Was ist Polyvinylpyrrolidon?
Polyvinylpyrrolidon ist ein nichtionisches, wasserlösliches Polymer aus polymerisiertem N-Vinyl-2-pyrrolidon.
Es wird auch als Poly(N-vinylpyrrolidon), PVP und Povidon bezeichnet. Polyvinylpyrrolidon wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Industrieprodukten bis hin zu Haushaltswaren und Lebensmitteln.
Anwendungen von Polyvinylpyrrolidon
Im Gegensatz zu vielen anderen synthetischen Polymeren ist Polyvinylpyrrolidon gut wasserlöslich und diese Eigenschaft wird für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt. Darüber hinaus wird es aufgrund seiner hohen Hygroskopizität, seiner filmbildenden, klebenden und dispergierenden Eigenschaften sowie seines hohen Sicherheitsprofils für den menschlichen Körper und die Umwelt auch in Arzneimitteln und Lebensmittelzusatzstoffen verwendet.
1. Pharmazeutika
Es ist in Teil II des japanischen Arzneibuchs aufgeführt und wird als Rohstoff für das Antiseptikum Poppidon-Iod, als Bindemittel bei der Herstellung von Tabletten und Kapseln, als Stabilisierungsmittel in Suspensionen und Emulsionen und als Grundlage für Salben und Cremes verwendet. Polyvinylpyrrolidon wird auch in Hohlfasermaterialien eingemischt, um die Blutverträglichkeit von Hohlfasern zu verbessern, die in künstlichen Nieren verwendet werden.
2. Lebensmittelzusatzstoffe
Polyvinylpyrrolidon wird als Stabilisator, Bindemittel und Dispersionsmittel in Vitamin- und Mineralstoffprodukten verwendet. Es gibt auch ein Polymer namens Polyvinylpolypyrrolidon (PVPP), bei dem der Pyrrolidonanteil des Polyvinylpyrrolidons vernetzt ist und das als Klärmittel in Bier und Wein sowie als adstringierendes, geschmacksminderndes Mittel in Getränken auf Teebasis verwendet wird. Während Polyvinylpyrrolidon wasserlöslich ist, ist PVPP nicht wasserlöslich.
Eigenschaften von Polyvinylpyrrolidon
Ein lineares Polymer von N-Vinyl-2-Pyrrolidon (C6H9NO), ein hygroskopisches, nicht kristallines Polymer. Es ist geruchlos oder hat einen leichten spezifischen Geruch. Es hat eine Dichte von 1,2 g/cm3, einen Schmelzpunkt (Glasübergangstemperatur) von 150-180 °C und eine Zersetzungstemperatur von etwa 400 °C.
Es ist in Wasser und Alkoholen löslich und löst sich in den meisten polaren Lösungsmitteln, einschließlich Pyridin und Chloroform. Es ist auch sehr gut mit anderen Polymeren verträglich. Andererseits ist es unlöslich in Aceton und praktisch unlöslich in Estern, Ethern und Kohlenwasserstofflösungsmitteln.
Aufgrund ihres hohen Sicherheitsprofils für die menschliche Gesundheit und die Umwelt werden sie in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt. Als nichtionisches Polymer hat es außerdem eine geringe elektrische Leitfähigkeit und hervorragende Isoliereigenschaften.
Weitere Informationen zu Polyvinylpyrrolidon
Herstellungsverfahren für Polyvinylpyrrolidon
Polyvinylpyrrolidon wird aus Acetylen und Formaldehyd durch folgende Verfahren hergestellt.
1. Synthese von γ-Butyrolacton
Nach der Reaktion von Acetylen und Formaldehyd unter Druck wird durch katalytische Reduktion 1,4-Butandiol gewonnen. Wenn dieses unter Kupferkatalyse auf 200 °C erhitzt wird, findet eine intramolekulare Dehydratisierungsreaktion statt, bei der γ-Butyrolacton entsteht.
C2H2 + HCHO → HOCH2CH2CH2CH2OH (1,4-Butandiol) → C4H6O2 (γ-Butyrolacton)
2. Synthese von N-Vinyl-2-pyrrolidon
N-Vinyl-2-pyrrolidon wird durch Behandlung von γ-Butyrolacton mit Ammoniak zu 2-Pyrrolidon gewonnen, das anschließend mit Acetylen unter Druck gesetzt wird.
C4H6O2 + NH3 → C4H7NO (2-Pyrrolidon)
C4H7NO + C2H2 → C6H9NO
Eine weitere Möglichkeit, N-Vinyl-2-pyrrolidon aus γ-Butyrolacton zu synthetisieren, besteht in der Umsetzung mit Monoethanolamin, zusätzlich zu der oben beschriebenen. Dabei wird aus γ-Butyrolacton und Monoethanolamin N-Hydroxyethylpyrrolidon hergestellt. Dieses wird anschließend in der Dampfphase zu N-Vinyl-2-pyrrolidon dehydriert.
C4H6O2 + HOCH2CH2NH2 → C6H11O3 (N-Hydroxyethylpyrrolidon)
C6H11O3 → C6H9NO + H2O
3. Polymerisation von N-Vinyl-2-pyrrolidon
Die Polymerisation von N-Vinyl-2-pyrrolidon durch Erhitzen in Gegenwart von Wasserstoffperoxid ergibt Vinylpyrrolidon.