[发明专利]低残单中高分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺K60水溶液的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物合成技术领域，特别涉及均聚N-乙烯基丁内酰胺合成技术领域，具体是指一种低残单中高分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺K60水溶液的合成方法。

背景技术

均聚N-乙烯基丁内酰胺，是一种十分重要的水溶性高分子聚合物，它是由N-乙烯基丁内酰胺在一定的条件下聚合而成的（严瑞瑄.水溶性高分子第2版[M].北京:化学工业出版社,2010,217）。其中K60属于中高分子量的N-乙烯基丁内酰胺聚合物，它同时兼有低分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺与高分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺的性质，具有良好的应用前景。

均聚N-乙烯基丁内酰胺由于其独特的性能而得到日益广泛的应用，它不仅具有优异的溶解性、化学稳定性、成膜性、生理惰性、粘接能力和保护胶作用，还可与许多无机、有机化合物结合，因此，均聚N-乙烯基丁内酰胺自面世至今，已被广泛用于医药、化妆品、食品、酿造、涂料、粘接剂、印染助剂、分离膜、感光材料等领域。随着科学技术的发展，均聚N-乙烯基丁内酰胺的应用领域越来越广泛，已在光固树脂、光导纤维、激光视盘、减阻材料等高科技领域也得到应用。杨振华等（杨振华,张晓丹,纪伟伟,张存善,赵颖.PVP对染料敏化太阳电池特性的影响[J].太阳能学报,2010,31(8):979-982）将均聚N-乙烯基丁内酰胺用到了现在非常热门的染料敏化电池的领域。

K60属于中高分子量的N-乙烯基丁内酰胺聚合物，同时兼有低分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺与高分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺的性质，而中高分子量难以制得，原因有：(1)N-乙烯基丁内酰胺的聚合属于链式反应，反应一旦开始就难以终止，K值难以控制；(2)N-乙烯基丁内酰胺单体中还有阻聚剂，造成残留单体过高；(3)降低残留未反应原料含量就使得成本增加，附加操作困难。因此这项技术只被德国的BASF公司所掌握，国内更是无关于K60制品的报道。

根据美国药典USP32的规定，医药或者食品级的均聚N-乙烯基丁内酰胺残留未反应的单体N-乙烯基丁内酰胺含量要求低于10ppm，目前，均聚N-乙烯基丁内酰胺工业化生产多采用聚合物料后处理工艺如活性炭吸附、溶剂萃取或者超滤、辐射等方式（Nuber,Dr.Adolf，Sanner,Dr.Axel,Urban,Dr.Dieter.Use of an adsorbent for the removal of vinylpyrrolidon fromvinylpyrrolidon polymer solutions[P].EP 0258854,1991-3-13；Juergen Detering,Limburgerhof，Hartwig Voss,Frankenthal.Preparation of ultrapure N-vinylpyrrolidone polymers[P].US 5354945,1994-10-11；黎新明.一种消除聚合物中残留单体N-乙烯基吡咯烷酮的方法[P].CN 1712432,2005-12-28.）。

因此，如果能够研究在均聚N-乙烯基丁内酰胺K60的溶液聚合过程中，不同的引发体系，不同的聚合过程工艺对残留单体含量的影响，这对于均聚N-乙烯基丁内酰胺K60应用于食品级或医药级的开发和生产有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种低残单中高分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺K60水溶液的合成方法，该低残单中高分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺K60水溶液的合成方法设计巧妙，制备简单，制备出的低残单中高分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺K60水溶液的残单在10ppm以下、K值58-65，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，本发明的低残单中高分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺K60水溶液的合成方法，其特点是，在惰性气体存在条件下，以20~50%重量的N-乙烯基丁内酰胺单体水溶液为原料，在聚合温度57℃~72℃条件下，搅拌反应4-6小时中分段升温并递减加入引发剂，引发剂为偶氮二异庚腈，总共加入引发剂的量为N-乙烯基丁内酰胺单体质量的0.01~2%，待体系K值达到58~65，加硫酸调pH为4.2~4.5在90-140℃温度条件下保温搅拌4小时以上消除残单，从而得到20~50%重量的残单在10ppm以下且K值为58~65的无色透明的低残单中高分子量均聚N-乙烯基丁内酰胺K60水溶液。