Rannsóknarframfarir og flokkun pólývínýlpýrrólídóns
Pólývínýlpýrrólídón (PVP) er mjög mikilvæg vatnsleysanleg fjölliða-. Það er fjölliðað með N-vinylpyrrolidonc (NVP) við ákveðnar aðstæður. Síðan 1938, þegar þýski efnafræðingurinn Reppe notaði fyrst asetýlen sem hráefni til að búa til NVP og fjölliða PVP þess, hefur PVP þróast í þrjá flokka: samfjölliða, samfjölliða og krosstengda vöru. PVP vörur hafa einnig þróast í þrjár forskriftir: iðnaðargráðu, lyfjaflokkur og matvælaflokkur.
PVP hefur verið notað í auknum mæli vegna einstakra eiginleika þess. Það hefur ekki aðeins framúrskarandi leysni, efnafræðilegan stöðugleika, filmu-myndandi eiginleika, lífeðlisfræðilega tregðu, bindingarhæfni og verndandi límáhrif, heldur er einnig hægt að sameina það með mörgum ólífrænum og lífrænum efnasamböndum. Þess vegna hefur PVP verið mikið notað í læknisfræði, snyrtivörum, matvælum, bruggun, húðun, lím, prentunar- og litunarefni, aðskilnaðarhimnur, ljósnæm efni og önnur svið frá því það var sett á markað. Með þróun vísinda og tækni er notkunarsvið PVP að verða meira og umfangsmeira. Það hefur einnig verið notað á hátæknisviðum- eins og ljósherjanlegu plastefni, ljósleiðara, leysimynddiska og efni til að draga úr dragi. Segja má að PVP hafi slegið í gegn á öllum sviðum þjóðarbúsins og mannlífsins.
Kína byrjaði seint að rannsaka framleiðslutækni PVP. Árið 1987 byggðu Henan Boai Chemical Plant og Zhejiang Chemical Plant Research Institute saman tilraunaverksmiðju með árlegri framleiðslu upp á 50 tonn af NVP. Árið 1996 starfaði tækniháskólinn í Guangdong við Luoding varnarefnaverksmiðju í Guangdong héraði til að byggja framleiðsluverksmiðju með árlegri framleiðslu upp á 500 tonn af PVP. Hins vegar treysta PVP vörur lands míns enn aðallega á innflutningi og það er stórt bil í rannsóknum og þróun og notkunarsviðum samanborið við erlend lönd. Á undanförnum árum, með þróun efnahagslífs lands míns og framfarir vísinda og tækni, hafa rannsóknir á framleiðslu og notkun PVP einnig verið gerðar á mörgum sviðum. Eftirspurn hennar eykst líka. Þess vegna hafa rannsóknir á þróun og beitingu PVP mjög mikilvæga fræðilega þýðingu og hagnýtt gildi.
Eiginleikar og myndun vínýlpýrrólídóns
Líkamlegir eiginleikar NVP
NVP er skammstöfun á vinylpyrrolidon, sem er einliða til að mynda PVP. NVP er litlaus eða ljósgulur gagnsæ vökvi með smá lykt við stofuhita. Það er auðveldlega leysanlegt í vatni, með hlutfallslegan þéttleika 1,04 og suðumark 148 gráður. Auk þess að vera leysanlegt í vatni er NVP einnig leysanlegt í mörgum lífrænum leysum, svo sem metanóli, etanóli, própanóli, ísóprópanóli, klóróformi, glýseróli, tetrahýdrófúran, vínýlasetati, tólúeni osfrv., og hefur framúrskarandi lausnareiginleika.
Efnafræðilegir eiginleikar NVP
Sameind NVP er fimm-atóma hringur sem inniheldur N atóm, sem tilheyrir laktamefnasambandinu. Það er vinylhópur tengdur atóminu. Þessi hópur veitir sérstaka eiginleika fyrir fjölliðun og beitingu NVP. Sameindaformúla NVP er C6H0NO.
NVP hefur tvo mikilvæga eiginleika, nefnilega auðvelda fjölliðun og vatnsrof.
NVP getur gengist undir fjölliðunarviðbrögð til að fá pólývínýlpýrrólídón í viðurvist viðeigandi frumkvöðla eða við birtuskilyrði. Jafnvel ef frumkvöðlar eru ekki til mun NVP gangast undir sjálf-fjölliðun af ástæðum eins og langan geymslutíma. Þess vegna inniheldur NVP venjulega hemla og við þurfum að fjarlægja hemlana meðan á fjölliðun stendur. Það eru tvær meðferðaraðferðir: önnur er að bæta við virku kolefni og nota aðsogsáhrif þess til að fjarlægja hemlana; hitt er að nota aðferðina við lofttæmiseimingu til að fá hreint NVP við um það bil 133,32Pa þrýsting og um það bil 50 gráðu hita.
Annar mikilvægur efnafræðilegur eiginleiki NVP er að það er auðvelt að gangast undir vatnsrofsviðbrögð í viðurvist sýru- eða saltskilyrða til að framleiða pýrrólídón og asetaldehýð. Með rannsóknum getum við fengið vatnsrofskerfi NVP við súr aðstæður.
Vinylhleðslan í NVP sameindinni er í ójafnvægi, það er að segja að hleðsluþéttleiki á tveimur kolefnisatómum sem tengd eru með tvítengi er mismunandi. Þegar við súr skilyrði á sér stað myndbrigði í NVP sameindinni, myndar röð umbreytingarástanda og myndar að lokum pýrrólídón og asetaldehýð. Pýrrólídónið sem myndast hvarfast við NVP sameindina og brotnar niður í pýrrólídón og asetaldehýð með þátttöku vatns. Þess vegna ættum við að huga að tveimur atriðum í myndun og beitingu NVP: 1. Vatn ætti að vera alveg fjarlægt meðan á myndun NVP stendur og 2. Við geymslu og flutning ætti að bæta 0,1% af basa (eins og natríumoxíði, ammoníaki osfrv.) á viðeigandi hátt.
Myndunaraðferð NVP
Helstu nýmyndunaraðferðir NVP fela í sér asetýlenaðferð, pýrrólídónaðferð, bútýrólaktónaðferð, maleinsýruanhýdríðaðferð (styttu maleínanhýdríðaðferð), osfrv. Meðal þeirra er asetýlenaðferðin aðalaðferðin.
Asetýlenaðferðin var fyrst fundin upp af þýska efnafræðingnum W. Reppe á þriðja áratug síðustu aldar. Það notar asetýlen og formaldehýð sem upphafsefni og gangast undir asetýlen aldehýð viðbót, hvata vetnun, hvata niðurbrot, amínering, alkýn viðbót og önnur viðbrögð til að fá einliða NVP.
Asetýlenaðferðin hefur strangar kröfur um rekstrarskilyrði vegna aðalhráefnisins asetýlen sem notað er. Ferlið þarf að fara fram við háan þrýsting og háan hita. Það hefur miklar kröfur um búnað, langt ferli flæði og búnaðarfjárfestingu. Það er aðeins hentugur fyrir stór-framleiðslu og ekki hentugur fyrir smíði meðalstórra og lítilla framleiðenda.
Pýrrólídónaðferðin notar beint pýrrólídón sem aðalhráefnið og fær NVP með innra sameindaviðbótaviðbrögðum og síðan upphitun til að útrýma einni sameind. Almennt eru pýrrólídón og vínýlkarboxýlat, vínýleter, etýlenoxíð o.s.frv. hvarfað við skilyrði hvata og síðan hituð til að fjarlægja sameindaefni eins og karboxýlsýru, alkóhól og vatn til að fá N-vínýlpýrrólídón; á meðan -bútýrólaktónaðferðin er aðferð þar sem -bútýrólaktón hvarfast við etanólamín til að mynda hýdroxýetýlpýrrólídón (NHP), og síðan er NHP þurrkað beint í nærveru afvötnunarhvata til að mynda einliða NVP.
Í samanburði við asetýlenaðferðina hafa -bútýrólaktónaðferðin og pýrrólídónaðferðin kosti þess að vera stutt vinnsluflæði, lítil fjárfesting í búnaði, stutt byggingarferil verksmiðjunnar og væg rekstrarskilyrði, en þær hafa einnig þá ókosti að vera hátt hráefnisverð og háan framleiðslukostnað. Þess vegna, hvort sem það er asetýlenaðferðin, -bútýrólaktónaðferðin eða pýrrólídónaðferðin, eru annmarkar og enn þarf að rannsaka betri aðferðir.