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綜述
- 聚乙二醇(PEG)，也稱聚乙二醇醚，英文名：Polyethylene Glycol CAS No. 25322-68-3，化學結構式為HO（CH2CH2O）nH，是以環(huán)氧乙烷與水或乙二醇為原料通過逐步加成反應而制備的，其原材料主要來源于石油制品。
- 隨著聚合度的增大，聚乙二醇的物理外觀和性質均逐漸發(fā)生變化：
- 相對分子量在200-600者在常溫下是液體，相對分子量在600以上者逐漸變?yōu)榘牍腆w。隨著分子量的增大，從無色無臭粘稠液體轉變至蠟狀固體，其吸濕能力相應降低。具有醇的化學性質，與脂肪酸能發(fā)生酯化反應生成酯。可溶于水、乙醇和多種有機溶劑。對熱、酸、堿穩(wěn)定，與許多化學品不起作用。具有良好的吸濕性、黏結性、潤滑性。無毒，無刺激。對人畜無害。
- 聚乙二醇(PEG )具有很強的吸水性，在常溫條件下可從空氣中吸收水分，液體可與水任意比例混溶，當溫度升高后，任何級分的固體聚乙二醇均能與水任意比例互溶，當溫度高至水的沸點是，聚合物會沉淀出來，析出溫度取決于聚合物的分子量和濃度。聚乙二醇(PEG)屬非離子型聚合物，在正常條件下是穩(wěn)定的，在120℃或更高溫度下能與空氣中的氧發(fā)生氧化作用，用二氧化碳或氮等惰性氣體保護，在200~240℃也不發(fā)生變化，當升至300℃左右，分子鏈節(jié)發(fā)生斷裂而降解。
不同分子量聚乙二醇的應用差異
- 按照聚乙二醇的聚合度劃分，其應用基本可以概括為：
- （1）、聚乙二醇系列產品可用于藥劑。相對分子量較低的聚乙二醇可用作溶劑、助溶劑,分散劑、o/w 型乳化劑和穩(wěn)定劑，用于制作水泥懸劑、乳劑、注射劑等，也用作水溶性軟膏基質和栓劑基質，相對分子量高的固體蠟狀聚乙二醇常用于增加低分子量液體PEG的粘度和成固性，以及外償其他藥物；對于水中不易溶解的藥物，本品可作固體分散劑的載體，以達到固體分散目的，PEG4000 、PEG6000是良好的包衣材料，親水拋光材料、膜材和囊材、增塑劑、潤滑劑和滴丸基質，用于制備片劑、丸劑、膠囊劑、微囊劑等。
- （2）、PEG4000、PEG6000在醫(yī)藥工業(yè)中作為賦形劑，用作栓劑、膏劑的制備；造紙工業(yè)中用作涂飾劑，增加紙張的光澤和平滑性；在橡膠工業(yè)中作為添加劑，增加橡膠制品的潤滑性和塑性，減少加工過程中的動力消耗，延長橡膠制品的使用壽命。
- （3）、聚乙二醇系列產品可作為酯型表面活性劑的原料。
- （4）、PEG-200可作為有機合成的介質及有較高要求的熱載體，在日用化學工業(yè)中用作保濕劑、無機鹽增溶劑、粘度調節(jié)劑；在紡織工業(yè)中用作柔軟劑、抗靜電劑；在造紙與農藥工業(yè)中用作潤濕劑。
- （5）、PEG-400、PEG-600、PEG-800用作醫(yī)藥及化妝品的基質，橡膠工業(yè)與紡織工業(yè)的潤滑劑和潤濕劑。PEG-600 在金屬工業(yè)中加于電解液可增強研磨效果，增強金屬表面的光澤。
- （6）、PEG-1000、PEG-1500在醫(yī)藥、紡織、化妝品工業(yè)中用作基質或潤滑劑、柔軟劑；在涂料工業(yè)中用作分散劑，改進樹脂的水分散性、柔韌性，用量為 10-30% ；油墨中可提高染料的溶解能力，降低其揮發(fā)性，在蠟紙和印臺油墨中尤其適用，也可在圓珠筆油墨中作調節(jié)油墨粘稠度用；在橡膠工業(yè)中作分散劑，促進硫化作用，用作炭黑充填料的分散劑。
- （7）、PEG-2000、PEG-3000用作金屬加工鑄模劑，金屬拉絲、沖壓或成型的潤滑劑及切削液，研磨冷卻潤滑拋光劑、焊接劑等；在造紙工業(yè)中用作潤滑劑等，也用作熱熔粘合劑，以增加快速的再潤濕能力。
- （8）、PEG-4000、PEG-6000在醫(yī)藥、化妝品工業(yè)生產中用作基質，起調節(jié)粘度、熔點的作用；在橡膠、金屬加工工業(yè)中用作潤滑劑、冷卻劑，在農藥、顏料工業(yè)生產中用作分散劑、乳化劑；在紡織工業(yè)中用作抗靜電劑、潤滑劑等。
- （9）、PEG8000在醫(yī)藥、化妝品工業(yè)生產中用作基質，起調節(jié)粘度、熔點的作用；在橡膠、金屬加工工業(yè)中用作潤滑劑、冷卻劑，在農藥、顏料工業(yè)生產中用作分散劑、乳化劑；在紡織工業(yè)中用作抗靜電劑、潤滑劑等。
- 聚乙二醇的下游消費領域
- 聚乙二醇按照純度差異可分為醫(yī)藥級，化妝品級，食品級和工業(yè)級等幾種系列，同時這也指明了聚乙二醇通常的應用領域。用途：聚乙二醇被廣泛應用于食品、制藥、飼料、個人護理品、化學等行業(yè)的生產。在醫(yī)藥、化妝品工業(yè)生產中用作基質，起調節(jié)粘度、熔點的作用，用來制藥膏和藥物等；在橡膠、金屬加工工業(yè)中用作潤滑劑、冷卻劑，增強研磨效果，增強金屬表面的光澤；在農藥、顏料工業(yè)生產中用作分散劑、乳化劑；在紡織工業(yè)中用作抗靜電劑、潤滑劑；在造紙與農藥工業(yè)中用作潤濕劑；日用化學工業(yè)中用作保濕劑、無機鹽增溶劑、粘度調節(jié)劑等。
醫(yī)藥方面
- 聚乙二醇系一種常用藥用輔料，世界各國的藥典均收載有PEG條目。長期以來，PEG在軟(乳)膏劑、栓劑、滴丸劑、硬膠囊、滴眼劑、注射劑、片劑等各種藥劑中有著廣泛應用。從上個世紀90年代開始，PEG在新型藥物制劑中的應用的研究越來越多。
- 聚乙二醇具有水溶性，對多種藥物具有優(yōu)良的溶解性能。作為一種兩親性聚合物，PEG既可溶于水，又可溶于絕大多數的有機溶劑，且具有生物相容性好、無毒、免疫原性低等特點，可通過腎排出體外，在體內不會有積累。此外，PEG具有一定的化學惰性，但在端羥基進行活化后又易于和蛋白質等物質進行鍵合，鍵合后，PEG可將其許多優(yōu)異性能賦予被修飾的物質。
- 作為表面修飾材料，聚乙二醇在體循環(huán)中的優(yōu)點還有能防止與血液接觸時血小板在材料表面的沉積，有效延長被修飾物在體內的半衰期，提高藥物傳遞效果。藥片等固體藥物制劑配方中如加入適量大分子PEG可增加打片時藥物的流動性，并提高主藥的胃內溶解性最終有助于增加生物利用度。故PEG近幾年來在醫(yī)藥工業(yè)中用途不斷擴大。
- 按照聚合度的不同，PEG的用途有所差異：
- 1，PEG-400最適合來做軟膠囊。由于PEG400
- 為液體、它具有與各種溶劑的廣泛相容性，
- 是很好的溶劑和增溶劑，被廣泛用于液體制劑，如口服液、滴眼液等。當植物油不適合作活性物配料載體時，PEG則是首選材料。這主要是由于PEG穩(wěn)定、不易變質，含有PEG的針劑被加熱到150攝氏度時是很安全、很穩(wěn)定的。此外還可以同高分子量的PEG混合，混合物具有很好的溶解性和良好的與藥物相容性。
- 2，PEG-1450,3350最適合來做膏劑、栓劑、霜劑。由于較高的水溶性和較寬的熔點范圍，PEG1450,3350單獨使用或混配可以制出保存時間場和符合藥物與物理效果要求的熔點變化范圍。使用PEG基質的栓劑比用傳統(tǒng)的油脂基質刺激性小。
- 3，PEG-4000，6000，8000用于片劑、膠囊劑、薄膜衣、滴丸、栓劑等。
- 由于在制片的過程中，PEG的可塑性和它可提高片劑釋放藥物的能力，高分子量的PEG（PEG4000、PEG6000、PEG8000）作為制造片劑的粘合劑是很有用途的。PEG可使片劑的表面有光澤而且平滑，同時不易損壞。
- 此外，少量的高分子量的PEG（PEG4000、PEG6000、PEG8000），可以防止糖衣片劑之間粘接合與藥瓶之間粘接。
日用化妝品
- 聚乙二醇具有增容作用，適用于各種優(yōu)質化妝品的制造，聚乙二醇硬脂酸合成聚乙二醇雙硬脂酸酯系列產品，廣泛用于日化行業(yè)。
- 聚乙二醇在化妝品行業(yè)可用于無油化妝液、洗發(fā)液和頭發(fā)整理劑，防曬劑、除腳臭氣霧劑、皮膚蹈、防腐用軟膏、去須膏、粉刺霜、藥用皮膚乳液、洗臉用劑、洗面奶和洗臉皂、手用潤膚液、唇膏等。在化妝品配方中，添加聚乙二醇，能提高皮膚吸收添加劑的能力。
- 聚乙二醇(4000~8000)在化妝品配方中作為中性成分，具有優(yōu)良的水溶性，不揮發(fā)性，非油脂性，可獲得色澤淺的制品。PEG(聚乙二醇)的稠度隨相對分子質量增大而增加，可按不同要求調配適用的產品，在膏霜、浴液、手用膏霜中加入聚乙二醇，具有潤滑皮膚而不粘接的性質。
- 采用聚乙二醇與絲瓜等復配的護膚霜，具有療效和美容的雙功能，在所有化妝品配方中加入聚乙二醇，具有穩(wěn)定性好和不破壞有機微生物營養(yǎng)素的優(yōu)點。
- 聚乙二醇還可做增香劑的不揮發(fā)載體、香精的中性固著劑、指甲油除去劑的蒸發(fā)阻滯劑、化妝品配方中的增溶劑。
- PEG用于牙膏配方中，可調整稠度，延長保質期。此外，PEG還可作為洗發(fā)劑、刮臉劑和脫毛劑的稠度調整劑，修面劑的非油脂潤滑劑和抗靜電別、浴室清洗劑、假牙清洗劑等。聚乙二醇還可用于制皂的乳化助劑和增塑劑，使其保留肥皂的香味，成塊和不至于干裂，表而平整，并能改善起泡性。
紡織工業(yè)
- 在紡織業(yè)中，聚乙二醇可用于紡絲助劑、上漿劑組分稱染色操作的溶劑和分散劑。固態(tài)粉末聚乙二醉具有良好的成膜性及潤滑和增塑性，用于處理纖維助劑，可使織物柔軟、增塑和精煉，可抑制靜電的積累。
- 聚乙二醇與異氰酸酯反應生成線型高聚物，用于織物整理劑，使紡織物具有滑爽、柔軟、彈性、手感豐滿，并增強抗撕裂強度、耐磨性和抗靜電防污能力等。聚乙二醇尤其在紡織業(yè)中應用廣泛。主要用作洗滌劑、柔軟劑、潤滑劑、抗降電劑、分散劑、染料載體、空氣調節(jié)劑和后整理劑。
涂料和油墨工業(yè)
- 用PEG作為基質可代替水質乳化涂料．低分子量PEG具有比較好的分散性，而高分子量PEG可以產生較好的成膜性。在任何場合，用PEG為基質的涂料都比用水為基質的涂料抗水性要強，并且可提高膜的光澤度，減小氣味。
- PEG和PEG酯作為分散劑可廣泛應用予普通PVA乳化涂料中，高分子量PEG在涂料剝離劑中被用做蒸發(fā)阻滯劑。由于良好的溶解性和潤滑性，PEG在油中用途甚廣。此外PEG還可用于蠟紙、印泥和園珠筆油墨中。
橡膠和軟木制品
- PEG與橡膠有很強的結合力而又不使橡膠降解，加之PEG低揮發(fā)性和高閃點的性質，使PEG在橡膠工業(yè)得到廣泛的應用。
- 主要應用包括：
- (1)用做橡膠和聚氨酯制品脫膜劑、松動劑。例如：對于鞋底、鞋跟和散熱軟管等制品生產中。當一件制品成形后，PEG可以很快使萁與模具分開。
- (2)把膠乳壓在纖維表面和膠乳凝固的潤滑劑。
- (3)在SBR橡膠中填充PEG可以防止橡膠失活。
- (4)在軟木和海綿中，由于PEG的低揮發(fā)性和良好的吸水性，使PEG成為很好的增塑劑和水份保持劑。
塑料行業(yè)
- 由于PEG有良好的水溶性．因而在樹脂中摻入PEG可以大大地改善樹脂的性能．這些樹脂包括醇酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂和天然樹脂。
- 用PEG替代甘油可以提高樹脂的韌度，對于蟲膠(紫膠)，PEG可以產生一種不被酸沉淀的水溶性樹脂。在聚氨酯樹脂中加入PEG可以提高其強度和彈性，同時使樹脂表面具有明亮光澤。
- 在樹脂涂料中，低分子量PEG很容易溶解樹脂．而高分子置PEG則可改善樹脂干膜性能。
- 用PEG代替乙二醇可以制備不飽和聚酯樹脂，而PEG脂肪酸酯是聚乙烯樹脂和其它樹脂優(yōu)良的增塑劑。
- PEG在塑料工業(yè)中是作為助劑使用的，例如：作為擠壓成形時的潤滑劑，模具成形時的剝離劑等．
- PEG酯是PVC皮帶中很好的抗靜電劑．PEG其它的優(yōu)點是其良好的高溫穩(wěn)定性，低毒性和與PVC制品良好的混溶性．
金屬加工
- 在金屬加工業(yè)中PEG（PEG-2000 、 PEG-3000）已經取代了一些材料并得到了推廣應用，它們的水溶性使得它們在空心鑄件的制造中表現出很重要的應用價值．
- PEG在金屬加工過程中可作為很好的潤滑荊．它們的低揮發(fā)性使得PEG可以作為低溫焊料的助熔剝、焊劑i高分子量PEG則是很好的結合劑。
造紙
- 低分子量PEG在賽璐璐帶的制造過程中是一種特別優(yōu)良的增塑劑和柔軟劑．對于低水含量、高潤滑性的紙張生產，也可以借助PEG來達到目的。
化工原料中間體
- 所有PEG都是重要的化工原料中間體，特別是在非離子表面活性劑制造中，如PEG 共聚物和PEG酯的生產．
- PEG酯是通過PEG與脂肪酸反應形成的，它們有著廣泛的用途。具體包括：
- (1)食品乳化劑；
- (2)紡織工業(yè)用油劑的乳化劑；
- (3)農藥、醫(yī)藥和化妝品中的乳化劑；
- (4)塑料工業(yè)的分散劑和潤滑劑；
- (5)清洗劑的分散劑和潤滑劑。
生物標本制作和保存
- 將PEG 用于蛋白質修飾，降低免疫原性和抗原性；另外還可以減弱蛋白酶的水解作用，增加蛋白分子的可溶性等。PEG修飾蛋白質主要是先在單甲氧基聚乙二醇(InPEG)的末端引入羧基、氨基或其他活性基團，再利用固相或液相法將其偶聯到肽序列中去，實現對多肽的N端、C端及某些氨基酸側鏈的PEG化修飾，從而改變蛋白質的性質。
- 由于PEG 良好的生物相容性、反應簡單、價格低廉等優(yōu)點，受到較多的重視。
- PEG 對組織具有脫水和固定作用已經得到了證實。也有研究報道將PEG用于動、植物標本的制作和保存，并也稱其為塑化標本。
- 經PEG 處理后的軟體標本，克服了傳統(tǒng)的用福爾馬林處理的人體解剖標本的各種缺點，無毒、無揮發(fā)刺激性、顏色和質地基本保持了原樣。不需放在標本缸內用保存液浸泡，避免了觀看時因瓶內液體折光作用而造成的變形和失真效果，并可直接拿在手上近距離觀看，一目了然，形態(tài)真實?？涨卉涹w器官標本因腔內填充有固體PEG，從而使形態(tài)飽滿、易定型、美觀真實。用PEG制成的標本可以與塑化標本媲美。
- 骨表面經PEG涂層后，表面光澤而且平滑，猶如“塑封”一般，增加了美觀效果；無色透明，保持了顱骨的本色；因標本全部浸沒在熔融的PEG 中，顱骨內、外面及腔內都可均勻附著，這一點是傳統(tǒng)表面涂刷處理方法所不及的；PEG與骨表面結合緊密，不易剝脫，對顱骨表面及其薄弱結構有保護加固作用；PEG無毒無味，涂層均勻，有封閉骨質、防潮、防霉變作用。
- 所有經PEG處理過的各類標本經過一年多的觀察，無干縮、無變形、無變色、無揮發(fā)刺激味和無霉變現象；瓶裝PEG浸泡標本缸內液體無混濁、清澈透明。全部標本均保持原樣。
- 基于PEG諸多的優(yōu)越性能和用其制作標本簡便，并隨著PEG在這方面應用研究的深入和其價格的降低(現市場價約13000元／噸)，將廣泛地應用于人體標本的固定、保存和制作方面，最終將替代福爾馬林長期在尸體固定和保存方面的作用。
電鍍工業(yè)
- 聚乙二醇在鍍銅、鍍鋅，鍍錫、鍍錫銅、鍍鉛錫、鍍鉛鎘、化學拋光、鋁氧化、浸蝕、防蝕、除油等表面處理工藝中，獲得不同程度的應用。
- 功能（相變）紡織品
- 在對聚乙二醇(PEG)進行冷熱循環(huán)處理時，其超分子結構會發(fā)生某種相的轉變，從而改變宏觀性質而具有特殊的蓄熱調溫性能。這種蓄熱調溫性能突出表現在高溫時吸收熱能、儲存能量，環(huán)境溫度降低時釋放能量，將熱量放出。由于PEG發(fā)生相轉變的溫度在自然環(huán)境溫度變化范圍之內，國外學者最初將PEG應用于太陽能吸收裝置吸收、儲存太陽能，獲得了較好的效果。
- 研究發(fā)現，PEG除了具有較好的熱活性和低溫相變性外，還可與紡織纖維發(fā)生物理或化學的結合，有被添加到紡織品上的可能，進而又繼續(xù)拓寬研究領域，將其應用在紡織材料上，賦予紡織品特殊的溫度調節(jié)功能。
- 以PEG作為相變材料添加到紡織材料上可以使織物具有雙向調溫的特殊功能。另外若采用交聯方式將PEG添加到紡織材料上，除了能賦予紡織材料特殊的蓄熱調溫功能外，也使紡織材料的其他性能有所改善，得到改善的性能包括：抗菌活性、回彈性、與含潮有關的性能；耐磨性、抗起毛起球性、抗靜電性及易去污性能等等。但在上述性能改善的同時，這種方式卻使織物的強力呈不同程度的下降。
鉆井液
- 使用油基鉆井液來鉆高活性泥頁巖地層，雖然能夠穩(wěn)定井壁，但很難適應有些國家的環(huán)保要求。鉆井公司在排放泥漿前常常需要付出高額的費用進行處理， 因而，鉆井工業(yè)轉向使用水基鉆井液，并且研究高效添加劑達到抑制活性泥頁巖造漿的目的。聚乙二醇正是在這種情況下，作為鉆井液添加劑應用到鉆井行業(yè)的。使用聚乙二醇既可以增強鉆井液對牯土的抑制性，又是環(huán)境所能允許的，因而在世界上得到了廣泛的應用。
其它應用
- 聚乙二醇的應用相當廣泛。用PEG配制涂料性能優(yōu)于水性涂料?？商岣吣さ墓鉂啥?，減小氣味，使用方便。例如一種防霧劑配方為聚氧丙烯醚0.25份、聚乙二醇0.25份、甲氧基甲基纖維素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層，可防止玻璃表面蒙霜。
- 聚乙二醇可用丁與其他物質形成締合型絡臺物，具有耐油、耐溶劑、耐寒、耐熱、耐老化等功能，可用于制造塑料灣膜。聚乙二醇經交聯席能吸收自重10~100份的水分，在必要時又能釋放出來．高吸水樹脂在兒童、婦女日用衛(wèi)生品中已獲得應用。聚乙二醇還可用于重復使用的水品包裝膜和醫(yī)用繃帶等。在農業(yè)、色譜分析、粘合劑中也有其應用。
- 特別的，用于硅晶棒切片過程中的懸浮液的聚乙二醇(PEG)分子量通常為300~400，這一級別的PEG具有適宜的粘度指標，既有良好的流動性，又對碳化硅微粉具有良好的分散穩(wěn)定性，帶砂能力強。