聚乙烯吡咯烷酮
PVP生產(chǎn)聚合有二條主要路線,第一是N-2-吡咯烷酮(NVP)在有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶液聚合,然后進(jìn)行蒸汽汽提。第二條路線為NVP單體與水溶性陽(yáng)離子、陰離子或非離子單體進(jìn)行水溶液聚合。
將NVP單體直接加熱到140℃以上,或者在NVP溶液中加入引發(fā)劑加熱,或者在NVP的溶液中(溶劑可以是水、乙醇、苯等)加入引發(fā)劑通過自由基溶液聚合,或者直接用光照射NVP單體或其溶液都可以得到PVP均聚物,聚合方法不同,得到的聚合物結(jié)構(gòu)和性能都有所不同,其中自由基溶液聚合得到的聚合物組成、結(jié)構(gòu)較均勻。性能也比較穩(wěn)定,是NVP均聚最常用的方法,調(diào)節(jié)單體濃度、聚合溫度、引發(fā)劑用量等反應(yīng)條件即可以得到不同分子量和不同水溶性的PVP均聚物。
工藝一:將NVP配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的溶液,用少量過氧化氫作為催化劑,在偶氮二異丁腈作用下,于50℃下引發(fā)聚合,使NVP幾乎全部轉(zhuǎn)化成PVP。再向聚合物中加氨水,使殘存的偶氮二異丁腈分解,單體聚合轉(zhuǎn)化率近100%,固含量50%。
工藝二:在250 mL四口燒瓶中加入0.4 g分散劑P(NVP-co-VAc)和80 g分散介質(zhì)乙酸乙酯,70℃恒溫水浴攪拌溶解后,加入20 g單體NVP和0.15 g引發(fā)劑AIBN,氮?dú)夥諊路磻?yīng)6 h,冷卻并過濾,不溶物置于真空干燥箱內(nèi)真空干燥24h,得白色PVP固體粉末。
PVP的聚合中絕大多數(shù)使用AIBN做引發(fā)劑,未見有用水溶性偶氮類引發(fā)劑進(jìn)行引發(fā)合成PVP的文獻(xiàn),但有人正在做這一方面的工作。由于NVP單體與PVP均是溶于水的,完全可以使用水溶性的偶氮類引發(fā)劑引發(fā)聚合生成線性PVP高分子,況且AIBN含有對(duì)人體有害的基團(tuán)氰基,而水溶性偶氮類引發(fā)劑大多不含氰基,PVP又是大多用于與人體直接接觸的產(chǎn)品,所以水溶性偶氮引發(fā)劑比AIBN更有優(yōu)勢(shì)。
用途(Useage)
PVP作為一種合成水溶性高分子化合物,具有水溶性高分子化合物的一般性質(zhì),膠體保護(hù)作用、成膜性、粘結(jié)性、吸濕性、增溶或凝聚作用,但其最具特色,因而受到人們重視的是其優(yōu)異的溶解性能及生理相容性。在合成高分子中像PVP這樣既溶于水,又溶于大部分有機(jī)溶劑、毒性很低、生理相溶性好的并不多見,特別是在醫(yī)藥、食品、化妝品這些與人們健康密切相關(guān)的領(lǐng)域中,隨著其原料丁內(nèi)酯價(jià)格的降低,必將展示其發(fā)展的良好前景。以下是其應(yīng)用領(lǐng)域的具體介紹:
(1)醫(yī)藥衛(wèi)生
PVP有優(yōu)良的生理惰性,不參與人體新陳代謝,又具有優(yōu)良的生物相容性,對(duì)皮膚、粘膜、眼等不形成任何刺激。從生物學(xué)的觀點(diǎn)來看,PVP的分子結(jié)構(gòu)特色類似于用簡(jiǎn)單的蛋白質(zhì)模型的那種結(jié)構(gòu),甚至于它的水溶性對(duì)某些小分子的配合能力以及能夠被某些蛋白質(zhì)的沉淀劑硫酸銨、三氯乙酸、丹寧酸和酚類所沉淀等特性也和蛋白質(zhì)相溶。以致于使PVP被廣泛地用作藥物制劑的輔料。具體應(yīng)用如下:①用作制劑的粘結(jié)劑②共沉淀劑③作為注射液中的助溶劑或結(jié)晶生成阻止劑 ④包衣或成膜劑 ⑤延緩劑、緩釋劑藥物的可控釋放可延長(zhǎng)藥物的作用時(shí)間⑥人工玻璃體和角膜⑦外科包扎帶。另外,PVP還可以作為著色劑和X光造影劑;可用于片劑、顆粒劑、水劑等多種劑型藥物,具有解毒、止血、提高溶解濃度、防止腹膜粘連、促進(jìn)血沉等作用。
(2)食品加工方面
PVP本身不會(huì)致癌,有良好的食物安全性,能與特定多酚化合物(如單寧)形成絡(luò)合物,在食品加工方面主要作為啤酒、果汁、葡萄酒等食品澄清劑和穩(wěn)定劑。
(3)日用化妝品方面
在PVP的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中,發(fā)達(dá)國(guó)家的化妝品工業(yè)占30%~50%,我國(guó)占70%~80%。由于PVP具有極低的毒性和生理惰性,它對(duì)皮膚、眼睛無刺激,在醫(yī)藥領(lǐng)域中有長(zhǎng)期使用的記錄,所以用于化妝品等很安全。在日用化妝品中,PVP及共聚物具有良好分散性及成膜性,PVP在乳液中有保護(hù)膠體的作用,可用于脂肪性和非脂肪性膏體中,用作定型液、噴發(fā)膠及摩絲的定型劑、護(hù)發(fā)劑的遮光劑、香波的泡沫穩(wěn)定劑、波浪定型劑及染發(fā)劑中的分散劑和親合劑。在雪花膏、防曬霜、脫毛劑中添加PVP,可增強(qiáng)濕潤(rùn)和潤(rùn)滑效果。
(4)洗滌劑領(lǐng)域
PVP具有抗污垢再沉淀性能,可用于配制透明液體或重污垢洗滌劑,在洗滌劑中添加PVP有很好的防轉(zhuǎn)色效果,而且可以增強(qiáng)凈洗能力,洗滌織物時(shí)可防止合成洗滌劑對(duì)皮膚的刺激,尤其對(duì)合成纖維,此性能比羧甲基纖維素(CMC)類洗滌劑更為突出。PVP可與硼砂復(fù)配,作為含酚消毒清潔劑配方中的有效成分。PVP與過氧化氫固體復(fù)配的洗滌劑中,具有漂白、殺滅病菌的作用。
(5)紡織印染
PVP與許多有機(jī)染料有很好的親和力,它可以與聚丙烯腈、酯、尼龍和纖維性材料等疏水性合成纖維結(jié)合,提高染色力和親水性。
(6)涂料和顏料
用PVP包覆的油漆、涂料成膜透明而不影響本色,改善涂料和顏料的光澤和分散性,提高熱穩(wěn)定性并能改善油墨和墨水的分散性等。
(7)聚合物工藝
聚乙烯基吡咯烷酮作為高分子表面活性劑,在不同的分散體系中,可作為分散劑、乳化劑、增稠劑、流平劑、粒度調(diào)節(jié)劑、抗再沉淀劑、凝聚劑、助溶劑和洗滌劑。
(8)其它方面
PVP可作為三次采油的膠凝劑,提高油田的采油率。作為感光材料的助劑有助于降低乳膠度和增強(qiáng)顯影圖像的覆蓋能力。在高分子聚合過程中作為增稠劑、分散穩(wěn)定劑和粘結(jié)調(diào)節(jié)劑等。在造紙行業(yè)作為分散劑,在丙烯胺氣化反應(yīng)中作為助催化劑。PVP目前在分離膜、光固化樹脂、激光視盤、減阻涂料、建材、煉鋼和電鍍等領(lǐng)域的應(yīng)用也在興起。
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