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1、山东化工·10·SHANDONGCHEMICALINDUSTRY2001年第30卷N-乙烯基吡咯烷酮聚合反应的研究1222张光华,康正,崔英德,廖列文(1.华中科技大学化学系,湖北武汉430074;2.广东工业大学化工系,广东广州510090)摘要:研究了乙烯基吡咯烷酮在水、乙醇、异丙醇、苯溶剂中,以偶氮二异丁腈、氧-过氧化氢为引发剂进行的自由基聚合,考察了不同引发剂、引发剂用量、反应温度、单体和溶剂比对聚乙烯吡咯烷酮分子量的影响。关键词:乙烯吡咯烷酮;聚乙烯吡咯烷酮;聚合反应StudyonthePolymerizationofN-Vinylpyrrolid
2、one1222ZHANGGuang-hua,KANGZheng,CUIYing-de,LIAOLie-wen(1.DepartmentofChemistry,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China;2.DepartmentofChemicalEngineering,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510090,China)Abstract:Inthispaper,theinfluenceofsolventsmonomerconcen
3、trationandinitiatorconcentrationonthepolymerizationofN-vinylprrolidoneareinvestigatedKeywords:N-vinylpyrrolidone;polyvinylpyrrolidone;polymerization聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一种性能优异的非1.1原料[1]离子型水容性高分子精细化学品,它具有优良N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、偶氮二异丁腈、的溶解性、生物相容性、低毒性、成膜性和生理惰过氧化氢、氨水、乙醇、异丙醇、苯均为化学纯。性等,可广泛地应用在医药、食品、日用化
4、工、纺1.2聚合反应[2,3]在带有回流冷凝管和机械搅拌器的500mL织、印染等工业领域中。PVP是由N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)聚合而得到的,其聚合方程式三颈圆底烧瓶中加入一定量溶剂,水浴加热至反为:应温度,搅拌,加入一定量单体和引发剂,控制好CH=CH2[CH-CH2]n温度,搅拌至反应结束。1.3分子量测定NN采用乌氏粘度计测定PVP的特性粘度[M]。CCOCCOa根据公式[M]=KN计算出分子量。CCCC2结果与讨论PVP是20世纪30年代由DrWReppe在图1表示引发剂偶氮二异丁腈用量对PVP[4]德国开发的。在美国,PVP于50年代由GAF分子
5、量的影响,可以看到,不管是用水作溶剂还是[5]公司工业化。然而,在我国,有关PVP的研究用乙醇作溶剂,随着用量的增加,PVP的分子量及生产尚处于起步阶段,对PVP聚合反应也研究减少,尤为明显的是,引发剂用量在0.3%～1%,不多。因而,本工作以偶氮二异丁腈、氨、过氧化分子量随引发剂用量增加而急剧减少,几乎成直氢为引发剂,研究乙烯基吡咯烷酮在不同溶剂中线关系;而当用量超过1%时,分子量随引发剂用进行自由基聚合,这对于我国开发PVP产品具有量的增加而缓慢减少,变化不大。这是由于聚合重要的理论和实际意义。物的分子量与自由基的量有关,而自由基的量与1实验部分引发剂的
6、用量成正比,即引发剂用量越高,产生的收稿日期:2001-09-11第6期张光华,等:N-乙烯基吡咯烷酮聚合反应的研究·11·自由基就越多,在相同单体浓度下,其聚合度就越表2温度对PVP分子量的影响少,因而其分子量就越低。但当引发剂的浓度太温度/℃60657075804①32.137.542.949.5高时,产生的自由基由于太多,部分自由基来不及M/×104②25.63137.841.343.5进行链引发就已消耗掉了,因而其分子量变化不M/×104③10.519.524.526.830.4大。M/×10以氨-过氧化氢(5mL30%H2O2和10mL注:①乙醇为
7、溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂;②水为溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂;10%氨水混和溶液)为引发剂,也有类似的结果③水为溶剂,NH3-H2O2为引发剂。(图2),即PVP的分子量随着引发剂用量增加而表2表示温度对PVP分子量的影响,可以看减少,用量在0.5%～2.0%时,变化很明显,而用到,不论用偶氮二异丁腈还是用氨—过氧化氢引量超过2.0%时,分子量变化不大。发剂,用水还是用乙醇作溶剂,PVP的分子量都随着反应温度的升高而增大,这说明温度升高,有利于PVP的链增大反应而不利于链终止反应。由于在聚合过程中,存在链增长和链终止的竞争反应。当条件有利于链增长反应时,分子
8、量就高,反之,分子量就低。表3单体/溶剂比对PVP分
