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由此可見(jiàn),不論是乙炔法還是y丁內酯法都存在自身的不足,所以目前仍然有大批科技工作者投身于NVP及其聚合物PVP的研究與生產(chǎn)工作中。y-丁內酯為原料合成NVP及PVP的研究開(kāi)始于20世紀40年代,因為是以y-丁內酯為主要的起始原料,所以稱(chēng)為y-丁內酯法.y-丁內酯法根據脫水方式的不同又分為直接脫水法和間接脫水法兩種方法,直接脫水法分兩步進(jìn)行,一步為Y丁內酯與乙醇胺進(jìn)行胺解反應生成α-羥乙基吡咯烷酮α-NHP,二步為α-NHP在脫水催化劑的存在下進(jìn)行分子內脫水反應,脫去一分子水得到單體NVP.

吸收系統上,以除去反應副產(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)。

條件:水溶液0.08ml,三羥甲基氯化銨,pH4.65,流速1ml/min,23℃.從圖2.4中不難看出,與其他所有自由基聚合的產(chǎn)物一樣,PVP也有一典型的Schulg-Flory分子量分布.通過(guò)不同分子量的K12,K;,和K3三種PVP分子量分布曲線(xiàn)進(jìn)行比較,分子量較大的PVP-K3分子量分布較寬,而分子量較小的PVP-K2分子量分布較窄.這是因為分子量大的聚合物,形成的分子鏈越長(cháng),在分子鏈形成的過(guò)程中就可能在某些部位因為接枝而形成側鏈,接枝程度越高,則分子量分布越寬.

另外,共聚PVP和交聯(lián)PVP紅外光譜,由于共聚單體的不同或者交聯(lián)劑分子結構的不同而不同。PVP的紅外吸收峰較多,從500cmT1波數左右到3500cm'波數都有吸收峰.其特征吸收帶為一C一О伸縮振動(dòng)躍遷產(chǎn)生的譜帶,這一譜帶的位置在1660~1680cmT'范圍內,根據PVP分子量大小等因素的變化,這一譜帶的位置會(huì )有不同程度的差異.另一方面,從PVP的紅外譜圖可以看出，---C=-O伸縮振動(dòng)譜帶寬度約為30~35cmT',數值偏大,說(shuō)明在一C--O雙鍵與酰胺鍵--C一N一之間有很強的作用力,左右的位置為PVP分子的-C—N一伸縮振動(dòng)譜帶,由此峰可定量推算PVP的含量.

在攪拌下加熱升溫至65℃,維持溫度65土5℃攪拌回流反應3h停止反應,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,未反應的氯乙基吡咯烷酮返回再進(jìn)行反應。我國目前PVP產(chǎn)品的消費量大約為每年1000t,主要用于化妝品和輔料,所需產(chǎn)品仍主要來(lái)自于進(jìn)口,這主要是因為我國的PVP產(chǎn)品還沒(méi)有形成規模化、系列化.隨著(zhù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展,我國對PVP的需要量將不斷增加,應在這一領(lǐng)域繼續深入研究,提高生產(chǎn)能力,增加產(chǎn)品種類(lèi),進(jìn)-步完善產(chǎn)品質(zhì)量,為實(shí)現PVP產(chǎn)品的國產(chǎn)化提供保障.由于PVP系列產(chǎn)品的價(jià)格較高,尤其是交聯(lián)聚合物價(jià)格更高,所以消費市場(chǎng)主要為發(fā)達,主要是美國、西歐、日本等和地區.

這是強吸引力使PVP分子聚集體表現為剛性而缺少柔性,加熱的溫度達不到T,時(shí),都主要表現為剛性而無(wú)法進(jìn)行熱塑性加工.而一旦當溫度達到其T,,足以克服分子間的強偶極作用力時(shí),它又變?yōu)槿廴趹B(tài)而表現為熔融黏性,由于PVP熔融黏度很高,同樣難以進(jìn)行熱塑性加工.在需要對其進(jìn)行熱塑性加工的時(shí)候,只有通過(guò)共聚或添加增塑劑改性后方可進(jìn)行。PVP的光譜特性紅外光譜PVP的紅外光譜可以通過(guò)兩種方法得到,-是用KBr壓片，二是將PVP水溶液灑在A(yíng)gCl圓盤(pán)上形成PVP薄膜,然后測定.各種方法得到的PVP紅外光譜大同小異,或者含有可以與PVP分子發(fā)生相互作用的分子時(shí),PVP紅外光譜可能會(huì )出現較大的偏差.

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在3000~3500cmT'之間的強而且寬的吸收帶被公認為PVP中水分的吸收峰,這類(lèi)水分是被PVP分子吸附的水分.由于PVP單體NVP分子不具有吸附水分的性質(zhì),所以其紅外光譜不具有這一譜帶,利用這一點(diǎn)可以通過(guò)紅外吸收光譜來(lái)定性或者半定量地判斷NVP的聚合反應轉化率或者區別PVP溶液與NVP。PVP的溶解性由于PVP分子中既有親水基團,又有親油基團,所以它可以與許多溶劑分子具有親和力,使其既能與水互溶,又能溶解于許多醇、羧酸﹑胺類(lèi)、鹵代經(jīng)等溶劑中.

如我國PVP-I還處于應用推廣階段,而在一-些發(fā)達，作為醫用殺菌劑,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,預計2000年,美國、西歐、日本對PVP的總消費量將超過(guò)20 000t .消費領(lǐng)域主要是醫藥醫療衛生和化妝品,約占總消費量的70%,近年來(lái)在飲料、造紙和紡織等領(lǐng)域的消費量都在上升.雖然從PVP及其單體NVP投入市場(chǎng)到現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(chǎng)家.先的PVP產(chǎn)品只是單一的均聚產(chǎn)品,到現在已經(jīng)發(fā)展為均聚、共聚和交聯(lián)等種類(lèi)以及工業(yè)級、醫藥級、食品級三種規格.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(lèi)的共聚物(PVPQ).醫藥級產(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.

或者是在高壓固定床反應器中加入30%~40%的丁炔二醇水溶液,使Ni催化劑懸浮于其中,然后通入高壓H進(jìn)行反應,直至丁炔二醇幾乎被氫化成1,4-丁二醇為止.很顯然,就反應物的比例而言,H過(guò)量,丁炔二醇的轉化率接近,選擇適當宏觀(guān)物理性能的Ni催化劑,1,4-丁二醇的選擇性可得到提高.1,4-丁二醇在銅催化劑的存在下脫去一分子H生成五元環(huán)的r-丁內酯.y-丁內酯不僅是合成NVP的重要中間體和原料,也是合成其他吡咯烷酮類(lèi)物質(zhì)(如甲基吡咯烷酮)的重要原料.

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γ-丁內酯-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(lái)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-丁內酯-直接脫水法經(jīng)過(guò)胺解﹑催化脫水兩步合成NVP.胺解是由y-丁內酯與乙醇胺在一定的條件下發(fā)生反應而生成羥乙基吡咯烷酮(NHP).催化脫水反應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結果的影響,而對于催化劑如何影響反應及催化脫水反應的機理缺少進(jìn)一步的研究報道.