NVP聚合物的研究及其应用

学年论文

题目：NVP聚合物的研究及其应用学院：化学化工学院

专业：化学

学生姓名：宫铁莉

学号：201073010219

指导教师：王荣民

NVP聚合物的研究及其应用

宫铁莉

（化学化工学院化教二班）

摘要本文综述了N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）分别以均聚、共聚、互穿网络方法等方法制备各种聚合物的研究，及其在医疗、日用化工、食品工业、纺织染整工业等领域中的应用现状。

关键词N-乙烯基吡咯烷酮；聚乙烯基吡咯烷酮；应用

N-乙烯基毗咯烷酮(NVP)，是德国BASF公司最先采用乙炔法合成的[1]，至今已有80余年的历史。近年来NVP在聚合物的研究中大量出现，基于内酰胺类化合物的NVP 在结构中含有一个N原子五元环，并在N原子上连有一个乙烯基团，使NVP的性质具有易聚合和易水解性。NVP作为单体制备的聚合物具有一些独特的性质，如其均聚产物聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)就是NVP成功应用的一个典型例子[2]。特别是由于PVP的分子结构类似于简单的蛋白质模型结构，使其具有化学稳定性、优良的生理安全特性、优异的溶解性、成膜性等性能，被广泛地应用于医药、化妆品、食品、印染等行业[3]。近年来研究人员对NVP的兴趣不断增长，又把NVP的研究扩展到NVP与其它不饱和单体共聚的上，特别是在应用NVP合成聚合物凝胶方面，所合成的聚合物凝胶在药物控制释放、免疫分析、固定化酶、生物大分子提纯和环境刺激响应材料等领域有着广泛的应用[4]。

1 NVP聚合物的合成

1.1 均聚反应合成聚合物水凝胶

PVP水溶液进行交联或用NVP进行交联聚合都可得到交联聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)凝胶。线性PVP在交联剂的作用下生成具有一定交联度的PVPP凝胶；用过硫酸盐或双氧水、肼等处理PVP，通过自交联得到轻度交联的PVPP软凝胶；将PVP的水溶液通氮气除氧后经钴源室辐射可得到有交联网络的吸水性凝胶；采用水溶液聚合法，加入交联剂可合成PVPP凝胶[5]。在不同交联剂存在下以无机盐水溶液为溶剂，以AIBN为引发剂可合成具有不同交联度的PVPP凝胶；在碱金属氢氧化物存在下，将NVP加热到

100℃以上，NVP生成双官能团单体然后进行聚合，或在有少量双官能团单体存在下，在100℃以下加热NVP水溶液均可得到高交联PVPP凝胶[6]。

1.2 共聚反应合成聚合物水凝胶

1.2.1 热引发聚合

热引发聚合是在引发剂存在下，通过加热引发聚合而得到共聚物。已报道乙烯基三甲基硅烷和乙烯基甲氧基硅烷以AIBN为引发剂分别与NVP在48℃进行共聚合成了聚合物凝胶，并测定了反应的竞聚率。以NVP和V A为共聚单体，庚烷为溶剂，65℃下可得到共聚物。在水溶液中，70℃聚合18 h可得到丙烯酸β羟丙酯/NVP共聚物，这种共聚物具有敏锐的温敏性能。在水溶液中以N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)和NVP为共聚单体，N，N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂的共聚物，具有温敏性和药物释放。采用NVP和两性离子单体二甲基(3-磺丙基)氨乙基甲基丙烯酸酯(DMAPS)，加入BIS以过硫酸钾(KSP)为引发剂，得到的共聚物水凝胶兼具温敏和盐敏双重响应特性。丙烯酰胺(AM)与NVP共聚物水凝胶可用于蛋白质水溶液的浓缩分离。以BPO为引发剂，四氢呋喃为溶剂合成了聚乳酸接枝NVP吸水性凝胶的亲水性可得到改善[7]。

1.2.2 辐射引发聚合

辐射引发聚合也是合成聚合物水凝胶常用的方法。以丙三醇、2-二羟基-2,2-二甲基苯乙酮为交联剂，安息香为光引发剂采用长波紫外光辐射可合成HEMA-NVP聚合物水凝胶；采用甲基丙烯酸羟乙酯碳酸乙烯酯为交联剂紫外光引发聚合，可制备HEMA-AMA(甲基丙烯酸烯丙酯) - NVP的聚合物水凝胶。以γ射线引发可合成NVP-MMA(甲基丙烯酸甲酯)-EDMA(乙二醇二甲基丙烯酸酯)水凝胶。在紫外光辐射下以安息香为光引发剂可合成HEMA、NVP和甲基丙烯酸酯的共聚物凝胶，可作为软接触镜的材料[7]。杨华[8]等采用辐射聚合合成了NIPA-NVP共聚物，研究了其相转变温度、盐溶性和溶胀动力学，水凝胶对难溶药物乙酰水杨酸具有增溶缓释作用。

1.2.3 互穿网络聚合物凝胶的制备

互穿网络(IPN)技术是近年发展起来的一种对聚合物进行改性的方法，通过互穿网络方式可使原本不易共混的线性聚合物通过单体在聚合物之间聚合交联成一整体，使产物兼具两种或以上聚合物的性质。在聚合物水凝胶的合成中也可用IPN对凝胶进行改性。采用BIS为交联剂，过硫酸钠引发剂加入维生素B12，在50℃反应可合成具有维生素B12药物控制释放的水凝胶。采用γ射线引发NIPAM(异丙基丙烯酰胺)、NVP、PEG(聚乙二醇)可制备具有热敏性的互穿网络结构聚合物水凝胶。利用互穿网络技术在具有pH

敏感性的P(NVP-co-AA)聚合物中引入温敏性聚合物PHPA(聚丙烯酸羟基丙酯)和在P(NVP- co-HPA)中引入PAA可制得具有温度及pH双重敏感性IPN凝胶。采用γ射线辐照可合成κ-型卡拉胶和PVP形成的IPN凝胶。用PV A(聚乙烯醇)、PVP混合水溶液，戊二醛为交联剂进行紫外辐射交联可合成具有分离乙醇-水混合物性能的IPN凝胶膜。

2 含NVP聚合物的应用发展

PVP是一种非离子型水溶性高分子化合物，由NVP在一定条件下聚合而成。PVP 最初作为血浆增溶剂使用，后来的研究中人们逐渐发现，PVP具有许多优良的物理化学性能，极易溶于水，安全无毒；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、粘接性及生物相容性，而且热稳定性良好。目前PVP被广泛用于医药、化妆品、酿造、饮料、食品和纺织等领域。

2.1 在医疗卫生领域的应用

PVP具有优异的生物相容性，对皮肤、粘膜和眼睛等不形成任何刺激，因此它在医药领域应用广泛。在制药工业中，PVP与纤维素类衍生物、丙烯酸类化合物一样，成为当今合成药中的三大主要辅料之一，用它制成的血浆无抗原性，不需交叉配血，还能避免疾病在血液中传播[9]。

2.1.1 药物助剂

有许多药物疗效好，但由于在水中溶解慢，使其实际利用程度降低。为提高难溶药物的生物利用度和稳定性，采用固体分散技术，即将水不溶性药物以极细的微粒或分子状态分散于水溶性固态载体中，当把这种混合物或经熔融的凝固体放在液体中时，可溶性载体立即溶解，而药物则以极细的微粒释放出来，微粒与未经分散者相比溶出度能提高达数倍以上。PVP作为难溶药物的共沉淀剂可以提高药物的溶解度和溶解速度，提高疗效，减小剂量[10]。

PVP最早是用作血浆增溶剂，它用K-17或K-30配成3.5%浓度的等渗盐水经灭菌处理制成，适用于大出血、大面积烧伤脱水等引起的休克，在急救状态时代替血浆。在注射剂方面，PVP作为助溶剂、分散剂及延效剂等广泛应用[10]。助溶剂的助溶原理主要是通过药物和PVP之间的缔合作用，延长药物固体颗粒在注射液中的沉降时间，阻止药物结晶沉淀。

PVP的N-H或O-H键能与许多药物形成分子间缔合作用，通过缔合作用可以控制