CN101357956B - 纯化聚乙烯醇树脂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纯化聚乙烯醇树脂的方法。该方法包括下列步骤：在乙醇和水的混合溶剂中，加入聚乙烯醇树脂，搅拌；再加入乙醇，使聚乙烯醇树脂析出；分离析出的聚乙烯醇树脂，干燥。通过上述方法获得的聚乙烯醇树脂中各残留的含量，符合药用辅料的要求。

Description

纯化聚乙烯醇树脂的方法

技术领域

本发明涉及化学制药领域，尤其是涉及一种药用辅料聚乙烯醇树脂的纯化方法。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)树脂是医药中常用的辅料，其特点是可溶于水，易成膜，其膜的机械性能优良；与亲水性的纤维素有很好的粘接力；同时其毒性很低，无刺激性。目前，在医药制剂中用于制作微型胶囊的囊材、膜剂和涂膜剂的成膜材料等，应用效果良好。随着新型制剂的研究，聚乙烯醇树脂更被用于片剂的骨架材料，制备缓释、控释药物，或通过制备载药微球和渗透泵达到缓释效果。所以，聚乙烯醇树脂在医药领域的应用已经越来越广泛，受到了极大的重视。

聚乙烯醇树脂主要应用于工业领域，且主要的品种均为工业级，其质量指标达不到药用的要求。而要做药用品种的聚乙烯醇树脂，则需要对工业聚乙烯醇树脂生产企业进行GMP改造，工艺复杂、技术水平要求高、投资大，生产难度大，所以市场上的药用聚乙烯醇树脂产品的售价昂贵。而对工业级聚乙烯醇树脂成品进行精制处理，若方法简便、效果明显，可以获得高效、廉价的药用聚乙烯醇树脂，具有极其重要的意义。

聚乙烯醇树脂是由聚醋酸乙烯酯经碱催化醇解而得的。其中，工业中使用的醇一般为甲醇，经醇解反应产生聚乙烯醇树脂，并产生乙酸甲酯和醋酸钠等副产物。聚乙烯醇树脂在醇和乙酸甲酯中沉淀成为固体产物，经过分离、中和、干燥、洗涤等成为产品(参见《聚乙烯醇生产技术》，马延贵主编，纺织工业出版社出版)。在干燥温度约80℃的干燥机内干燥，在这个过程中，大部分的溶剂甲醇、副产物乙酸甲酯会被蒸除，但由于环境氛围中溶剂浓度高，而且部分溶剂包裹在析出的聚乙烯醇树脂内部不易完全脱除，因此，聚乙烯醇树脂工业品中含有的甲醇、乙酸甲酯等残留溶剂一般会达到1％左右，远高于药用材料的要求，对人体会有不良的影响。

中国药典2005版中，对于溶剂残留有明确要求：其中，甲醇为二类溶剂，其限度<0.3％；乙酸甲酯和乙醇为三类溶剂，其限度<0.5％。同时醋酸钠、催化剂氢氧化钠等无机盐类也会被包裹在成品中，聚乙烯醇树脂中含有一定量的无机盐，会使原料的纯度有很大的下降。由于聚乙烯醇树脂在药物制剂的使用中，比较多的是作为成膜剂加以利用，而无机盐为结晶性物质，其含量过高会对膜的机械性能造成影响。一般工业产品的残留溶剂量在1～2％左右，醋酸钠等成分最高会达到7％。所以需进一步精制。中国药典2005版对聚乙烯醇树脂的控制指标参见下面的表1。

表1中国药典2005版中关于聚乙烯醇树脂的控制指标

 

检验项目	标准规定	工业级聚乙烯醇树脂
			粘度	3.0-5.0mPa.s4％，20℃	4.9
炽灼残渣	不得过0.5％。	0.37
			干燥失重	不得过6.0％。	3.9
酸度	pH值应为4.5-6.5。	6.6

 

检验项目	标准规定	工业级聚乙烯醇树脂
			甲醇	<0.3％	0.84
乙酸甲酯	<0.5％	0.72
			乙醇	<0.5％	未检出

聚乙烯醇树脂中无机盐类的提纯方法常用的是水溶醇提析出法。其步骤是：先将聚乙烯醇树脂在水中充分搅拌溶解，其中的盐类成分也溶解于水中；由于聚乙烯醇树脂在乙醇中不溶，当加入足量乙醇后，会立即析出；继续搅拌一段时间，将物料过滤，其中的部分盐分被滤液带走，固体聚乙烯醇树脂再经干燥、粉碎获得成品。此方法提纯聚乙烯醇树脂由于水的用量较大，仍有相当数量的聚乙烯醇树脂溶解在废液中，随废液分离被带走，降低了产率，而且会消耗数倍的乙醇，成本和污染都较大。经我们实验的计算，采用此方法进行提纯后，获得的干燥聚乙烯醇树脂产率仅为60％左右。同时，溶解的聚乙烯醇树脂析出产生许多细小的颗粒悬浮在溶液中，过滤时会堵塞滤纸或滤布，即使采用真空抽滤或离心等方法，也无法快速分离物料，造成时间和能源消耗。获得的样品干燥后呈块状，密度大，结构硬，粉碎时会产生许多硬颗粒。

聚乙烯醇树脂的析出、结晶过程使部分溶剂包裹在粉体内部，采用普通烘干方式不易完全脱除。因此，聚乙烯醇树脂工业品中含有的甲醇、乙酸甲酯等残留溶剂一般会达到1～2％左右，远高于药用材料要求。在精制去盐过程中，又会增加许多乙醇成分。

另外，在专利号为CN1074424C的中国专利中还介绍了水蒸气两步法提纯聚乙烯醇树脂，其步骤是：在含有水蒸气且水蒸气含量在20～80％的气氛中，进行固体聚乙烯醇树脂的搅拌，通入水蒸气和氮气等稀释气体去除有机溶剂残留。此方法必须在很大的气体流速条件下进行，才可将溶剂残留控制在要求范围之内，若气体流速低，溶剂残留仍在0.5～1％之间，仍未达到药用要求(见表2)。此方法需消耗大量蒸气和稀释气体，同时需再进行附加的干燥处理以去除水分；温度在80～115℃之间，可能会造成聚乙烯醇树脂颜色和性能的变化。而且，只适用于醇解度在90～99％的聚乙烯醇树脂，对于低醇解度的聚乙烯醇树脂可能造成溶化、结块等现象。同时，该方法无法对无机盐分进行处理。

表2专利号为CN1074424C的中国专利中公开的数据

因此，需要一种既能有效的去除聚乙烯醇树脂中残留的无机盐类和有机溶剂，又能提高纯化产率的纯化方法。

发明内容

为了解决上述聚乙烯醇树脂中纯化分离方法所存在的问题，本发明采用了混合溶剂洗脱法分离聚乙烯醇树脂中残留的无机盐类。在某一溶剂比例点下，聚乙烯醇树脂在混合溶剂中不会溶解，而是产生溶胀，即颗粒体积膨胀，分子链展开，其中包裹的盐分可与溶剂直接接触，经一定时间的搅拌(2～3小时)，很大一部分盐类物质会溶于水中。通常情况下，在乙醇和水的混合溶剂中，乙醇的质量百分含量为60％以下时，聚乙烯醇树脂仍完全溶解在混合溶剂中，乙醇的质量百分含量为80％以上时，聚乙烯醇树脂可从水中完全析出。在这两个比例点之间，聚乙烯醇树脂体现不同程度的溶胀状态。经过一段时间的搅拌洗脱，再加入少量乙醇，使混合溶剂中乙醇的质量百分含量达到75～90％，聚乙烯醇树脂析出，再通过固液分离去除盐类成分。其收率可提高10～25％。析出的聚乙烯醇树脂为颗粒状，粒径均匀，而且颗粒空隙大，易于固液分离。

在本发明中，同时采用真空干燥设备对去盐后的物料进行处理。前面混合溶剂处理将聚乙烯醇树脂溶胀，分子链打开，在真空氛围下，环境中溶剂的蒸气压低，使得聚乙烯醇树脂物料内部的溶剂和水分更容易溢出，同时40～70℃的中等温度环境加速蒸发，也不会对物料造成影响而且节约能源。真空度控制在负0.05MPa至负0.2MPa。经真空干燥的聚乙烯醇树脂中乙醇和乙酸甲酯含量低于0.5％，甲醇含量低于0.3％。

因此，本发明的目的在于提供一种纯化聚乙烯醇树脂的方法。

本发明更进一步的目的在于提供一种纯化聚乙烯醇树脂达到药用辅料级别的方法。

本发明提供的纯化聚乙烯醇树脂的方法，包括以下步骤：

(a)、在乙醇和水的混合溶剂中，加入聚乙烯醇树脂，搅拌；

(b)、再加入乙醇或含水乙醇，使聚乙烯醇树脂析出；

(c)、分离析出的聚乙烯醇树脂，干燥；

其中，上述步骤(a)中，乙醇和水的混合溶剂中乙醇的质量百分含量为60％～80％；经优化后，乙醇和水的混合溶剂中乙醇的质量百分含量为65％～75％；

步骤(b)中，加入乙醇或含水乙醇使混合溶剂中乙醇的最终质量百分含量为75％～90％；

步骤(c)中，对析出的聚乙烯醇树脂进行真空干燥；其中，真空度为负0.05MPa～负0.2MPa。

经上述方式去除盐分的聚乙烯醇树脂，其中醋酸钠含量不高于4.0％，氢氧化钠含量不高于0.3％。且其产率可达85％以上。

本发明还研究了上述方法在制备药用辅料级别聚乙烯醇树脂中的应用。

经上述方法去除残留溶剂后获得的干燥聚乙烯醇树脂为松散的颗粒状物料，结构疏松。采用粉碎机对成品进行粉碎，细度均匀，效率高，避免了其它方式会产生的将物料压成软片或较多无法粉碎的硬颗粒的现象。

具体实施方式

实施例一

乙醇和水的混合溶剂搅拌，其中，乙醇的质量百分含量为60％，缓缓加入聚乙烯醇树脂，搅拌2.5小时，使聚乙烯醇树脂充分溶胀，继续加入乙醇使混合溶剂中乙醇的最终质量百分含量为75％，继续搅拌使聚乙烯醇树脂析出，真空抽滤，固体物料与溶剂分离；分离出的聚乙烯醇树脂进行真空干燥，真空度为负0.15Mpa。干燥后的物料经研磨，粒度控制在200～300um内。本方法制得的聚乙烯醇树脂的有机溶剂和无机盐残留检测结果见下表3。

表3实施例一的有机溶剂和无机盐残留检测数据

 

	工业级聚乙烯醇树脂	实施例一的聚乙烯醇树脂
			甲醇	0.87％	0.21％
乙酸甲酯	1.03％	0.16％

 

乙醇	未检出	0.09％
			醋酸钠	4.21％	2.03％
氢氧化钠	0.19％	0.08％

从表中可以看出，本方法所得聚乙烯醇树脂产品中杂质明显减少，残留溶剂含量低于药典要求。

实施例二

乙醇和水的混合溶剂搅拌，其中，乙醇的质量百分含量为65％，缓缓加入聚乙烯醇树脂，搅拌2.5小时，使聚乙烯醇树脂充分溶胀，继续加入乙醇使混合溶剂中乙醇的最终质量百分含量为80％，继续搅拌使聚乙烯醇树脂析出，真空抽滤，固体物料与溶剂分离；分离出的聚乙烯醇树脂进行真空干燥，真空度为负0.15Mpa。干燥后的物料经研磨将粒度控制在200～300um内。本方法制得的聚乙烯醇树脂的有机溶剂和无机盐残留检测结果见下表4。

表4实施例二的有机溶剂和无机盐残留检测数据

 

	工业级聚乙烯醇树脂	实施例二的聚乙烯醇树脂
			甲醇	0.87％	0.26％
乙酸甲酯	1.03％	0.14％
			乙醇	未检出	0.10％
醋酸钠	4.21％	2.17％
			氢氧化钠	0.19％	0.08％

实施例三

乙醇和水的混合溶剂搅拌，其中，乙醇的质量百分含量为75％，缓缓加入聚乙烯醇树脂，搅拌2.5小时，使聚乙烯醇树脂充分溶胀，继续加入乙醇使混合溶剂中乙醇的最终质量百分含量为80％，继续搅拌使分离出的聚乙烯醇树脂进行真空干燥，聚乙烯醇树脂析出，真空抽滤，使聚乙烯醇树脂与溶剂分离，溶剂中带走部分无机盐分；分离出的聚乙烯醇树脂进行真空干燥，真空度为负0.12Mpa。干燥后的物料经研磨将粒度控制在200～300um内。上述方法制得得聚乙烯醇树脂的有机溶剂和无机盐残留检测结果见下表5。

表5实施例三的有机溶剂和无机盐残留检测数据

 

	工业级聚乙烯醇树脂	实施例三的聚乙烯醇树脂
			甲醇	0.87％	0.12％
乙酸甲酯	1.03％	0.10％
			乙醇	未检出	0.15％
醋酸钠	4.21％	2.12％
			氢氧化钠	0.19％	0.09％

实施例四

乙醇和水的混合溶剂搅拌，其中，乙醇的质量百分含量为80％，缓缓加入聚乙烯醇树脂，搅拌2.5小时，使聚乙烯醇树脂充分溶胀，继续加入乙醇使混合溶剂中乙醇的最终质量百分含量为90％，继续搅拌使聚乙烯醇树脂析出，真空抽滤，固体物料与溶剂分离；分离出的聚乙烯醇树脂进行真空干燥，真空度为负0.15Mpa。经研磨将粒度控制在200～300um内。本方法制得的聚乙烯醇树脂的有机溶剂和无机盐残留检测结果见下表6。

表6实施例四的有机溶剂和无机盐残留检测数据

 

	工业级聚乙烯醇树脂	实施例四的聚乙烯醇树脂
			甲醇	0.87％	0.15％
乙酸甲酯	1.03％	0.11％
			乙醇	未检出	0.09％
醋酸钠	4.21％	2.31％
			氢氧化钠	0.19％	0.10％

实施例五

乙醇和水的混合溶剂搅拌，其中，乙醇的质量百分含量为70％，缓缓加入聚乙烯醇树脂，搅拌2.5小时，使聚乙烯醇树脂充分溶胀，继续加入乙醇使混合溶剂中乙醇的最终质量百分含量为80％，继续搅拌使聚乙烯醇树脂析出，真空抽滤，使聚乙烯醇树脂与溶剂分离，溶剂中带走部分无机盐分；分离出的聚乙烯醇树脂进行真空干燥，干燥后的物料真空度为负0.15Mpa。干燥后的物料经研磨将粒度控制在200～300um内。上述方法制得得聚乙烯醇树脂的有机溶剂和无机盐残留检测结果见下表7。

表7实施例五的有机溶剂和无机盐残留检测数据

 

	工业级聚乙烯醇树脂	实施例五的聚乙烯醇树脂
			甲醇	0.87％	0.10％
乙酸甲酯	1.03％	0.09％
			乙醇	未检出	0.26％
醋酸钠	4.21％	2.21％
			氢氧化钠	0.19％	0.10％

实施例六

在精制过程中，还可使用含水乙醇作为溶剂，可以达到同样的效果。

质量百分含量为95％的含水乙醇和水的混合溶剂搅拌，使溶剂中乙醇的质量百分含量为70％，缓缓加入聚乙烯醇树脂，搅拌2.5小时，使聚乙烯醇树脂充分溶胀，继续加入95％的含水乙醇使混合溶剂中乙醇的最终质量百分含量为80％，继续搅拌使聚乙烯醇树脂析出，真空抽滤，固体物料与溶剂分离；分离出的聚乙烯醇树脂进行真空干燥，真空度为负0.15Mpa。干燥后的物料经研磨将粒度控制在200～300um内。本方法制得的聚乙烯醇树脂的有机溶剂和无机盐残留检测结果见下表8。

表8实施例六有机溶剂和无机盐残留检测

 

	工业级聚乙烯醇树脂	实施例六的聚乙烯醇树脂
			甲醇	0.87％	0.18％
乙酸甲酯	1.03％	0.13％
			乙醇	未检出	0.14％
醋酸钠	4.21％	2.07％
			氢氧化钠	0.19％	0.11％

实施例七

本实施例是采用普通干燥方式处理，以与上述实施例的真空干燥方式比较。

乙醇和水的混合溶剂搅拌，其中，乙醇的质量百分含量为75％，缓缓加入聚乙烯醇树脂，搅拌3小时，使聚乙烯醇树脂充分溶胀，加入乙醇使混合溶剂中乙醇的最终质量百分含量为80％，继续搅拌使聚乙烯醇树脂析出，真空抽滤，使聚乙烯醇树脂与溶剂分离，溶剂中带走部分无机盐分；分离出的固体物料采用鼓风干燥，干燥时间7小时，分别在3小时和7小时取样。干燥后的物料经研磨将粒度控制在200～300um内。上述方法制得得聚乙烯醇树脂的有机溶剂和无机盐残留检测结果见下表9。

表9实施例七的有机溶剂和无机盐残留检测

 

	3小时	7小时
			甲醇	0.66％	0.58％
乙酸甲酯	0.81％	0.77％
			乙醇	1.03％	0.92％
醋酸钠	2.31％	2.20％
			氢氧化钠	0.10％	0.10％

可见，普通干燥方式可使残留溶剂下降，但达不到药典的要求，不如采用真空干燥效果明显。

本发明描述的聚乙烯醇树脂精制工艺能够对多种杂质进行提纯，所用设备均为常见设备，方法简便、快速、费用低廉，具有明显优势。

本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。

Claims (4)

1.一种纯化聚乙烯醇树脂的方法，包括以下步骤：

(a)、在质量百分含量为60％～75％的乙醇和水的混合溶剂中，加入聚乙烯醇树脂，搅拌；

(b)、再加入乙醇或含水乙醇，使混合溶剂中乙醇的最终质量百分含量为80％～90％，使聚乙烯醇树脂析出；

(c)、分离析出的聚乙烯醇树脂，干燥。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)中，对析出的聚乙烯醇树脂进行真空干燥。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，真空干燥的真空度为负0.05MPa～负0.2MPa。

4.权利要求1至3任一项所述的方法在制备药用辅料级别的聚乙烯醇树脂中的应用。