第一節(jié) 聚乙烯吡咯烷酮的簡介
聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)簡稱PVP，是一種非離子型高分子化合物，是N-乙烯基酰胺類聚合物中最具特色，且被 研究 得最深、廣泛的精細化學品品種。已發(fā)展成為非離子、陽離子、陰離子3大類，工業(yè)級、醫(yī)藥級、食品級3種規(guī)格，相對分子質量從數千至一百萬以上的均聚物、共聚物和交聯聚合物系列產品，并以其優(yōu)異獨特的性能獲得廣泛應用。（立項報告）
第二節(jié) 聚乙烯吡咯烷酮的制備
PVP是以單體乙烯基吡咯烷酮(NVP)為原料，通過本體聚合、溶液聚合等方法得到。在本體聚合制備過程中，由于存在反應體系粘度大，聚合物不容易擴散，聚合反應熱不容易移走導致局部過熱等問題，因此得到的產品分子量低，殘留單體的含量高，而且多呈黃色，沒有太大實用價值。工業(yè)上一般都采用溶液聚合法合成PVP。
PVP生產聚合有二條主要路線，第一是N-2-吡咯烷酮(NVP)在有機溶劑中進行溶液聚合，然后進行蒸汽汽提。第二條路線為NVP單體與水溶性陽離子、陰離子或非離子單體進行水溶液聚合。
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，得到的聚合物結構和性能都有所不同，其中自由基溶液聚合得到的聚合物組成、結構較均勻。性能也比較穩(wěn)定，是NVP均聚最常用的方法，調節(jié)單體濃度、聚合溫度、引發(fā)劑用量等反應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配置成質量分數為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，氮氣氛圍下反應6 h，冷卻并過濾，不溶物置于真空干燥箱內真空干燥24h，得白色PVP固體粉末。
PVP的聚合中絕大多數使用AIBN做引發(fā)劑，未見有用水溶性偶氮類引發(fā)劑進行引發(fā)合成PVP的文獻，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含有對人體有害的基團氰基，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品，所以水溶性偶氮引發(fā)劑比AIBN更有優(yōu)勢。
第三節(jié) 聚乙烯吡咯烷酮的應用
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，膠體保護作用、成膜性、粘結性、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的領域中，隨著其原料丁內酯價格的降低，必將展示其發(fā)展的良好前景。以下是其應用領域的具體介紹：
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，對皮膚、粘膜、眼等不形成任何刺激。醫(yī)藥級PVP為國際倡導的三大藥用新輔料之一，可用做片劑、顆粒劑的粘結劑、注射劑的助溶劑、膠囊的助流劑；眼藥的去毒劑，延效劑，潤滑劑和包衣成膜劑，液體制劑的分散劑和酶及熱敏藥物的穩(wěn)定劑，還可用做低溫保存劑。用于隱形眼鏡、可增加其親水性和潤滑性。PVP K30已獲得國家醫(yī)藥管理部門的批準正式上市。 公司同時供應帶批準文號的聚維酮K30。
從生物學的觀點來看，PVP的分子結構特色類似于用簡單的蛋白質模型的那種結構，甚至于它的水溶性對某些小分子的配合能力以及能夠被某些蛋白質的沉淀劑硫酸銨、三氯乙酸、單寧酸和酚類所沉淀等特性也和蛋白質相溶。以致于使PVP被廣泛地用作藥物制劑的輔料，具體應用如下：①用作制劑的粘結劑②共沉淀劑③作為注射液中的助溶劑或結晶生成阻止劑④包衣或成膜劑⑤延緩劑、緩釋劑藥物的可控釋放可延長藥物的作用時間⑥人工玻璃體和角膜⑦外科包扎帶⑧PVP碘消毒劑。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、促進血沉等作用。
食品加工
PVP本身不會致癌，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。PVP能與特定多酚化合物(如單寧)形成絡合物,使其在果汁飲料中起到澄清作用和防凝作用。如Buschke H等人在發(fā)酵罐中添加0. 01% ~0.02%可溶性PVP,可有效降低其凝固點。在酒和醋等的生產過程中使用PVP也能起到同樣作用。交聯PVP在啤酒和茶飲料中的應用尤為廣泛,啤酒中的多酚類物質能與啤酒中的蛋白質結合,生成單寧大分子復合物,會嚴重影響啤酒的風味,并縮短其保質期。而交聯聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)能夠與啤酒中的單寧酸和花色苷絡合,從而使啤酒澄清,且提高啤酒的儲存穩(wěn)定,延長保質期。在茶飲料中,使用PVPP可適當降低茶多酚的含量,且PVPP不殘留在茶飲料中,可重復使用,大大降低成本。
日用化妝品
在PVP的消費結構中，發(fā)達國家的化妝品工業(yè)占30%～50%，我國占70%～80%。由于PVP具有極低的毒性和生理惰性，它對皮膚、眼睛無刺激，在醫(yī)藥領域中有長期使用的記錄，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，可增強濕潤和潤滑效果。
洗滌劑
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有很好的防轉色效果，而且可以增強凈洗能力，洗滌織物時可防止合成洗滌劑對皮膚的刺激，尤其對合成纖維，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與過氧化氫固體復配的洗滌劑中，具有漂白、殺滅病菌的作用。
紡織印染
PVP與許多有機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合，提高染色力和親水性。Kirsh Y E等人報告了PVP和尼龍接枝共聚后,生產的織物改善了抗?jié)癜櫺阅芎头莱毙浴?/p>
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。
高分子表面活性劑
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、粒度調節(jié)劑、抗再沉淀劑、凝聚劑、助溶劑和洗滌劑。
催化劑制備
作為活性劑穩(wěn)定膠粒，用于核殼催化劑的制備過程。
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)定劑和粘結調節(jié)劑等。在造紙 行業(yè) 作為分散劑，在丙烯胺氣化反應中作為助催化劑。PVP在分離膜、光固化樹脂、激光視盤、減阻涂料、建材、煉鋼和電鍍等領域的應用也在興起。
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