最终将替代福尔马林长期在尸体固定和保存方面的作用。

电镀工业

聚乙二醇在镀铜、镀锌,镀锡、镀锡铜、镀铅锡、镀铅镉、化学抛光、铝氧化、浸蚀、防蚀、除油等表面处理工艺中,获得不同程度的应用。

功能(相变)纺织品

在对聚乙二醇(PEG)进行冷热循环处理时,其超分子结构会发生某种相的转变,从而改变宏观性质而具有特殊的蓄热调温性能。这种蓄热调温性能突出表现在高温时吸收热能、储存能量,环境温度降低时释放能量,将热量放出。由于PEG发生相转变的温度在自然环境温度变化范围之内,国外学者最初将PEG应用于太阳能吸收装置吸收、储存太阳能,获得了较好的效果。

研究发现,PEG除了具有较好的热活性和低温相变性外,还可与纺织纤维发生物理或化学的结合,有被添加到纺织品上的可能,进而又继续拓宽研究领域,将其应用在纺织材料上,赋予纺织品特殊的温度调节功能。

以PEG作为相变材料添加到纺织材料上可以使织物具有双向调温的特殊功能。另外若采用交联方式将PEG添加到纺织材料上,除了能赋予纺织材料特殊的蓄热调温功能外,也使纺织材料的其他性能有所改善,得到改善的性能包括:抗菌活性、回弹性、与含潮有关的性能;耐磨性、抗起毛起球性、抗静电性及易去污性能等等。但在上述性能改善的同时,这种方式却使织物的强力呈不同程度的下降。

钻井液
使用油基钻井液来钻高活性泥页岩地层,虽然能够稳定井壁,但很难适应有些国家的环保要求。钻井公司在排放泥浆前常常需要付出高额的费用进行处理, 因而,钻井工业转向使用水基钻井液,并且研究高效添加剂达到抑制活性泥页岩造浆的目的。聚乙二醇正是在这种情况下,作为钻井液添加剂应用到钻井行业的。使用聚乙二醇既可以增强钻井液对牯土的抑制性,又是环境所能允许的,因而在世界上得到了广泛的应用。

其它应用
聚乙二醇的应用相当广泛。用PEG配制涂料性能优于水性涂料。可提高膜的光泽度,减小气味,使用方便。例如一种防雾剂配方为聚氧丙烯醚0.25份、聚乙二醇0.25份、甲氧基甲基纤维素0.5份、乙醇25份、水74份、香料0.01份。制成涂料可用于玻璃表面涂层,可防止玻璃表面蒙霜。

聚乙二醇可用丁与其他物质形成缔合型络台物,具有耐油、耐溶剂、耐寒、耐热、耐老化等功能,可用于制造塑料湾膜。聚乙二醇经交联席能吸收自重10~100份的水分,在必要时又能释放出来.高吸水树脂在儿童、妇女日用卫生品中已获得应用。聚乙二醇还可用于重复使用的水品包装膜和医用绷带等。在农业、色谱分析、粘合剂中也有其应用。

特别的,用于硅晶棒切片过程中的悬浮液的聚乙二醇(PEG)分子量通常为300~400,这一级别的PEG具有适宜的粘度指标,既有良好的流动性,又对碳化硅微粉具有良好的分散稳定性,带砂能力强。