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γ-丁內(nèi)酯-直接脫水法是合成PVP單體NVP的方法中研究得比較廣泛的一種方法,尤其是近10～20年來發(fā)表了大量關(guān)于該方法的文章,其中主要是關(guān)于脫水催化劑的.y-丁內(nèi)酯-直接脫水法經(jīng)過胺解﹑催化脫水兩步合成NVP.胺解是由y-丁內(nèi)酯與乙醇胺在一定的條件下發(fā)生反應(yīng)而生成羥乙基吡咯烷酮(NHP).催化脫水反應(yīng)的研究相對更為活躍,就催化劑方面而言,較多的是關(guān)于脫水催化劑對脫水反應(yīng)結(jié)果的影響,而對于催化劑如何影響反應(yīng)及催化脫水反應(yīng)的機(jī)理缺少進(jìn)一步的研究報道.

吸收系統(tǒng)上,以除去反應(yīng)副產(chǎn)物SO,待SO被吸收后,在75~80℃下常壓蒸餾出溶劑苯,然后在真空度0.09MPa下減壓蒸餾出氯乙基吡咯烷酮.(2〉將氯乙基吡咯烷酮、溶劑苯和作為催化劑的KOH或醇鈉按比例(氯乙基吡咯烷酮:苯=3∶1)加入三頸燒瓶中,KOH加入量為氯乙基吡咯烷酮的10%(mol)。

J.Ferguson等人對NVP在酸和鹽存在下的水解進(jìn)行了比較的研究,得到了NVP水解速率與時間的關(guān)系曲線.顆粒大小對PVP堆密度有直接的影響,顆粒越大,顆粒間空隙越大,一定質(zhì)量的PVP堆體積就越大,由式(2.4)容易看出,顆粒越大,導(dǎo)致PVP堆密度越小.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),如膠體保護(hù)作用、成膜性、黏接性、吸濕性、增溶性、凝聚作用以及與某些化合物的絡(luò)合能力等.

NVP分子內(nèi)的乙烯基電荷不平衡，即雙鍵相連的兩個碳原子上電荷密度不一樣.這種電荷不平衡為NVP的水解提供了可能性,當(dāng)在酸性或有堿金屬離子存在時，NVP分子內(nèi)就發(fā)生異構(gòu)化,形成--系列過渡態(tài),終生成吡咯烷酮與乙醛,這是NVP水解的一步.NVP水解的二步為一步生成的吡咯烷酮與NVP分子進(jìn)行加成反應(yīng),然后在水的參與下進(jìn)-步分解為吡咯烷酮和乙醛.

在攪拌下加熱升溫至65℃,維持溫度65土5℃攪拌回流反應(yīng)3h停止反應(yīng),在65~90℃下常壓蒸餾出溶劑苯,在0.09MPa真空度下減壓蒸餾出產(chǎn)物NVP,未反應(yīng)的氯乙基吡咯烷酮返回再進(jìn)行反應(yīng)。我國目前PVP產(chǎn)品的消費(fèi)量大約為每年1000t,主要用于化妝品和輔料,所需產(chǎn)品仍主要來自于進(jìn)口,這主要是因為我國的PVP產(chǎn)品還沒有形成規(guī)模化、系列化.隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國對PVP的需要量將不斷增加,應(yīng)在這一領(lǐng)域繼續(xù)深入研究,提高生產(chǎn)能力,增加產(chǎn)品種類,進(jìn)-步完善產(chǎn)品質(zhì)量,為實現(xiàn)PVP產(chǎn)品的國產(chǎn)化提供保障.由于PVP系列產(chǎn)品的價格較高,尤其是交聯(lián)聚合物價格更高,所以消費(fèi)市場主要為發(fā)達(dá),主要是美國、西歐、日本等和地區(qū).

根據(jù)引發(fā)手段NVP的聚合又可分為自由基聚合、離子引發(fā)聚合、光引發(fā)聚合等.正是由于NVP聚合方式的多樣性,決定了PVP產(chǎn)品的多樣性,使得生產(chǎn)滿足各種用途的PVP產(chǎn)品成為可能.每年僅NVP的聚合及其相關(guān)的應(yīng)用研究的研究論文及申請的專利就達(dá)兩百篇以上.。NVP的物理性質(zhì)NVP是N-乙烯基吡咯烷酮的簡稱,是合成PVP的單體.NVP常溫下是一種無色或者淡黃色,略有氣味的透明液體,易溶于水,其主要的物理性質(zhì)如下:相對密度:1.04(25℃時;熔點:13.5℃;沸點:148℃13332.24Pa,58~65C13.3~26.64Pa;閃點:98.33℃;

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·酮類:甲基環(huán)己酮、環(huán)己酮(熱).·鹵代經(jīng)類:二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷.·胺類:丙胺、正丁胺、乙二胺、環(huán)己胺、苯胺、吡啶、乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇.·內(nèi)酰胺類:2-吡咯烷酮、N-甲基吡喀烷酮、N-乙烯基吡咯烷嗣、N-乙基吡咯烷酮.·其他:硝基甲烷,硝基乙烷.常溫下能溶解PVP,但溶解度低于1%的溶劑有:·經(jīng)類:苯、甲苯、二甲苯、石油醚、戊烷,己烷、環(huán)己烷、庚烷、溶劑油﹑煤油、礦物油﹑甲基環(huán)己烷.·醚類:二乙醚、二甲醚、甲基乙烯基醚、異丁基乙烯基醚、四氫呋喃,聚乙.二.醇600、乙基乙烯基醚.

如我國PVP-I還處于應(yīng)用推廣階段,而在一-些發(fā)達(dá)，作為醫(yī)用殺菌劑,PVP-I已完全取代 I,-酒精溶液.而且,這些對PVP產(chǎn)品的需求量仍呈上升趨勢,預(yù)計2000年,美國、西歐、日本對PVP的總消費(fèi)量將超過20 000t .消費(fèi)領(lǐng)域主要是醫(yī)藥醫(yī)療衛(wèi)生和化妝品,約占總消費(fèi)量的70%,近年來在飲料、造紙和紡織等領(lǐng)域的消費(fèi)量都在上升.雖然從PVP及其單體NVP投入市場到現(xiàn)在已有幾十年的歷史,但到目前為止 BASF和ISP兩家公司仍然是該領(lǐng)域產(chǎn)品的主要生產(chǎn)廠家.先的PVP產(chǎn)品只是單一的均聚產(chǎn)品,到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為均聚、共聚和交聯(lián)等種類以及工業(yè)級、醫(yī)藥級、食品級三種規(guī)格.其中,工業(yè)級產(chǎn)品包括K值從12一90的一系列均聚PVP,K值從37~75的NVP與乙酸乙烯酯的共聚物(PVP/VA)以及NVP與不飽和季銨鹽類的共聚物(PVPQ).醫(yī)藥級產(chǎn)品包括一系列分子量的均聚PVP,NVP與乙酸乙烯酯的共聚物.NVP的交聯(lián)聚合物以及PVP-I等.食品級產(chǎn)品主要是指不溶性的NVP交聯(lián)聚合物.目前,據(jù)有關(guān)資料報道,BASF和ISP兩家公司PVP系列產(chǎn)品的年產(chǎn)量估計在20 000t左右.

另據(jù)美國ISP公司提供的資料,其PVP-K堆密度為0.3g/ml左右,與BASF公司的同類產(chǎn)品堆密度有較大差別,可見,干燥工藝不同,對PVP產(chǎn)品堆密度影響較大.另外,測定方法不同也會導(dǎo)致PVP堆密度數(shù)據(jù)的差異.不溶性或者交聯(lián)PVP的堆密度一般在0.28~0.38g/ml.至于NVP的聚合研究,由于其聚合物具有的優(yōu)異性能,而且相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域多是與聚合物直接相關(guān)的,所以NVP的聚合更是受到廣大科技工作者的關(guān)注.

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當(dāng)PVP應(yīng)用于食品、化妝品等領(lǐng)域時,它的口服毒性和皮膚刺激性等顯得尤為重要.(1）口服毒性選用健康的NIH小白鼠為試驗對象,體重每只18~22g,雌·雄各半,用PVP-K:進(jìn)行試驗,試驗期間未見動物出現(xiàn)異常反應(yīng)，無動物死亡,LD,>10000mg/kg,按口服毒性分級標(biāo)準(zhǔn),PVP屬實際物質(zhì).蓄積毒性選用NIH純種健康小白鼠40只(雌雄各20只,體重18～22g)進(jìn)行蓄積毒性試驗.按劑量遞增法經(jīng)口染毒,試驗動物食欲正常,無其他異常反應(yīng)。