PVP

聚乙烯吡咯烷酮（PVP）主要内容：基本简介理化性质制备方法相关应用基本简介PVP名称与结构聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)简称PVP，是一种非离子型高分子化合物。由N-乙烯基吡咯烷酮（简称NVP）经自由基聚合而成。其结构式：CHCH2NOn基本简介PVP种类划分PVP按其平均分子量大小分为四级，习惯上常以K值表示，不同的K值分别代表相应的PVP平均分子量范围。K值实际上是与PVP水溶液的相对粘度有关的特征值，而粘度又是与高聚物分子量有关的物理量，因此可以用K值来表征PVP的平均分子量。通常K值越大，其粘度越大，粘接性越强。K值在10-120之间，可用Fikentscher’s方程计算。基本简介聚乙烯吡咯烷酮的分类：PVPK均聚系列PVPP交联系列PVP聚维酮碘PVPVA共聚系列PVPQ755化妆品系列理化性质物理性状PVP是一种无色至乳白色、无臭或几乎无臭的吸湿性细粉。喷雾干燥制得的K值小于等于30的PVP呈球状，由转鼓式干燥制得的K90或更高级别的PVP呈片状。理化性质化学性稳定性在正常条件下，固体PVP是很稳定的。但在空气中加热到150℃或与硫酸盐混合，并在90℃下加热30min会发生交联反应，生成不溶于水的化合物。在偶氮化合物或重铬酸盐类氧化剂存在下光照会使PVP生成凝胶。PVP的水溶液通常较稳定，但和硅酸钠或磷酸三钠等多价强碱盐一起加热时会产生沉淀。理化性质表面活性N-乙烯基吡咯烷酮的结构：其含有一个偶极矩为40的极性较大的内酰胺基，有亲水和亲极性基团的能力；在其分子环上及长链中又具有非极性的亚甲基（—CH2—）和次亚甲基（—CH=）使其具有亲油性；PVP的这种分子结构使其带有表面活性。NCHCH2O理化性质溶解性和溶液特性由于PVP分子中既有亲水基团，又有亲油基团，可与多种溶剂相互作用，使其既能溶于水且其粘度不受PH值影响，又能溶于许多醇、羧酸、胺、卤代烃等有机溶剂。但其基本不溶于丙酮、醋酸乙酯、苯类、乙醚等多数醚类、环己烷、四氯化碳、矿物油等溶剂。理化性质络合性PVP是一种具有高“溶解”能力的聚合物，这种溶解能力是因为其分子结构中有高极性特性和能接受氢链的酰胺基团，同时又有非极性基团。这两种基团都具有溶解小分子组分上相应基团的能力。这种能力使得PVP能够与许多物质，特别是含羟基、羧基、氨基及其他活性氢原子的化合物生成固态络合物。XRD研究表明这些络合物实质上是无定形的，是小分子组分以分子状态分散于聚合物的无定性基体之中。理化性质生物特性PVP具有优良的生理惰性，不参与人体新陈代谢，又具有优良的生物相容性，对皮肤、粘膜、眼等不形成任何刺激。从生物学的观点来看，PVP的分子结构特色类似于用做简单的蛋白质模型的那种结构，甚至于它的水溶性、对某些小分子的络合能力以及能够被某些蛋白质的沉淀剂所沉淀等特性也与蛋白质相似。因此PVP被广泛的用作药物制剂的辅料。制备方法以单体NVP为原料:①本体聚合在本体聚合制备过程中，由于存在反应体系粘度大，聚合物不容易扩散，聚合反应热不容易移走导致局部过热等问题，因此得到的产品分子量低，残留单体的含量高，而且多呈黄色，没有太大实用价值②溶液聚合工业上一般都采用此法合成PVP。制备方法PVP生产聚合有二条主要路线：第一是NVP在有机溶剂中进行溶液聚合，然后进行蒸汽汽提。第二条路线为NVP单体与水溶性阳离子、阴离子或非离子单体进行水溶液聚合。相关应用20世纪40年代PVP在二战期间开始作为人造血浆增溶剂使用60年代PVP在日用化工行业主要用途是定型、湿润、成膜等70年代医药行业开始广泛使用PVP作为药物的助溶剂、分散剂、降解剂等80年代食品行业中开始广泛添加PVP作为澄清剂和稳定剂90年代PVP开始在采油领域作为三次采油的胶凝剂，在洗涤剂领域用于配制透明液体或重垢洗涤剂，在造纸行业中用作分散剂等21世纪PVP已广泛应用于分离膜、光导纤维、减阻涂料、建材等高科技领域，同时在建材、炼钢、电镀等领域的应用也正在逐渐兴起。在医药领域的应用(1)在药物中用作粘合剂对湿、热敏感的药物，如硝酸甘油、阿司匹林等用PVP的醇溶液造粒，可有效消除水分、干燥温度及时间对药物稳定性的影响。对疏水性药物，用其水溶液做粘合剂不但有利于均匀湿润，并能使疏水性药物颗粒表面变成亲水性，有利于药物的崩解和溶出。在医药领域的应用(2)在药物中用作包衣材料片剂糖衣胶浆或薄膜包衣液中添加PVP，可增加包衣材料对片基的粘着力，在着色的薄膜包衣溶液PVP也可作为色素分散剂，使色素分布均匀。用作包衣时，能产生粘结现象，包衣后在潮湿空气中微呈软化，宜加入适量虫胶等以改善吸湿性，同时配以PEG以增加膜的柔韧性。在医药领域的应用(3)在药物中用作缓释控释制剂骨架型缓释片是将药物与不溶性聚合物及水溶性物质（致孔道剂）混合后用熔融法、溶解挥发溶剂法或直接压制等技术值得的一类固体制剂。PVP用作骨架致孔道剂可制备不溶性骨架缓释片和溶蚀性骨架缓释片。目前已用PVP致孔道剂制成丁苯碱、吲哚美辛、布洛芬等缓释片。在医药领域的应用(4)在药物中用作眼用药物制剂PVP用于一些注射，由于它和药物之间的缔合作用，使其一方面起到缔合的作用，另一方面对于某些放置时间过长就会结晶出或沉淀出来的药剂，在滴眼液中加入一定量PVP，可以减少滴眼液的刺激性，并可延长药物在眼内停留时间，提高疗效。由于PVP具有亲水性，可使带隐形眼镜者感觉舒适并可兼作人工泪液。在分散聚合中的应用PVP在高分子乳液聚合、悬浮聚合中可作为增稠剂、稳定剂、粒径调节剂。一般来说分子量较大的PVP（K60）作为保护剂防止悬浮体沉淀，阻止乳液及分散液中较大粒径粒子的聚集，使其稳定。而低分子PVP更适宜于作分散剂，特别是对低密度物质的分散。当然分子量及其分布必须与分散体的粒径及其分布相适应。在分散聚合中的应用PVP与NVP共聚物在苯乙烯均聚及共聚，氯乙烯、甲基丙烯酸酯、聚氨酯的悬浮聚合，丙烯酸酯、羧酸乙烯酯的乳液聚合中均能发挥优良的分散稳定和控制粒径、调节黏度、改善树脂性能的作用。在颜料、涂料中的应用—有机颜料制备(1)颜料的表面处理化学合成所得到的有机颜料粒子具有较大的表面能，比表面为8～10m2/g。颜料成品若作机械粉碎后其粒径只能达到70～100μm，不能直接使用。因此人们对具有良好分散性能的粒子表面处理技术产生浓厚兴趣。因为表面处理可以改变颜料的某些性能。如：热稳定性、抗强溶解性能、分散性能、颜色保留性能、化学惰性和光固性能等。在颜料、涂料中的应用—有机颜料制备(2）PVP在颜料表面处理上的应用由于PVP具有良好的成膜性，溶于水，不溶于某些有机介质，且成膜透明，不影响本色，并能提高颜料的光泽和分散性，常被用作有机偶氮颜料的表面包覆剂。优点：不会产生色料扩散现象；提高了耐光牢度；增加漆膜光泽，避免粗糙裂纹；易于粉碎，提高着色能力在颜料、涂料中的应用—水性涂料在水性涂料中，由于颜料的分散性差和储存时的凝聚沉淀而使得着色效果降低，出现浮色，光泽差等不良现象。为此需要合适的分散剂。高分子分散剂具有稳定性高，流变性能好，在颜料表面吸附性能好，提高着色力及改进光泽等优点，是颜料分散剂发展的方向。日本专利认为，采用①合成或天然饱和脂肪酸改性丙烯酸酯，②NVP，③α,β-乙烯基不饱和酸等，按一定比例合成的分散剂，既能使颜料良好分散，还具有良好的成膜性，可改进水性涂料的使用性能。适合于许多有机、无机颜料及水性树脂。在颜料、涂料中的应用—特种涂层在喷印用纸表面，一般涂有一覆盖层。含有PVP的透明涂层使喷印墨水在其上快速干燥。该透明层具有良好的吸墨水性，不溶于水，有较好的凝固性，扩散性。并且因透明而高速成像。尤其适用于多色彩的墨水喷印。PVP还可用于导电性涂膜的制备中。为防止静电危害而制造的导电性塑料薄膜，是在塑料薄膜上薄薄地涂上含有炭黑和黏结剂的导电性透明涂料，再于其上涂有一层透明保护层而制成的。得到导电性透明度好，能涂布均匀，易干的导电涂层。在油墨、墨水中的应用喷射印刷用墨水应具有良好的稳定性，在长时间连续喷射印刷时，不堵塞喷嘴，此外，也要求在停止喷射印刷时，没有因残留在喷嘴中的墨水干燥硬化而堵塞喷嘴的现象发生；不妨碍重复喷射，不影响喷射方向，能保持流畅的再喷射状态。采用低分子量PVP，由于其不挥发性，又有良好的湿润性和水溶性以及对染料、颜料的亲和性，可以使油墨、墨水具有良好的分散稳定性，在喷射、书写及记录时，具有流畅的重复喷射书写功能，停一周后仍然能正常喷印。在油墨、墨水中的应用在纺织印染工业的应用—纺织PVP与一般的有机染料有较强的亲和力，这主要是由于PVP分子中内酰胺结构与染料中的有机官能团（如羟基、氨基、羧基等）之间的结合力造成的。这种力在一定条件下往往超过染料与纤维的结合力，故PVP有“液体纤维”之称，PVP的这种特性可以改善许多疏水性合成纤维的可染性。除了提高合成纤维的可染性外，PVP还能改进合纤的其他性质。如吸湿性、防皱性、定型性、易洗性、漂白后的强度和耐日晒能力。在纺织印染工业的应用—印染由于PVP与染料特别是对还原、硫化、直接和显色等染料有很强的结合能力，故它在20世纪50年代就被用作剥色剂、漂白剂、减色剂。最近，还有人提出用顺酐-苯乙烯共聚物掺入PVP漂白剂配方中，以降低漂白织物的成本。在改性水处理膜高分子材料中的应用现最常用来做水处理膜的高分子材料有：聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚氯乙烯(PVC)，但是直接用这些高分子材料制成的水处理膜都各自存在缺陷，比如制造成本高、机械性能差、水通量小、膜容易污染及破损等这种缺陷。其中膜污染问题，可以使用膜表面改性技术增强膜表面的亲水性以减小污染。较常用的是共混复合改性，该方法在溶剂中加入改善性能的助溶剂，使两种膜材料的相容性(互溶性)得到改善，诱导一种膜材料在另一种膜材料表面成膜，使界面高分子互相贯穿成网络结构，即互穿聚合物网络。在固体胶水棒、压敏胶、再湿性胶的应用PVP对玻璃、金属和塑料表面具有特别的粘结力，加上其亲水性、分散稳定性、无触变性、增稠性等特点，使它广泛用于各种黏结剂配方中。这种应用分两类，一类是将PVP作为胶黏剂的主要成分，另一类是将PVP的黏结性用于需要黏合剂组分的其他产品中去。在固体胶水棒、压敏胶、再湿性胶的应用(1）固体胶水棒：它是新型的办公室胶水，由于其使用方便，初黏力强，适用于各种纸张，黏合后平整无皱，克服液体胶水的种种缺点。固体黏合剂（固体胶水）是一类比较理想而美观的黏合剂，它是将热液注入模中，冷却后变成固体，装入唇膏式管中，形成固体黏合剂，外型像一只化妆品的唇膏。在固体胶水棒、压敏胶、再湿性胶的应用(2）压敏胶：它是一类具有对压力有敏感性的胶粘剂。主要用于制备压敏胶带。一般压敏胶的剥离力小于胶粘剂的粘接力。这样的压敏胶粘剂在使用过程中才不会有脱胶等现象的发生。加入PVP可提高胶带的初黏结力、强度和硬度。它的应用范围很广，可用于尿布、妇女用品、双面胶带、标签、包装、医疗卫生、书籍装订、表面保护膜、木材加工、壁纸及制鞋等方面。在固体胶水棒、压敏胶、再湿性胶的应用(3)再湿性胶：其特点是在固态下经加水膨润后，在一定温度和压力下，即对基材产生胶接力。因此，再湿性胶一般都涂在纸上或布上制成胶带，再湿性胶使用时依靠被粘材料的水分或加少量润湿水，就可实现胶接，主要用于单板修补和湿单板封边等。在杀菌消毒剂中的应用在杀菌消毒剂中的应用—医疗卫生PVP在杀菌、消毒剂中的应用是其应用最成功的一个例子。PVP独有的优异的络合小分子能力可与I2之间络合生成的络合物聚维酮碘（PVP-I），已成为国际上公认的高效、广谱、无毒的杀菌剂，它具有极强的杀菌力和广泛的杀菌谱。在杀菌消毒剂中的应用—医疗卫生作用机理：PVP是一种亲水性聚合物，本身无抗菌作用，但由于它对细胞膜的亲合作用，能将碘直接引到细菌的细胞表面，这对提高碘的抗菌活性很有意义。碘的进攻靶是细菌胞质和胞质膜，在几秒钟内就立即杀灭细菌。当疏基化合物、肽类、蛋白质、脂