[发明专利]一种降低聚乙烯吡咯烷酮中N-乙烯基吡咯烷酮的催化剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属催化剂技术领域，涉及一种降低聚乙烯吡咯烷酮聚合物中残余N-乙烯基吡咯烷酮单体含量的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

聚乙烯吡咯烷酮（英文简称PVP），是一种非离子型高分子化合物，由单体N-乙烯基吡咯烷酮（英文简称NVP）在引发剂的作用下聚合而成。根据分子量的不同，其产品主要分为PVP K15、PVP K30、PVP K60、PVP K90、PVP K120和PVPP，不同分子量的聚乙烯吡咯烷酮表现出不同功能特性，应用于不同的领域。其线型聚合产品极易溶于水，能与多种高分子、低分子物质互溶或复合，具有优良的吸附性、成膜性、粘接性、热稳定性及生物相容性，安全无毒，因此被广泛应用于医药、日化、食品、涂料、新材料等化工领域，是一种优良的精细化工原料。在粘合剂中使用可改进粘合物接口的强度和刚度；在化妆品中使用可改善和保护皮肤与头发；在药物中可用作药片的粘合剂、涂层剂、分散剂和保护胶体；在塑料中可用作颜料分散剂、粘合剂和稳定剂；在造纸中使用可以增大纸的强度，还可以作为涂料用树脂；在合成纤维中使用可以改进染色性能；它还被广泛地应用于墨水、墨汁、石印术、洗涤剂、聚合添加剂和肥皂中；在纺织工业、农产品中也广泛用到。其交联聚合的PVPP能与特定多酚化合物（如单宁）形成络合物，可在果汁中起到澄清和防凝作用。

聚乙烯吡咯烷酮产品被广泛应用于医药、日化、食品领域，但由于聚合反应本身的性质和聚合工艺的局限，导致有毒单体NVP很难100%聚合转化成PVP，而中国药典2010版和美国药典NSP 32-NF 27都要求用于医药食品和医药领域的食品级和医药级的PVP中残余单体NVP的含量在10ppm以下，因此需要开发出新的后处理技术来尽量降低PVP产品中残留的单体NVP的含量。

美国专利US2665271公开了一种降低聚乙烯吡咯烷酮聚合物中NVP单体的含量的传统方法，该方法主要关注聚合反应完成后的后聚合，即待主聚合反应完成以后，再向聚合产物中添加引发剂和提高温度，使残余的单体进一步聚合，采用该方法可以使主聚合反应完成后的残余单体NVP含量由6%的降低到0.9%以下。但通过该方法生产的PVP产品中还有高达0.9%的残余单体NVP，其远不能满足中国药典2010版和美国药典NSP 32-NF 27中PVP中残余单体NVP含量在10ppm以下的要求。同时，由于后聚合增加了引发剂用量，导致在PVP产品中残余引发剂的含量增高；此外，提高温度容易引起产品变色，从而大大影响了产的品质。

授权公告号为CN100390224C的中国专利公开了一种消除聚合物中残留单体N-乙烯基吡咯烷酮的方法，该方法在0~200℃下将聚合物溶液通过超声波辐射30~130min，以消除残余单体NVP。该方法能将PVP产品中的残余单体NVP的含量降至10ppm以下，但该方法的缺点是需要在现有工业装置中增加一套超声波装置，增加设备的投资，且生产能力低。   

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种降低聚乙烯吡咯烷酮中N-乙烯基吡咯烷酮的催化剂及其应用，该催化剂能高效降低聚乙烯吡咯烷酮中残余单体N-乙烯基吡咯烷酮含量，且对产品品质无不利影响，本发明的另一目的是提供一种上述催化剂的制备方法，该方法工艺简单，成本低。

本发明所述降低聚乙烯吡咯烷酮中残余单体N-乙烯基吡咯烷酮的催化剂，其组分及各组分的质量百分数如下： 

所述活性组分为二氧化钛、硫酸钛、四氯化钛中的一种。

上述催化剂中，所述含铝化合物为氯化铝、Al₂O₃、拟薄水铝石中的一种；所述粘结剂为水玻璃、硅胶、氢氧化铝中的一种。

本发明提供的催化剂，其形状为条状体或块状体。

本发明所述催化剂，可在降低聚乙烯吡咯烷酮中残余单体N-乙烯基吡咯烷酮含量方面应用，所述聚乙烯吡咯烷酮为PVP K15、PVP K30、PVP K60、PVP K90、PVP K120或PVPP。具体应用方法如下：将聚乙烯吡咯烷酮用溶剂配制成质量浓度 10%~35%的溶液，然后加入上述催化剂，在搅拌下于常压、60℃~85℃反应1.5h ~5h，反应时间届满后，进行过滤，将所得滤液喷雾干燥成粉末或转鼓干燥并粉碎成粉末或真空干燥并粉碎成粉末，即得到降低了残余单体N-乙烯基吡咯烷酮含量的粉末状聚乙烯吡咯烷酮，所述催化剂的加入量为聚乙烯吡咯烷酮质量的0.2%~0.5%，所述溶剂为去离子水、丙酮、丁醇中的至少一种。