用途广泛的聚乙烯吡咯烷酮

． 继续教育 ． 外用型技术便于操作，经济效果好，处理 速度 快，但导电层在使用过程易脱落，失去抗静电效果． 内用型一般是将上述抗静 电剂在加工时添加到 塑料中去，并均匀地分散于塑料 中．反应型抗静 电 剂通过接枝、嵌段，共 聚而使塑料 本身具有极性 基 团，增加导电性．内用技术可使塑料抗静电性持 久．一般混入型使用较多，因其成本较低、抗静 电效 果好． 除了上述面活性剂外，还可向塑料添加金属 粉末或其它适合的导电添加剂来改进抗静 电性能． 新烷氧 基有机 金 属 化合 物，如 酞 酸 盐 和 锫 酸盐 (醇)，可在用量小的情况下也能达到抗静电效果． 表面活性卉鼍分子中有 亲水基和亲油基．在外用 型时，亲油基吸附在塑料表面 ，亲水基则在外 部吸附 空气中的水分，形成 了极化．这使塑料表面形成 了 极薄的导电层，则产生的静电被移走，不能积蓄在塑料 表面． 内用型抗静 电技术系将表面 活性剂加到 塑料 中，使塑料也有亲油基和亲水基，至使静电具有迁移 性，即使塑料表面因磨损等原因而失去抗静电性时，内 部的抗静电荆还可向塑料表面迁移，使塑料不失去 抗静电效果． 3 抗静电剂的选择 l 与皇料的相容性 抗静 电剂与塑料的相容性必须适度．如果相容 性好，则抗静 电剂不易向塑料制品表面迁移，因此抗 静电效果差．如果相容性 差，则抗静 电剂 向塑料表 面迁移过多，这样会影响塑料的表面性质．所以，抗静 电剂与塑料的相容性必须适度。 影 响相 一 分子结构、分子量、结晶性等． 3．2 抗静电剂的表面浓度 抗静电剂在塑料表面的浓度必须在达到临界浓 度才能明显地产生抗静电效果 ，各种抗静 电剂在塑 料表面的浓度根据其本身组成 和使 用的情况而 不 同，因此在选择抗静电剂时必须充分考虑． 3．3 抗静电，f口与其它助剂的关系 使用多种抗静电剂复 配恰 当可 产生 良好 的协 同效应．其它助 剂如增 塑剂、稳定 剂、阻 燃剂、颜 料和填充剂等，常会影响抗静电效果，选择不当有时会 出现反协同效应，因此，复配时应特别注意． 3．4 其 它 抗静电剂除抗静 电性能好外，还应注意其本身 的熟稳定性，添加后对塑料的加工性能、塑料翩 晶的 物理和机械性能的影响，塑料本身带 电情况、抗静 电 剂用量、经济性、安全卫生性能等。 4 国内情况与发展趋势 我国目前已开发 10t"塑料 用抗静 电剂，上海助 剂厂较早生产了抗静电剂SN(十八烷二 甲基羟乙基 季铵硝酸盐 北京市化工研究院开发了 ASA系列 抗静电剂，应用广泛．旅大市轻化工所、杭州化工研 究所、天津轻化工研究院、上海人民染料厂开发了不同 型的抗静电剂。 与发达国家相比，我国抗静电剂品种还少，随着 电子工业和食品工业 (尤其是食 品包装)的发展，我 国对塑料抗静电剂的需求一定会 日益迫切。 因此， 不断研制和生产抗静 电效果好，耐久、稳定性 好，低 毒和无毒、成本低的抗静电剂非常必要，以满 足国 内 多方面的，不断增长的需求． 用 途 广 泛 的 聚 乙 烯 吡 咯 烷 酮 l_OIIYV NYI RRoU ONE．一 A I|o L’ 0F HA、1 G 僦 USE ． 1 前言 聚乙烯口比咯烷酮简称 PVP。是由 N一乙烯基 吡 · 36 · 锄 ． 蒋毅民 陈小兰 - - ● _ ● _ 一 ● ’ ’ ， ● - — — ～ 咯烷酮均聚而成的高分子化合物，为白色、徼 黄色粉 末，或者透明液体，可溶于水及大多数有机溶剂，与 多数无机盐及多种树脂相溶。PVP具有很强的粘接 《化学工程师))3／1994(总第 4l期 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com 性、吸附性，并且对人体安全、无毒，广泛用于医药、 化工、食 品加工、化妆品和粘合 剂等领域． 国外 对 PVP已有 50多年的研究和生产历史，主要生产厂家 有德国的 BAS公司和美国 的 GAF公 司；我 国目前 主要依靠进 口．1987年，河南省博爱精细化工厂与 浙江省化工研究院联合 进行 中试，生产出合格的工 业及医药用 PVP产 品，l992年 7月通 过国 家级鉴 定，为我国广泛使用 PVP提供了充足的原料． 2 PVP的合成 PvP最早由德国化学家Rcppc~ ．于1950年由美 国安排商品化生产 合成方法删 为：将乙炔与甲醛反 应生成 2一丁 炔 一l，4一二 醇，然后 加氢 还原 成 l。 4-丁二醇，再进行脱氢反 应生成 )r一丁 内醇，经 氨 处理生成 2一 吡咯烷酮，再与乙炔反应得到 N一乙 烯基吡咯烷酮单体，单体经 自由基引发聚合而成 PVP． - 美国的 GAF公司 以及德国的 BAsF公 司均 以 上述工艺路线生产 PVP． 我国复且大学应用化学研究所采用顺酐气相常 压催化(催化剂为：XYF-5)加氢，一步合成y一丁内 醇，颅酐单程转化率为 l00％．y一丁 内酯选择性大于 90％。可用于制备 PVP，使合成路线大大缩短． 3 PVP性质Ia 1 平均分子量 PVP常按其平均分子量大小分为四级。一般用 K值表示．K值与粘均分子量的关系如下 通常 K值越大，其粘接性越强． 3l2 吸附性能与复合作用 PVP是 由许多相同结构单元组成的线 型 聚合 物，整个分子有很大的柔顺性，在水溶液中整个分子 具有显著的内部 自由度．每个大分子通常含有许多 与外相 (特别是同相)可能贴接 的位置，所 以 PVP易 吸附在许多界面上．由于 PVP在溶液中带正电荷， 因此，带负电荷的基团或固体徽粒就更容易吸附PVP． PVP还能与某些低分子量物质形成复合物，其 结 果可以使某些物质增溶，或使某些物质产生沉淀，或 降低某些物质的刺激性及毒性，如：在 25℃ ，I，在水 溶液中的溶解度为 0．03-4％．而在 1％ 的PV】)水溶液 中，溶解度为 0．58％。可见溶解增加了 l7倍． 33 溶解性与混溶性 《化学工程师》3／l994(总第4l期) PVP板易溶于水，其水溶液的粘度 随 PVP的分 子量和溶液浓度增加而增大，它除了不溶于丙酮、乙 醚、环己烷等少数溶剂外 。可溶于各种醇、胺、酰胺、 卤代烃，硝基烷烃及低分子脂肪酸，还能与大多数无 机盐相溶．此外，它还能与许多高分子物质互溶， 如：榴精、羧甲基纤维素、阿拉伯树胶、聚乙烯醇缩 甲 醛、聚乙烯醇、聚丙烯腈以及聚氯乙烯等． 3．4 成旗性与牯接性 PVP溶液能浇铸成透明光亮的薄膜，且有一定 的 挺度．PVP薄膜具 有优 良的粘 接性 能，可作 为纸 张、玻 、塑料和金属的粘接剂．但 PVP薄膜的吸湿 性较强，其吸水率高于聚乙烯醇、低于羧 甲基纤 维 素，且随空气 中的湿度增加而上升． 3．S 毒性 临床观察及毒理试验表明，PVP对人体 无毒，对 皮肤和组织无树激性． 急性 |目|脉 注射 毒 性 试 验：PVP的 LD 值 为 l2～15g／kg． 慢性口服毒性试验：在老 鼠和狗的饲料 中加入 l～3％的PVI：~ 一 喂养24个月，未发生毒性反应 症 状． 眼睛蔚激试验，以兔子的眼睛作试验，表 明 PVP_ 对眼睛无牵I激性． 4 PVP的主要应用 4．1 在医药方面的应用 利用 PVP与低分子化合物形成复合物的亲力， 将 PVP与药物形成复合物，可达到延 长药物作用 时 同、提高药效、降低药物副作用等效果。如：PVP与 氯霉素、水杨酸、苯巴比妥、激素等所形成的复合物 进人体内后，药物可缓慢地释放出来，从而能较长时 同地维持药物在体内的有效浓度． PVP与I 的复合物俗称 硖伏，由于其 对皮 肤及 粘膜的桶 激性远 比 I’低得多，而杀 菌能力 又 比 I' 强，因此较适合作为医用消毒 剂．临床上 曾将其 用 于 3000饲不同部位 的 中小手术，无菌切 口均 未发 生感染；严重污染的外伤和化脓性感染的伤口，用碘 伏清洗均获得满意的效果剀．碘伏对肝炎病毒还有抑 制、灭活作用I61． 此外，PVP还广泛地用作药物赋形剂、片剂檐衣 的成膜剂、某些药物溶液的稳定剂和悬浮剂。 碘伏既可铡成溶液，也可制成软膏和栓 ，其合 成方法有溶剂法嗍州和混合物加热法嘲I1o1。混合物加 热法为：取PVP粉 15g,~3g’混合研细至呈棕黑色，移 人广口容器中，控{目I温度在 8o～ 9o℃ 内，不断搅 维普资讯 http://www.cqvip.com 拌，至湿润的淀粉试纸置容器 口 不显色即得 产品，收率为 (；o～ 8o％．由于单 体 N一乙烯基 吡 咯烷阐为有毒物质，甚至具有致癌性，所以在制备头 伏之前，原料 PVP要提纯 可用透析法或活性炭吸附 法以除去游离的单体 N一 乙烯基 毗咯烷酮【Il】．由于 {扫I备碘伏耗时较长，已 有人采 用锾 波炉来 加速 反 应 ，缩 短反应 时间 ． 4．2 在文化用品方面的应用 由于 P、1P有很强的粘接力，而且具有嗳湿性，因 而它广泛胄l予镧固体腔 0 。固体胶 的外型象支唇 膏，旋转底座可使胶体进出，使用便利、清洁、不污染 手指和纸张，并且携常方便，正受到越来越多的人 们．特别是大中小学生的欢迎 。 用 PVP锎成的固体胶性能好，保质期长，不容易 凝胶化。如德 国生产的 “Um 』Stic”牌、“Pritt 牌 固 体胶，法国生产的 "Scctch 牌 固体胶都是用 P、，P钢 作而成 而我国市面上一些固体胶，使用一两个 月 就凝胶化，象一支橡皮擦，无法涂布及粘接，其主要 原因是使用成本低廉的聚乙烯醇所至。基于上述 原 因，我们采用国产 PVP研制成功性能极优 良的固体 胶。接近国际局类产 品的水平 。其制作方法为：将 PVP、赋型剂、溶荆．保湿剂在 85～95℃ 加热，回流 l～ 。待形成半透 明胶 时趁热 注入模 中冷 却成 型．如果添加少量香精和颜料，则更受欢迎。 此外 ，PVP还能改善油墨干燥后的光泽，还可作 写墨水和绘图墨水的粘料。 4,3 在亿妆品中的应用 PVP对头发 、皮肤有良好的粘附性，能形成透明 的薄膜，光亮硬挺，易水洗，对皮肤无蔚激，不会产生 o l1 过敏 。而且其 C—N—C一基 团对头 发 具 有 良好 裸护作用，所 以近年来 PVP广泛用于化妆 品 中 。 如河南省化工研究所采用 PvP成功地研制出定型发 胶12]．受到用户的好评．其配方如下 ％)： PVP 4．0 酒精 (95％) 10 甘油 2．0 去离子水 20 香精 适量 乙酰化羊毛脂 2．0 色素 适量 在剃须膏中配人 PVP，具有促进胡须软化及增 加润滑的作用；在染发水中加人适量的 PVP，可 以调 整染发水的色彩并增加色泽的耐久性．PVP在含有 药物或氮基酸的营养美答化妆品中作稳定 荆、悬浮 剂，它对提高溶胶或乳胶的稳定性有显著效果． 4 在其它方面的应用 PVP在饮．斟及酿 造工 业 中主要 用作 啤酒、果 汁、葡萄滔 的稳定 荆和澄 清 剂． 嶂滔在 储存过 程 中，特捌是在低温储存 时容 易 出现 轻傲 的浑 浊 现 象，这是 由于嶂滔中少量多酚化合物或者少量蛋 白 质析出所造成的．如果在醴造釜中加入 0．01～ 0L0 ％ 的可溶性 PVP．就能防止发生浑浊现象，并可改善啤 酒的口味和泡沫的稳定性． PVP在工业上还用作聚苯乙烯的发泡助剂；悬 浮聚合作用的胶凝荆、稳定剂；纤维处理剂；纸加工助 剂等． PVP还可用于滚一液、液一固萃取体 用1％ 的PVP三乙醇胺配制钙指示荆，可使指示剂稳定三 个月I~g_hI。'L~W -Pd络合物还可作为硝基化合物的 加氢催化剂． 总之，由于PVP具有许多优越性能，它的应用范 围十分广臣，这里所介绍的仅是其 中的一部分．可 以预见，随着 PVP生产工艺及应 用研 究 的更 加 深 入，PVP将发挥越来越大的作用． 参 考 文 献 l 王盂蜘．黄应昌主簟 ．胶粘jI|应用手册．北京：化学工 业出版社，l987：254 2 张明伟、睬宇虹，陕西化工。1993(1)：39 3 李寅蔚，精细石油化工 ．1嗍 ：19 4 日用化工原辩手册编 写组，日用化工 原辩 手册．北 京：中田轻工业出_版社。lggl：183～ l85 5 刘月蝇、何文芹、相教芹等。中华拣 ，199o；25(4)： 197 6 盛南美，上海化工，l986；ll(2)：28 7 广州何壳葺公药厂。广东医学。1989；lO(3)：54 8 范文光，医药工业，1958；l9( 9 贡胥l生．张摹碉．朱哥清等．中田医院药学杂吝，1989, 8(5)：215 lO 陆光裕．医药工业，l9l l8圆：74 ll高文伟、乔培苷，药学通报，l9s5；20(4)：21l l2 蒋敏民、陈小兰。化学世界。1992；33(9)：428 l3 张澎声，精细化工信息，19~(1o】：13 l4 H．U．W画 著。宋美蝇译，日用‘匕与 业泽丛，1991；(5)： 40 l5李步海、王克富。高等学校化学学报，1990；,ll(4)：336 l6 张爱梅、崔薰。大学化学，1993；8(4)：47 《化学工程师》^／l994(总第4l期) 维普资讯 http://www.cqvip.com