CN103044596B - 一种聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法 - Google Patents

一种聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法。首先将溶剂加入到聚合釜中,然后将原料N-乙烯基吡咯烷酮单体加到去离子水中,充分溶解,在惰性气体保护下,加入混合引发剂,在26~32℃,发生聚合反应。本方法所得的聚合聚乙烯吡咯颜色浅,色度≤30,残单低<10 ppm,转换率高,能耗低。

Description

一种聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法
技术领域
本发明涉及精细化工聚合领域,具体涉及一种聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法。
背景技术
聚乙烯吡咯烷酮,英文名:Polyvinylpyurrolidone,简称:PVP。
简称:PVP-K(均聚系列)
CAS号:9003-39-8
分子式:(C6H9NO)n,化学结构:
聚乙烯吡咯烷酮是一种水溶性高分子化合物,产品有液体和固体,固体外观为白色粉末。它安全无毒,能与多种高分子、低分子互溶或复合,具有优良的溶解性、成膜性、络合性、表面活性、化学稳定性和生理相容性,因此在医药、化妆品、酿造、饮料、食品、日化、涂料、造纸、纺织印染、感光材料、纺织和农业等诸多领域有着广泛的应用。
产品有:PVP-K15、K30、K60、K90、K120等系列,其中PVP-K30消费量最大。
目前,聚合PVP的引发剂的体系主要有:
(1)氨水和双氧水为引发剂的体系。
这种体系以去离子水为溶剂,加入量与N-乙烯基吡咯烷酮(简称NVP≥99.8%)的加入量之比为66∶34(重量比)引发剂为0.1%的浓氨水和0.2%的双氧水,通入氮气做保护,反应温度在60~70℃,反应4小时后残余的NVP(简称残单)在200ppm左右,由于聚合反应温度高,聚合后的水溶液颜色一般呈淡黄色,气味重。
(2)氨水、双氧水和偶氮二异丁腈为引发剂的体系。
这种体系以去离子水为溶剂,加入量与NVP(≥99.8%)的加入量之比为66∶34(重量比)引发剂为0.1%的浓氨水、0.2%的双氧水和1%偶氮二异丁腈,通入氮气做保护,反应温度在70~80℃,反应4小时后残余的NVP(简称残单)在200ppm左右。聚合反应前期产生大量的热量,如果不能及时移走这些热量,可能出现爆沸带来不安全因素,而且聚合反应温度高,聚合后的水溶液颜色较黄。
发明内容
本发明提供一种聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,利用新型的无机盐类引发剂和过氧化物引发剂相混合作为引发剂,可以在20~35℃优选26~32℃发生聚合反应。具体过程为:以去离子水为溶剂,加入量与NVP(≥99.8%)的加入量之比为70~40∶30~60(重量比)优选50~60∶50~40,引发剂0.5%~2%的过氧化物优选0.8%~1.2%和1%~5%的无机物优选2%~3%,通入氮气或氦气优选氮气做保护,常温下反应,反应5~10小时,优选7~8小时后,残余的NVP(简称残单)在10ppm左右,由于聚合反应温度低,聚合后的水溶液颜色呈无色。
具体来讲无机盐类引发剂包括以下物质:过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸镁、硫酸钠、硫酸铵、硫酸钾、硫酸镁、亚硫酸钠、亚硫酸钙、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢铵、亚硫酸氢钙和亚硫酸氢钾,优选过硫酸钾、硫酸钠、亚硫酸氢铵。过氧化物引发剂包括以下:过氧化钡、过氧化镁、过氧化钠2,2-过氧化二氢丙烷、2,5-二甲基-2,5-过氧化二氢己烷、2,2-双-(过氧化叔丁基)丙烷、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化叔丁基)己烷、1,1-双-(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化双-(1-羟基环己烷)、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢、过氧化氢叔戊基、过氧化(二)异丁酰、过氧化异丁酸叔丁酯和过氧化新戊酸叔丁酯,优选2,2-双-(过氧化叔丁基)丙烷、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化叔丁基)己烷。
反应方程式:
反应机理:
具体方案如下:
一种聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,其特征在于,无机盐类引发剂和过氧化物引发剂相混合作为引发剂,聚合N-乙烯基吡咯烷酮,具体步骤如下:
(1)先将去离子水加入到聚合釜里,在搅拌状态下将N-乙烯基吡咯烷酮到去离子水中,充分搅拌,去离子水与N-乙烯基吡咯烷酮的重量比为(400-700):(300-600);
(2)常温下,在惰性气体保护下,将引发剂加入到聚合釜里,发生聚合反应,反应5~10小时后,开始取样分析,检测N-乙烯基吡咯烷酮单体,当残单<10ppm时,结束反应,其中,引发剂的加入量为反应体系总质量的2-4%,所述的引发剂为过氧化物引发剂和无机盐类引发剂的混合,二者的重量比为1∶2-3,发生聚合反应的温度为26~32℃。
所述的聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,其特征在于:所述的无机盐类引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸镁、硫酸钠、硫酸铵、硫酸钾、硫酸镁、亚硫酸钠、亚硫酸钙、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢铵、亚硫酸氢钙、亚硫酸氢钾、中的一种或多种混合。
所述的聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,其特征在于:所述的无机盐类引发剂选自硫酸钠、亚硫酸氢铵中的一种或两种混合。
所述的聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,其特征在于:所述的过氧化物引发剂选自过氧化钡、过氧化镁、过氧化钠、2,2-过氧化二氢丙烷、2,5-二甲基-2,5-过氧化二氢己烷、2,2-双-(过氧化叔丁基)丙烷、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化叔丁基)己烷、1,1-双-(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化双(1-羟基环己烷)、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢、过氧化氢叔戊基、过氧化(二)异丁酰、过氧化异丁酸叔丁酯和过氧化新戊酸叔丁酯中的一种或多种混合。
所述的聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,其特征在于:所述的过氧化物引发剂选自2,2-双-(过氧化叔丁基)丙烷、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化叔丁基)己烷中的一种或多种混合。
所述的聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,其特征在于:步骤(2)中所述的惰性气体为氮气。
所述的聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,其特征在于:步骤(2)所述的反应时间为7~8小时。
所述的聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,其特征在于:步骤
(1)中所述的去离子水与N-乙烯基吡咯烷酮的重量比为(500-600):(400-500)。
所述的聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,其特征在于:步骤(2)中所述的过氧化物的加入量为反应体系总质量的1.0%;所述无机物的加入量为反应体系总质量的2.5%。
本发明的有益效果:
(1)本发明利用新型的无机物和过氧化物为引发剂,可以在26~32℃发生聚合反应,解决了老聚合体系反应起始温度高、诱导期长,反应产生的热量大,温度难控制,反应后的聚合液颜色黄、偏深等问题,同时能耗低;
(2)本发明生产的PVP颜色浅(色度≤30),残单低<10ppm。
具体实施方式
一种聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,采用无机盐类引发剂和过氧化物引发剂混合作为引发剂,聚合N-乙烯基吡咯烷酮的方法,具体步骤如下:
(1)先将去离子水加入到聚合釜里,在搅拌状态下将N-乙烯基吡咯烷酮到去离子水中,充分搅拌,去离子水与N-乙烯基吡咯烷酮的重量比为(500-600):(400-500);
(2)26~32℃,在氮气保护下,将反应体系总质量的1.0%的2,2-双-(过氧化叔丁基)丙烷和反应体系总质量的2.5%亚硫酸氢铵加入到聚合釜里,在常温下,发生聚合反应,反应7小时后,开始取样分析,检测N-乙烯基吡咯烷酮单体,当残单<10ppm时,结束反应。
试验数据:
本实施例生产的聚乙烯吡咯烷酮PVP颜色浅,色度≤30,残单低<10ppm,转换率高。与现有技术比较见下表:
由表中可以看出本发明工艺具有你能耗低,转换率高的特点,同时产品颜色浅,残单低,品质高。

Claims (1)

1.一种聚乙烯吡咯烷酮的聚合方法,采用无机盐类引发剂和过氧化物引发剂混合作为引发剂,聚合N-乙烯基吡咯烷酮的方法,具体步骤如下:
(1)先将去离子水加入到聚合釜里,在搅拌状态下将N-乙烯基吡咯烷酮到去离子水中,充分搅拌,去离子水与N-乙烯基吡咯烷酮的重量比为(500-600):(400-500);
(2)26~32℃,在氮气保护下,将反应体系总质量的1.0%的2,2-双-(过氧化叔丁基)丙烷和反应体系总质量的2.5%亚硫酸氢铵加入到聚合釜里,在常温下,发生聚合反应,反应7小时后,开始取样分析,检测N-乙烯基吡咯烷酮单体,当残单<10ppm时,结束反应。
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