Polyethylenoxid (PEO), auch Polyethylenglykol genannt, ist ein Polymer, das sich in Wasser löst und viskose Lösungen bildet. Es wird in verschiedenen Anwendungen wie Pharmazeutika, Keramik und als Verdickungsmittel in Körperpflegeprodukten eingesetzt.
| IUPAC-Name | Poly(oxyethylen) |
| Molekularformel | (C2H4O)n |
| CAS-Nummer | 25322-68-3 |
| Synonyme | Polyethylenglykol; PEG, PEO |
| InChI | InChI=1S/C2H4O/c1-2-3/h2-3H,1H3 |
Eigenschaften von Polyethylenoxid
Polyethylenoxid-Formel
Die Formel für Polyethylenoxid lautet (C2H4O)n, wobei „n“ die Anzahl der Wiederholungseinheiten in der Polymerkette darstellt. Jede Wiederholungseinheit besteht aus zwei Kohlenstoffatomen, vier Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom.
Molmasse von Polyethylenoxid
Die Molmasse von PEO variiert je nach Anzahl der Wiederholungseinheiten (n) in der Polymerkette. Da die Formel (C2H4O)n lautet, kann die Molmasse durch Addition der Atommassen von zwei Kohlenstoffatomen, vier Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom berechnet werden.
Siedepunkt von Polyethylenoxid
PEO hat im Vergleich zu vielen anderen organischen Verbindungen einen relativ hohen Siedepunkt. Der genaue Siedepunkt hängt von Faktoren wie dem Molekulargewicht und dem Vorhandensein von Verunreinigungen ab. Im Allgemeinen liegt sein Siedepunkt zwischen 300 °C und 400 °C.
Schmelzpunkt von Polyethylenoxid
PEO hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt. Der Schmelzpunkt hängt vom Molekulargewicht ab und kann zwischen etwa 50 °C und 70 °C liegen. PEO mit höherem Molekulargewicht weist tendenziell einen höheren Schmelzpunkt auf.
Dichte von Polyethylenoxid g/ml
Die Dichte von PEO variiert je nach Molekulargewicht und spezifischer Form des Polymers. Im Allgemeinen liegt die Dichte zwischen etwa 1,1 g/ml und 1,3 g/ml. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Dichte durch das Vorhandensein von Verunreinigungen oder Zusatzstoffen beeinflusst werden kann.
Molekulargewicht von Polyethylenoxid
PEO ist ein Polymer mit einem breiten Molekulargewichtsbereich. Das Molekulargewicht bestimmt die physikalischen Eigenschaften und das Verhalten des Polymers. Sie kann je nach gewünschter Anwendung und Polymerisationsprozess zwischen einigen Tausend und mehreren Millionen Gramm pro Mol variieren.
Struktur aus Polyethylenoxid
PEO hat eine lineare Polymerkettenstruktur, bei der jede Wiederholungseinheit über ein Sauerstoffatom mit der nächsten verbunden ist. Diese Struktur verleiht dem Polymer seine einzigartigen Eigenschaften, wie Löslichkeit und die Fähigkeit, in Wasser viskose Lösungen zu bilden.
Löslichkeit von Polyethylenoxid
PEO ist in Wasser gut löslich. Wenn es in Wasser gelöst wird, bildet es aufgrund der Wechselwirkung zwischen Polymerketten und Wassermolekülen viskose Lösungen. Die Löslichkeit von PEO kann auch durch Faktoren wie Temperatur, Molekulargewicht und Konzentration beeinflusst werden.
| Aussehen | Weißer Feststoff |
| Spezifisches Gewicht | 1,1 – 1,3 g/ml |
| Farbe | Farblos |
| Geruch | Geruchlos |
| Molmasse | Variiert (abhängig von n) |
| Dichte | 1,1 – 1,3 g/ml |
| Fusionspunkt | 50°C – 70°C |
| Siedepunkt | 300°C – 400°C |
| Blitzpunkt | Unzutreffend |
| Löslichkeit in Wasser | Löslich |
| Löslichkeit | In Wasser löslich |
| Dampfdruck | Schwach |
| Wasserdampfdichte | Nicht verfügbar |
| pKa | Unzutreffend |
| pH-Wert | Neutral |
Sicherheit und Gefahren von Polyethylenoxid
PEO gilt bei korrekter Handhabung als relativ sicher. Allerdings müssen wie bei jeder chemischen Substanz bestimmte Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Direkter Hautkontakt sollte vermieden werden, da er bei manchen Menschen zu Reizungen oder Sensibilisierungen führen kann. Das Einatmen von Staub oder Nebel sollte minimiert werden, da dies die Atemwege reizen kann. Bei der Arbeit mit PEO wird eine ausreichende Belüftung empfohlen, um die Bildung von Dämpfen zu verhindern. Im Falle einer versehentlichen Einnahme sollte ärztliche Hilfe in Anspruch genommen werden. Es ist wichtig, ordnungsgemäße Lagerungs- und Handhabungsverfahren einzuhalten, einschließlich der Entfernung von Zündquellen. Insgesamt ist es von entscheidender Bedeutung, bei der Arbeit mit PEO gute Labor- und Arbeitsplatzsicherheitsmaßnahmen umzusetzen.
| Gefahrensymbole | Keiner |
| Sicherheitsbeschreibung | Bei ausreichender Belüftung handhaben. Vermeiden Sie direkten Hautkontakt. Einatmen von Staub/Nebel minimieren. |
| UN-Identifikationsnummern | Unzutreffend |
| HS-Code | 3907.20 |
| Gefahrenklasse | Nicht klassifiziert |
| Verpackungsgruppe | Unzutreffend |
| Toxizität | Geringe Toxizität |
Methoden zur Synthese von Polyethylenoxid
Bei der PEO-Synthese kommen unterschiedliche Methoden zum Einsatz. Ein häufig verwendeter Ansatz ist die Polymerisation von Ethylenoxidmonomeren . Dieser Prozess erfordert die Reaktion von Ethylenoxid mit einem Initiator oder Katalysator, beispielsweise einem Alkalimetallhydroxid oder einer sauren Verbindung. Der Initiator öffnet die Ringstruktur des Ethylenoxids, wodurch sich die Monomere verbinden und die PEO-Polymerkette bilden können.
Ein anderes Verfahren nutzt die anionische Polymerisation von Ethylenoxid unter Verwendung eines Alkalimetallalkoxids oder Alkalimetallhydrids als Katalysator. Diese Methode ermöglicht die Kontrolle des Molekulargewichts und die Herstellung wohldefinierter PEO-Strukturen.
Die ringöffnende Polymerisation von Ethylenoxidderivaten wie Epichlorhydrin oder Ethylencarbonat unter Verwendung eines Katalysators führt zur Bildung von PEO-Ketten.
Lebende Polymerisations- oder kontrollierte radikalische Polymerisationsmethoden ermöglichen die präzise Herstellung von PEOs mit spezifischen Molekulargewichten und engen Polydispersitäten.
Verschiedene Polymerisationstechniken erleichtern die Synthese von PEO und ermöglichen die Herstellung von PEOs mit unterschiedlichen Molekulargewichten, Strukturen und Eigenschaften je nach gewünschter Anwendung.
Verwendung von Polyethylenoxid
Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften findet PEO vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in unterschiedlichen Bereichen. Einige häufige Verwendungszwecke sind:
- Pharmazeutika: Es dient als Hilfsstoff in Arzneimittelformulierungen und verbessert die Löslichkeit und Bioverfügbarkeit schwer löslicher Arzneimittel.
- Keramik: Es fungiert als Bindemittel bei der Keramikverarbeitung und hilft dabei, Keramikkörper zu formen und ihnen Grünfestigkeit zu verleihen.
- Körperpflegeprodukte: Es dient als Verdickungsmittel in Lotionen, Cremes und Shampoos und verleiht ihm Viskosität und Stabilität.
- Klebstoffe: Es ist ein Bestandteil von Klebstoffformulierungen und sorgt für Klebe- und Flexibilitätseigenschaften.
- Textilien: Es wird bei der Behandlung von Textilien als Schlichtemittel eingesetzt, um ein besseres Weben zu fördern und Fadenbrüche zu reduzieren.
- Papierindustrie: Es wirkt als Retentionsmittel, verbessert die Retention feiner Partikel im Papierherstellungsprozess und verbessert die Festigkeit des Papiers.
- Festelektrolyte: Festkörperbatterien und Brennstoffzellen nutzen es aufgrund seiner hohen Ionenleitfähigkeit als Festelektrolyt.
- Wasseraufbereitung: Es erleichtert die Ausflockung von Schwebstoffen in Wasseraufbereitungsprozessen und erleichtert so deren Entfernung.
- Kontrollierte Freisetzungssysteme: Es hilft bei der Entwicklung von Arzneimittelabgabesystemen für die kontrollierte Freisetzung von Arzneimitteln über einen längeren Zeitraum.
- Verpackung: Es fungiert als Feuchtigkeitsbarriere in Lebensmittelverpackungen und schützt den Inhalt vor Feuchtigkeitsaufnahme.
- Schmierstoffe: Es dient als Schmierzusatz in verschiedenen Anwendungen und reduziert Reibung und Verschleiß.
Fragen:
F: Wie stellt man Polyethylenoxid her?
A: PEO kann durch Polymerisation von Ethylenoxidmonomeren unter Verwendung von Initiatoren oder Katalysatoren wie Alkalimetallhydroxiden oder sauren Verbindungen hergestellt werden.
F: Geliert Polyethylenoxid bei hohen Temperaturen?
A: PEO kann aufgrund seiner wärmeempfindlichen Eigenschaften bei hohen Temperaturen Gele bilden und von einem flüssigen in einen gelartigen Zustand übergehen.
F: Ist Polyethylenoxid biologisch abbaubar?
A: Nein, PEO ist nicht leicht biologisch abbaubar, da es einen hohen Widerstand gegen enzymatischen Abbau aufweist.
F: Ist Aceton mit „Polyethylenoxid“ kompatibel?
A: Ja, Aceton ist im Allgemeinen mit PEO kompatibel und kann als Lösungsmittel verwendet werden.
F: Was ist Polyethylenoxid?
A: PEO ist ein Polymer mit einer kettenartigen Struktur, die aus sich wiederholenden Ethylenoxideinheiten besteht.
F: Ist diffusionsbegrenzte Oxidation ein Problem für Polyethylen?
A: Diffusionsbegrenzte Oxidation stellt für Polyethylen im Allgemeinen kein Problem dar, da es eine gute Beständigkeit gegen oxidativen Abbau aufweist.
F: Ist Polyethylenoxid in Ethanol löslich?
A: Ja, PEO ist in Ethanol löslich und bildet klare Lösungen.
F: Ist Polyethylenoxid ein Thermogel?
A: Ja, PEO kann ein Thermogelierungsverhalten zeigen und beim Erhitzen Gele oder gelartige Strukturen bilden.
F: Ist Polyethylenoxid sicher?
A: PEO gilt im Allgemeinen als sicher, wenn es richtig gehandhabt wird. Es sollten jedoch Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um direkten Hautkontakt und das Einatmen von Staub/Nebel zu vermeiden.