Свойства и применение полиэтиленгликолей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Полиэтиленгликоль: свойства

2. Получение

3. Применение

4. Плюроники, твины

Заключение

Литература

Введение

Полимеры -- неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями.

Полимер -- это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико. Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы отнести молекулу к полимерам, если при добавлении очередного мономерного звена молекулярные свойства не изменяются. Как правило, полимеры -- вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) -- химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность -- способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз -- это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования или ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счёт преломления света мицеллами.

В настоящее время известно более 2500 веществ, способных понижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз. Наиболее широко используются в фармацевтической технологии, в частности в производстве лекарств аптечным способом, неионогенные поверхностно-активные вещества. Далеко не все из них изучены с целью выявления возможности использования в фармацевтической практике, и лишь совсем немногие получили разрешение для медицинского использования. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев применение поверхностно-активных веществ ограничивается их неблагоприятным биологическим воздействием или влиянием на другие компоненты лекарств. Это в первую очередь относится к синтетическим поверхностно-активным веществам.

1. Полиэтиленгликоль: свойства

Полиэтиленгликоль (ПЭГ, макрогол, полиэтиленоксид, ПЭО) -- полимер этиленгликоля (этиленоксида).

Полиэтиленгликоли HO(CH2CH2O)nH - вязкие жидкости (Mr<400), воскообразные вещества (Mr 200 ч 2000) или кристаллические термопластичные полимеры (Mr>2000).

Полиэтиленгликоли растворимы во многих органических растворителях: бензоле, четыреххлористом углероде, хлороформе, диметилформамиде, ацетонитриле. Хорошо растворимы в воде. Растворимость существенно падает с увеличением молекулярной массы полимера.

С химической точки зрения термины полиэтиленгликоль и полиэтиленоксид эквивалентны, но традиционно полиэтиленгликолями называют более низкомолекулярные аддукты с Mr<20000, а термин полиэтиленоксид применяют к высокомолекулярным полимерам. ПЭГ подвержен термоокислительной и термической деструкции при температурах выше 310°C, разрушается под действием высокоскоростного перемешивания. Способен образовывать комплексы с солями щелочных и щелочноземельных металлов, хлоридом ртути HgCl2, тиокарбамидом, полиакриловой кислотой.

Химическое название Полиэтиленгликоль

Химическая формула C2nH4n+2On+1

Молекулярная масса 44n+18 g/mol

Номер CAS [25322-68-3]

Плотность 1.1 -- 1.2 г/смі

Температура плавления зависит от молекулярной массы

Температура вспышки 182--287

2. Получение

Синтез полиэтиленгликоля осуществляют присоединением расчетного количества окиси этилена к воде, или гликолям в присутствии основных или кислотных катализаторов. Использование гликолей в качестве стартовых веществ предпочтительнее, поскольку это позволяет получить ПЭГ с узким молекулярно-массовым распределением (низкой полидисперсностью) - разброс длин отдельных цепочек полимера находится в небольшом интервале.

HOCH2CH2OH + n(CH2CH2O) --> HO(CH2CH2O)n+1H

Полимеризация проходит по ионному (анионному или катионному) механизму. Использование анионной полимеризации более предпочтительно, поскольку позволяет контролировать полидисперсность конечного продукта. Следует отметить, что окись этилена полимеризуется с выделением теплоты, в определенных условиях реакция способна неконтролируемо ускоряться, что может привести к взрыву.

Основной способ синтеза высокомолекулярных полимеров окиси этилена - суспензионная полимеризация. Растущие полимерные макромолекулы требуется удерживать от коагуляции из суспензии в течение всего периода полимеризации. Процесс катализируется магний-, алюминий, или кальцийорганическими соединениями в присутствии хелатообразующих веществ для предотвращения агрегации частиц полимера в ходе синтеза.

Катализаторами синтеза низкомолекулярных полиэтиленгликолей являются щелочи NaOH и KOH, а также сода Na2CO3. Молекулярная масса полимера в этом случае определяется соотношением исходных этиленгликоля и окиси этилена, поскольку полимеризация протекает без обрыва цепи.

3. Применение

Низкомолекулярный полиэтиленгликоль используют:

1) как текстильно-вспомогательное вещество;

2) в составе средств, обладающих слабительным действием;

3) как диспергирующий агент в зубных пастах;

4) в качестве загустителя,например,в гидравлических жидкостях;

5) в фармацевтической и косметической промышленности как связующее и основа для таблеток, кремов, свечей. Основное действующее вещество препарата Фортранс (российский аналог -- Лавакол);

6) при изготовлении форм для керамики, порошковой металлургии, литья как связующее, стабилизирующее форму изделия;

7) как олигомер в производстве полиуретанов;

для получения неионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) путем ковалентного связывания с гидрофобными молекулами (например, с касторовым маслом);

Области применения высокомолекулярного полиэтиленгликоля:

8) как флокулянт и коагулянт при обогащении руд, концентрировании осадков, взвесей, бумажной массы, угольной пыли;

9) как агент для снижения гидродинамического сопротивления в технике и медицине при инъекциях;

10) для упаковки пищевых продуктов (водорастворимые пленки);

11) в сельском хозяйстве для создания систем точного высева (семялента), упаковки агрохимикатов;

12) как связующее и загуститель в красках и латексах;

13) как основа для ионопроводящих композиций, в том числе и для производства литий-полимерных элементов аккумуляторов.

14) как полярная стационарная фаза для газовой хроматографии.

4. Плюроники, твины

полимер фармацевтический полиэтиленгликоль твин

Плюроники (полоксамеры) -- принадлежащая компанией BASF торговая марка ряда полимерных соединений, представляющих собой блок-сополимеры полиоксиэтилена и полиоксипропилена.

Различное сродство к воде полиоксипропиленовой (гидрофобной) и пролиоксиэтиленовых (более гидрофильных) частей молекулы придает плюроникам в водном растворе свойства поверхностно-активных веществ.

Как пример структуры, плюроник 123 (Pluronic123), состоит из двух блоков по 20 мономерных звеньев окиси этилена, разделенных блоком из 70 звеньев окиси пропилена. Его строение выражается формулой

HO(CH2CH2O)20(CH2CH(CH3)O)70(CH2CH2O)20H

В зависимости от общей молекулярной массы и соотношения размеров полиоксиэтиленовых и полиоксипропиленовых блоков, различные марки плюроников представляют из себя жидкости, пасты или воскоподобные твердые вещества. В водных растворах плюроники ведут себя как большинство полимеров. Химически - мало гигроскопичны, устойчивы к действию кислот и щелочей, но достаточно легко окисляются. Обладают свойствами спиртов. В Российской Федерации блок-сополимеры того же класса производятся под групповыми торговыми марками проксанолов и эмуксолов. Твины - это слабоокрашенные жидкости различной степени вязкости (твин-40 и твин-60 высоковязкие, твин-80 менее вязкой консистенции), хорошо растворимые в воде. Твин-80 разрешен ГФХ к применению в различных лекарственных формах в качестве эмульгатора, стабилизатора и сорастворителя. Однако следует иметь в виду возможность взаимодействия ряда лекарственных веществ со спенами и твинами (салицилаты, производные параоксибензойной кислоты, фенолы и т. д.).

Заключение

Сейчас синтетические полимеры, выпускаемые в мире, примерно на 75% состоят из продуктов полимеризации. Применяются они в строительстве и радиоэлектронике, машиностроении и производстве бытовых изделий.

В медицине применяются изготовленные из синтетических полимеров искусственные суставы, сосуды и т.п., полностью заменяющие настоящие. Часто они изготавливаются из материалов на основе ВМС (полимеров) пластмасс. При нагревании им можно придавать различную форму. На этом свойстве основано производство разнообразных изделий из них. Как правило, пластмасса смесь нескольких веществ; полимер лишь одно из них, но самое важное. Он связывает остальные компоненты в единую, более или менее однородную массу, поэтому полимер часто называют связующим.

Катионные и анионные ПАВ применяют в хирургии в качестве антисептиков. Например, четвертичные аммониевые соединения приблизительно в 300 раз эффективнее фенола по губительному действию в отношении микроорганизмов. Антимикробное действие ПАВ связывают с их влиянием на проницаемость клеточных мембран, а также ингибирующим действием на ферментативные системы микроорганизмов. Неионогенные ПАВ практически не обладают противомикробным действием.

Литература

1. Поверхностно-активные вещества. Синтез, свойства, анализ, применение: К. Р. Ланге -- Санкт-Петербург, Профессия, 2007 г.- 240 с.

2. Макромолекулярные реакции в расплавах и смесях полимеров: Н. А. Платэ, А. Д. Литманович, Я. В. Кудрявцев -- Москва, Наука, 2008 г.- 384 с.

3. Структурно-статистическая кинетика разрушения полимеров: Э. М. Карташов, Б. Цой, В. В. Шевелев -- Санкт-Петербург, Химия, 2002 г.- 736 с.

4. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения Учеб. для вузов / Н. Новгород: Издательство Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского; М.: Издательский центр.

5. Николаев А.Ф., Охрименко Г.И. Водорастворимые полимеры Л.: Химия, 1979. -- 144 с, ил.

Размещено на Allbest.ru