โพลีไวนิลไพโรลิโดน (PVP) หรือที่รู้จักในชื่อโพวิโดน เป็นโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้และมีการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยา เครื่องสำอาง และอาหาร PVP K15 เป็นเกรดเฉพาะของ PVP ที่มีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างต่ำ ซึ่งให้คุณสมบัติเฉพาะตัวและเหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะทางหลายอย่าง ในฐานะซัพพลายเออร์ PVP K15 ฉันมีความยินดีที่ได้เจาะลึกปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์
การเลือกโมโนเมอร์: 1 - ไวนิล - 2 - ไพโรลิโดน
การสังเคราะห์ PVP K15 เริ่มต้นด้วยการเลือกโมโนเมอร์ 1 - ไวนิล - 2 - ไพโรลิโดน (NVP) NVP คือองค์ประกอบสำคัญสำหรับ PVP เป็นไซคลิกเอไมด์ที่มีกลุ่มไวนิลติดอยู่ ซึ่งช่วยให้เกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันได้ โครงสร้างทางเคมีของ NVP ประกอบด้วยวงแหวนแลคแทมที่มีสมาชิก 5 ส่วนและพันธะคู่ไวนิล วงแหวนแลกแทมให้คุณลักษณะความเสถียรและความสามารถในการละลายแก่โพลีเมอร์ที่เกิดขึ้น ในขณะที่พันธะคู่ไวนิลเป็นจุดที่เกิดปฏิกิริยาสำหรับการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน
การเตรียม NVP นั้นเกี่ยวข้องกับขั้นตอนทางเคมีหลายขั้นตอน วิธีการทั่วไปวิธีหนึ่งเริ่มจาก butyrolactone และแอมโมเนีย ขั้นแรกบิวทิโรแลคโตนทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียเพื่อสร้างกรดอะมิโนบิวทีริก 4 ตัว จากนั้น กรด 4 - อะมิโนบิวทีริกจะเกิดปฏิกิริยาไซคลิกไลเซชันจนเกิดเป็น 2 - ไพโรลิโดน ในที่สุด 2 - ไพโรลิโดนจะถูกไวนิลโดยใช้อะเซทิลีนหรือสารไวนิลอื่น ๆ เพื่อผลิต 1 - ไวนิล - 2 - ไพโรลิโดน
ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน
การทำพอลิเมอไรเซชันของ 1 - ไวนิล - 2 - ไพโรลิโดนเพื่อสร้าง PVP K15 โดยทั่วไปจะดำเนินการผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระ พอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระเป็นกลไกปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก: การเริ่มต้น การแพร่กระจาย และการสิ้นสุด
การเริ่มต้น
ในขั้นตอนการเริ่มต้น จะใช้ตัวเริ่มต้นอนุมูลอิสระเพื่อสร้างอนุมูลอิสระ ตัวริเริ่มทั่วไปสำหรับการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันของ NVP ได้แก่ เปอร์ออกไซด์ สารประกอบเอโซ และระบบรีดอกซ์ ตัวอย่างเช่น azobisisobutyronitrile (AIBN) เป็นตัวริเริ่มที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เมื่อ AIBN ถูกให้ความร้อน มันจะสลายตัวเป็นอนุมูลไอโซบิวไทโรไนไตรล์สองชนิด:
[ (CH_3)_2C(CN)-N=N - C(CN)(CH_3)_2\rightarrow2(CH_3)_2C(CN)^{\cdot}]
อนุมูลอิสระเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับพันธะคู่ไวนิลของ 1 - ไวนิล - 2 - ไพโรลิโดน เพื่อเริ่มกระบวนการโพลิเมอไรเซชัน อนุมูลจะโจมตีพันธะคู่ ทำลายมันและสร้างพันธะคาร์บอนเดี่ยว - คาร์บอนใหม่และอนุมูลใหม่ที่ปลายอีกด้านหนึ่งของโมเลกุล NVP:
[(CH_3)_2C(CN)^{\cdot}+CH_2 = CH - C_4H_6NO\rightarrow(CH_3)_2C(CN)-CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO]
การขยายพันธุ์
เมื่อขั้นตอนการเริ่มต้นเกิดขึ้นแล้ว ขั้นตอนการเผยแพร่จะเริ่มต้นขึ้น ในขั้นตอนนี้ สายโซ่โพลีเมอร์ที่กำลังเติบโตซึ่งมีอนุมูลอิสระอยู่ที่ปลายจะทำปฏิกิริยากับโมโนเมอร์ NVP อีกตัวหนึ่ง อนุมูลบนสายโซ่โพลีเมอร์จะโจมตีพันธะคู่ไวนิลของโมโนเมอร์ NVP ที่เข้ามา เพิ่มพันธะเข้ากับสายโซ่และสร้างอนุมูลใหม่ที่ปลายสายโซ่ขยาย กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ โดยการเพิ่มโมโนเมอร์ NVP ใหม่แต่ละครั้งจะเพิ่มความยาวของสายโซ่โพลีเมอร์:
[\cdots - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO+CH_2 = CH - C_4H_6NO\rightarrow\cdots - CH_2 - CH - C_4H_6NO - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO]
ขั้นตอนการเผยแพร่จะดำเนินต่อไปจนกระทั่งขั้นตอนการสิ้นสุดเกิดขึ้น อัตราการแพร่กระจายได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความเข้มข้นของโมโนเมอร์ อุณหภูมิ และธรรมชาติของตัวเริ่มต้น
การสิ้นสุด
มีหลายวิธีในการยุติปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน กลไกการยุติทั่วไปประการหนึ่งคือการรวมกัน โดยที่สายโซ่โพลีเมอร์สองตัวที่กำลังเติบโตซึ่งมีอนุมูลอิสระอยู่ที่ปลายจะทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดเป็นสายโซ่โพลีเมอร์เดี่ยวที่ไม่มีอนุมูลอิสระ:
[\cdots - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO+\cdots - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO\rightarrow\cdots - CH_2 - CH - C_4H_6NO - CH - CH_2-\cdots]
กลไกการเลิกจ้างอีกประการหนึ่งคือความไม่สมส่วน ในกระบวนการนี้ อะตอมไฮโดรเจนจะถูกถ่ายโอนจากสายพอลิเมอร์ที่กำลังเติบโตหนึ่งไปยังอีกสายหนึ่ง สายโซ่หนึ่งจะอิ่มตัว ในขณะที่อีกสายหนึ่งจะเกิดพันธะคู่ในตอนท้าย:
[\cdots - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO+\cdots - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO\rightarrow\cdots - CH_2 - CH_2 - C_4H_6NO+\cdots - CH = CH - C_4H_6NO]
การควบคุมน้ำหนักโมเลกุล: บรรลุ PVP K15
น้ำหนักโมเลกุลของโพลีเมอร์ PVP ที่เกิดขึ้นนั้นเป็นปัจจัยสำคัญ และสำหรับ PVP K15 จะต้องบรรลุช่วงน้ำหนักโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจง ค่า K เป็นการวัดเชิงประจักษ์ที่เกี่ยวข้องกับความหนืดของสารละลายโพลีเมอร์ ซึ่งจะสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุลตามลำดับ เพื่อควบคุมน้ำหนักโมเลกุลและรับ PVP K15 ปัจจัยหลายประการสามารถปรับได้ในระหว่างกระบวนการโพลีเมอไรเซชัน
ความเข้มข้นของผู้ริเริ่มมีบทบาทสำคัญ ความเข้มข้นของตัวเริ่มต้นที่สูงขึ้นจะนำไปสู่ตำแหน่งเริ่มต้นจำนวนมากขึ้น ส่งผลให้มีการสร้างสายโซ่โพลีเมอร์มากขึ้น เนื่องจากปริมาณโมโนเมอร์ทั้งหมดได้รับการแก้ไข จำนวนโซ่ที่มากขึ้นหมายถึงโซ่ที่สั้นลงโดยเฉลี่ย และส่งผลให้น้ำหนักโมเลกุลลดลง อุณหภูมิยังส่งผลต่อน้ำหนักโมเลกุลด้วย โดยทั่วไปอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน แต่ยังสามารถเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาการยุติด้วย ซึ่งอาจส่งผลให้น้ำหนักโมเลกุลลดลง
นอกจากนี้ยังสามารถใช้สารถ่ายโอนแบบโซ่เพื่อควบคุมน้ำหนักโมเลกุลได้ สารเปลี่ยนสายโซ่เป็นสารประกอบที่สามารถทำปฏิกิริยากับสายโซ่โพลีเมอร์ที่กำลังเติบโต โดยถ่ายโอนอนุมูลอิสระจากสายโซ่โพลีเมอร์ไปยังสารเปลี่ยนสายโซ่ สิ่งนี้จะหยุดการเติบโตของสายโซ่โพลีเมอร์ในปัจจุบันและเริ่มการเติบโตของสายโซ่ใหม่ ด้วยการเลือกชนิดและความเข้มข้นของสารถ่ายโอนแบบโซ่อย่างระมัดระวัง คุณจะสามารถควบคุมน้ำหนักโมเลกุลของ PVP ได้อย่างแม่นยำเพื่อให้ได้ค่า K ที่ต้องการเท่ากับ 15
การใช้งานและความสำคัญของ PVP K15
PVP K15 มีการใช้งานที่หลากหลายเนื่องจากมีคุณสมบัติเฉพาะตัว ในอุตสาหกรรมยา มันถูกใช้เป็นสารยึดเกาะในสูตรยาเม็ด ยาละลายสำหรับยาที่ละลายน้ำได้ไม่ดี และสารเพิ่มความคงตัวสำหรับสารแขวนลอยยา น้ำหนักโมเลกุลต่ำช่วยให้ละลายได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ยาที่ออกฤทธิ์เร็ว
ในอุตสาหกรรมเครื่องสำอาง PVP K15 ใช้ในสเปรย์ฉีดผม แชมพู และโลชั่น สามารถสร้างฟิล์มบางและยืดหยุ่นได้บนเส้นผมหรือผิวหนัง ให้คุณสมบัติการยึดเกาะและกักเก็บความชื้น ในอุตสาหกรรมอาหารสามารถใช้เป็นสารให้ความกระจ่างสำหรับเครื่องดื่มและเป็นสารเคลือบสำหรับผลิตภัณฑ์อาหารได้
ในฐานะซัพพลายเออร์ PVP K15 เราเข้าใจถึงความสำคัญของการจัดหาผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง PVP K15 ของเราถูกสังเคราะห์โดยใช้กระบวนการขั้นสูงเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพที่สม่ำเสมอและน้ำหนักโมเลกุลที่ต้องการ เรามุ่งมั่นที่จะตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้าในอุตสาหกรรมต่างๆ
หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ1 - ไวนิล - 2 - ไพโรลิโดนโฮโมโพลีเมอร์,Vinylpyrrolidone โฮโมโพลีเมอร์เชิงเส้น, หรือโพวิโดน K30 ยาเกรดหรือหากคุณกำลังมองหาซื้อ PVP K15 สำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ โปรดติดต่อเราเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติมและเริ่มการเจรจาจัดซื้อจัดจ้าง
อ้างอิง
- Odian, G. หลักการโพลีเมอไรเซชัน จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์, 2004
- Rowe, RC, Sheskey, PJ, & Quinn, ME คู่มือสารเพิ่มปริมาณทางเภสัชกรรม สำนักพิมพ์เภสัชกรรม, 2552.
- คณะผู้เชี่ยวชาญด้านการทบทวนส่วนผสมเครื่องสำอาง การประเมินความปลอดภัยของโพลีไวนิลไพโรลิโดนที่ใช้ในเครื่องสำอาง วารสารพิษวิทยานานาชาติ, 2545, 21 (Suppl 3), 9 - 21