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由此可見,不論是乙炔法還是y丁內(nèi)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(nèi)酯為原料合成NVP及PVP的研究開始于20世紀(jì)40年代,因?yàn)槭且詙-丁內(nèi)酯為主要的起始原料,所以稱為y-丁內(nèi)酯法.y-丁內(nèi)酯法根據(jù)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(nèi)酯與乙醇胺進(jìn)行胺解反應(yīng)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(nèi)脫水反應(yīng),脫去一分子水得到單體NVP.

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)。

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.通過不同分子量的K12,K;,和K3三種PVP分子量分布曲線進(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?yàn)榉肿恿看蟮木酆衔?形成的分子鏈越長(zhǎng),在分子鏈形成的過程中就可能在某些部位因?yàn)榻又Χ纬蓚?cè)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(jié)構(gòu)的不同而不同。PVP的紅外吸收峰較多,從500cmT1波數(shù)左右到3500cm'波數(shù)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(nèi),根據(jù)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(shù)值偏大,說明在一C--O雙鍵與酰胺鍵--C一N一之間有很強(qiáng)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(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(guó)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?yàn)槲覈?guó)的PVP產(chǎn)品還沒有形成規(guī)?；⑾盗谢?隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國(guó)對(duì)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(shí)現(xiàn)PVP產(chǎn)品的國(guó)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(fèi)市場(chǎng)主要為發(fā)達(dá),主要是美國(guó)、西歐、日本等和地區(qū).

這是強(qiáng)吸引力使PVP分子聚集體表現(xiàn)為剛性而缺少柔性,加熱的溫度達(dá)不到T,時(shí),都主要表現(xiàn)為剛性而無法進(jìn)行熱塑性加工.而一旦當(dāng)溫度達(dá)到其T,,足以克服分子間的強(qiáng)偶極作用力時(shí),它又變?yōu)槿廴趹B(tài)而表現(xiàn)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(duì)其進(jìn)行熱塑性加工的時(shí)候,只有通過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兩種方法得到,-是用KBr壓片，二是將PVP水溶液灑在AgCl圓盤上形成PVP薄膜,然后測(cè)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(xiàn)較大的偏差.

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在3000~3500cmT'之間的強(qiáng)而且寬的吸收帶被公認(rèn)為PVP中水分的吸收峰,這類水分是被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)可以通過紅外吸收光譜來定性或者半定量地判斷NVP的聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率或者區(qū)別PVP溶液與NVP。PVP的溶解性由于PVP分子中既有親水基團(tuán),又有親油基團(tuán),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、鹵代經(jīng)等溶劑中.

如我國(guó)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(duì)PVP產(chǎn)品的需求量仍呈上升趨勢(shì),預(yù)計(jì)2000年,美國(guó)、西歐、日本對(duì)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(chǎng)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(jí)、醫(yī)藥級(jí)、食品級(jí)三種規(guī)格.其中,工業(yè)級(jí)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(jí)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(jí)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(bào)道,BASF和ISP兩家公司PVP系列產(chǎn)品的年產(chǎn)量估計(jì)在20 000t左右.

或者是在高壓固定床反應(yīng)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(yīng),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(yīng)物的比例而言,H過量,丁炔二醇的轉(zhuǎn)化率接近,選擇適當(dāng)宏觀物理性能的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(nèi)酯.y-丁內(nèi)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物質(zhì)(如甲基吡咯烷酮)的重要原料.

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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(duì)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(duì)脫水反應(yīng)結(jié)果的影響,而對(duì)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(bào)道.