PVP聚维酮简介

　　聚乙烯吡咯烷酮（PVP），是由N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）线性聚合而成的水溶性高分子化合物，其分子结构式如图1.1所示。1938年，德国化学家Reppe首次用乙炔为原料合成PVP。到目前为止，PVP已发展成为非离子、阳离子、阴离子3大类，工业级、医药级、食品级3种规格，相对分子质量从数千至一百万以上的均聚物、共聚物和交联聚合物系列产品，并以其优异独特的性能获广泛应用。PVP不仅具有水溶性高分子的一般性质，如胶体保护作用、成膜性、黏结性、吸湿性、增稠性、凝聚作用以及与某些化合物的络合能力等，而且以优异的的溶解性和生理相容性，受到人们的重视青睐。在合成的高分子产品中，像PVP这样既溶于水，又溶于大部分有机溶剂，毒性极低，生理惰性相容性好的品种十分少见。

　　PVP因其优异的性能，受到了人们越来越多的关注，并在医药、食品、化妆品、水处理、纳米技术等这些与人们健康、科技发展密切相关的领域中获得越来越多的应用。

　　pvp聚维酮基础介绍

　　PVP的基本物理性质

　　市售PVP是白色、乳白色或者略带黄色的固体颗粒粉末。PVP具有良好的水溶性，其在水中的溶解过程是一个放热的过程，溶解热为-4.8×103J/mol。PVP固体的密度为，折光率。

　　PVP的堆密度与其分子量及生产工艺过程中的干燥方法有着密切的关系。一般来说，对于市售的固体PVP颗粒，其堆密度与分子量、干燥方法、颗粒大小有关，一般的堆密度可以通过以下公式（4.1）计算：

　　式中：dv——PVP的堆密度（g/ml）；

　　M——PVP的质量（g）；

　　Vp——PVP的堆体积（ml）。

　　PVP的分子量通常用K值来表示，据德国BASF公司报道：当K值＜30时，其堆密度为0.4～0.6g/ml，当K值大于90时，其堆密度为0.11～0.25g/ml，不溶性PVP则为0.28～0.38g/ml。美国ISP公司报道，其PVP当K值为30时的堆密度为0.3g/ml。由此可见，当生产工艺及干燥方法改变时，PVP的堆密度会有较大的变化，不同厂家之间的同分子量PVP在堆密度方面也会存在一定的不同。另外，测定方法的不同也会导致PVP堆密度数据的差异。

　　但总体上可以看出，随着PVP分子量的增大，其堆密度越小，这是因为PVP分子量越大，其接枝程度越高，分子链越长，PVP分子堆积在一起时相互之间的空隙就越大；反之，分子量越小，PVP分子堆积在一起时相互之间的空隙就越小，进而使其有较高的堆密度。颗粒大小对PVP的堆密度也有着直接的影响，颗粒越大，颗粒间空隙越大，一定质量下的PVP堆体积就越大，由公式（4.1）可以看出，颗粒越大，PVP的堆密度就越小。

　　PVP分子量测定及其表征

　　成品PVP按分子量大小分成若干等级，一般用Fikentscher公式的K值来表示，K值是通过测定一定浓度的PVP水溶液的相对黏度，采用Fikentscher公式计算得到的，是不随PVP溶液的浓度而改变的常数。测定K值的常用方法是乌氏毛细管黏度计法测得PVP水溶液的相对黏度η，通过Fikentscher公式计算K值如下：

        式中：K,K0——Fikentscher常数；

　　K——1000K0；

　　C——100ml溶液中溶解的PVP克数，通常为5，1或0.1；

　　PVP的K值与分子量之间并没有显著的函数关系，如图2.1所示:

　　同样也可以将相对黏度与分子量直接相关联作曲线，结果如图2.2。可以在直接测得相对黏度后，直接从曲线上读出PVP的分子量。

　　相对黏度与分子量的关系

　　从上述论述中，我们可以发现，PVP的K值、特性黏度[η]、分子量有着一一对应的关系，它们之间的具体关系见表2.1。

　　表2.1PVPK值与特性黏度[η]和分子量之间的关系

　　重均分子量是通过测定分子重量的方法测定的，例如用超滤法或光衍射法测定的；数均分子量使用测定分子数量的方法测定的，如渗透压法和端基分析法确定。同时我们用来表征分子量的分散程度，即为分散系数，系数越大说明分子量的分布越宽，越分散。PVP的重均分子量与数均分子量与K值的关系间表2.2。

　　表2.2不同K值PVP的分子量对照

　　上表中的K值对应的黏均分子量与表2.1中所列有一定的区别，这是因为上述数据都是对市售产品为样品而测得，与推导公式时的实验室样品有一定的差异。某一标示K值的商品PVP，其实际分子量大都分布在其名义值两侧的一定范围内。此外，聚合方法的不同，乃至某一条件的细微改变、产品纯化方法、干燥工艺、分子量的测定方法和条件的不同都会导致测定结果的不同。

　　PVP光谱特性

　　Simonelli及其合作者，和Sekikawa及其合作者都对PVP的X-射线衍射结构作了研究，结果所得的散射角2θ分别为10°～26°和10°～40°，这些数据都表明PVP的结构是无定型非晶态结构，这一结论在目前被较为普遍的接受。

　　PVP的红外光谱可以通过两种方法测得，一是采用KBr压片，二是将PVP水溶液洒在AgCl圆盘上形成PVP的薄膜，然后测定。各种方法得到的PVP红外光谱大同小异，只是当PVP含杂质太多或有可以与PVP分子发生相互作用的分子时，PVP的红外光谱可能会出现较大的偏差。另外，共聚PVP和交联PVP红外光谱，由于共聚单体的不同或者交联剂分子结构的不同而不同。均聚PVP的红外光谱如图5.1所示。

　　图5.1PVP的红外光谱（KBr压片法，为10000）

　　由图谱可见，PVP的红外吸收峰较多，从500cm-1波数左右到3500cm-1波数都有吸收峰、其特征吸收带为—C=O伸缩振动跃迁产生的谱带，这一谱带的中心位置为1660～1680cm-1范围内，根据PVP的分子量大小等因素的变化，这一谱带的中心位置会存在不同程度的差异。另一方面，从PVP的红外谱图可以看出，—C=O伸缩振动谱带宽度约为30～35cm-1，数值偏大，说明—C=O与—C—N—酰胺键之间存在很强的作用力，相互之间发生了较强烈的耦合作用。在光谱图上，1300cm-1左右处为PVP分子的—C—N—的伸缩振动谱带，由此峰可定量推算PVP的含量。而3000～3500cm-1之间的强而宽的吸收带被公认为PVP中水分的吸收峰，这类水分是被PVP分子吸附的水分。此处峰值往往超过与其临近的在2900～3000cm-1的—C—H—伸缩振动谱，这正好与具有吡咯烷酮环的其他低分子化合物如NVP、乙基吡咯烷酮等相区分，后者不具备吸收水分的性质。利用这一点可以通过红外吸收光谱来定性或半定量的判断NVP的聚合反应转化率或者PVP溶液与NVP。

　　PVP的紫外吸收光谱如图5.2所示。

　　图5.2PVP紫外光谱图