CN116333198B - 一种从聚乙烯吡咯烷酮溶液中去除凝胶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液中去除凝胶的方法。首先在将PVP粗产品配置为2%(wt)‑15%(wt)的溶液,然后保持温度为20℃‑70℃情况下,将一定量的木质素类吸附剂加入到该溶液中,快速搅拌下使吸附剂与PVP溶液中的凝胶充分接触一段时间。上述操作完成后,过滤,取滤液干燥,即可除去大部分凝胶,得到合格的PVP产品。本发明所用的去除设备简单,操作便捷,成本低,效果良好,残留凝胶的含量可以降低到50ppm以下。
Description
技术领域
本发明属于高分子科学领域,具体涉及一种从聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粗品溶液中去除凝胶的方法。
背景技术
聚乙烯吡咯烷酮(以下简称PVP)作为一种合成的水溶性高分子化合物,具有水溶性高分子化合物的一般性质,如胶体保护作用、成膜性、粘结性、吸湿性、增溶或凝聚作用,但其最具特色的是其优异的溶解性能及生理相容性。在合成高分子中像PVP这样既溶于水,又溶于大部分有机溶剂、毒性很低、生理相溶性好的并不多见;特别是在医药、食品、化妆品这些与人们健康密切相关的领域中,以上性质更是罕见。
PVP是由单体N-乙烯基吡咯烷酮在适当的条件下聚合而成的一种非离子型水溶性高分子化合物。通常在没有特别指明的情况下,PVP指的是线型高分子。在生产PVP的过程中,单体N-乙烯基吡咯烷酮在聚合过程中会形成极少量水凝胶,其化学结构为交联聚乙烯吡咯烷酮。PVP是水处理膜上重要的制孔剂,同时PVP还用作肾透析膜制孔剂。市场上普通PVP产品要求其中凝胶一般无质量指标,通常在100-2000ppm之间。当PVP用于制备肾透析高分子膜材料时,为了保证膜的质量,要求凝胶的含量在50ppm以下。由于PVP水溶液的粘度较高,特别是当其分子量Mw大于45000时(K值约30);而凝胶粒径很小,一般用肉眼不能发现;所以用常规过滤的方法难以从溶液中除去这些细微的凝胶。PVP的K值越高,其分子量、溶液粘度则更高,因而要从中去除凝胶用常规过滤的办法更加困难,如采用高倍稀释以降低溶液粘度,则后续浓缩、干燥需消耗大量能量。
木质素是一种主要由3种不同的苯丙基单元生成的酚类聚合物,具有三维无定型网状结构,在自然界中含量丰富,是仅次于纤维素的第二大生物聚合物;同时它也是植物细胞壁的三大组分之一,在植物中广泛存在。木质素的分子结构比较复杂,对于不同的植物来源,木质素的结构也不尽相同,但是木质素的基本结构中都含有醇羟基、酚羟基等活性官能团,也正是由于这些官能团的存在,使得木质素分子具有很强的吸附能力。根据生产工艺与结构的不同可将木质素分为水解木质素、木质素乙酸酯、木质素碱2-羟基丙基醚、木质素等。
中国专利CN101230180公开一种从PVP中去除凝胶的方法,但要求将PVP粗品稀释至2%的水溶液再用1.2μm孔径的膜过滤去除凝胶,再将所得2%PVP含量的滤液干燥脱水,得到粉末状产品凝胶含量≤70ppm。由于精密过滤要求低含量的PVP溶液,所得滤液中会有大量水分,要得到粉末状产品就必须蒸发,相当于PVP含量的近50倍的水分,能耗极大,所以此方法不适合于工业生产。
发明内容
本发明涉及去除PVP粗品中凝胶的方法,更具体的说,涉及使用吸附剂去除PVP粗品中微量凝胶的方法。本发明提供了一种去除凝胶的方法,包括利用溶剂将PVP粗品配置为一定质量分数的溶液,将木质素类吸附剂与溶液充分接触,溶液中凝胶被吸附剂充分吸附,再经分离除去吸附有凝胶的吸附剂,最终得到凝胶含量较低的PVP产品。
所述一种从PVP粗品去除凝胶的方法,包括以下步骤:(1)将PVP粗品用溶剂配成1%(wt)-20%(wt)溶液;(2)保持接触温度为20℃-70℃情况下加入木质素类吸附剂,启动搅拌器转动60-150min,使吸附剂与溶液充分接触;(3)搅拌完成后过滤收集滤液,干燥即可得到凝胶含量在50ppm以下的PVP产品。
所述木质素类吸附剂为水解木质素(CAS:8072-93-3)、木质素乙酸酯(CAS:86855-54-1)、木质素碱2-羟基丙基醚(CAS:88402-77-1)、木质素(CAS:8068-03-9)中的一种或者几种的混合物。
所述的PVP粗品中凝胶含量为100-2000ppm。
所述的PVP粗品为PVP-K17、PVP-K30、PVP-K60、PVP-K90,优选PVP-K60、PVP-K90粗品。
所述的溶剂为乙醇、水的一种或任意两种的组合,优选溶剂为水。
所述木质素类吸附剂过300-500目筛。
所述木质素类吸附剂的质量为PVP粗品质量的0.3%(wt)-2.0%(wt)。
所述去除PVP粗品中去除凝胶的方法,通过木质素类吸附剂吸附PVP粗品溶液中凝胶,然后通过过滤将木质素类吸附剂与PVP溶液分离。
所述去除PVP粗品中去除凝胶的方法,优选用水作为溶剂将PVP粗品配制成水溶液的浓度为5%(wt)-16%(wt)。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:(1)设备和操作简单,生产能力大;(2)能耗低,成本低;(3)效果良好,PVP中凝胶的含量可以降低到50ppm以下,且PVP产品收率保持98%以上。
具体实施方式
以下通过实例进一步阐述本发明,但并不意味着对本发明的限制。在本发明中,若非特指,所有的百分比均为重量单位,所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。
实施例所用木质素的性质如表1所示。
实施例1:
将400.0克PVP-K17粗品,凝胶含量为956ppm,于10升容器中,配制备成18.0%的水溶液;加入水解木质素1.6g,粒径400目,质量为PVP质量的0.4%;30℃下快速搅拌60min;搅拌结束后过滤除去吸附有凝胶的木质素,将滤液喷雾干燥,得到粉末状PVP-K17产品。最后结果为,产品残留的凝胶的含量为35ppm,收率为98.8%。
实施例2:
将400.0克PVP-K30粗品,凝胶含量为963ppm,于10升容器中,配制备成15.0%的水溶液;加入木质素乙酸酯2.0g,粒径400目,质量为PVP质量的0.5%;40℃下快速搅拌80min;搅拌结束后过滤除去吸附有凝胶的木质素,将滤液喷雾干燥,得到粉末状PVP-K30产品。最后结果为,产品残留的凝胶的含量为36ppm,收率为98.4%。
实施例3:
将400.0克PVP-K60粗品,凝胶含量为948ppm,于10升容器中,配制备成12.5%的水溶液;加入木质素碱2-羟基丙基醚6.0g,粒径400目,质量为PVP质量的1.5%;35℃下快速搅拌70min;搅拌结束后过滤除去吸附有凝胶的木质素,将滤液真空干燥,得到粉末状PVP-K60产品。最后结果为,产品残留的凝胶的含量为34ppm,收率为98.5%。
实施例4:
将400.0克PVP-K90粗品,凝胶含量为986ppm,于10升容器中,配制备成8.0%的水溶液;按1:2重量比加入1.5g水解木质素和3.0g木质素,粒径400目,质量为PVP质量的1.125%;35℃下快速搅拌95min;搅拌结束后过滤除去吸附有凝胶的木质素,将滤液真空干燥,得到粉末状PVP-K90产品。最后结果为,产品残留的凝胶的含量为38ppm,收率为98.9%。
实施例5:
将400.0克PVP-K30粗品,凝胶含量为974ppm,于10升容器中,配制备成18.0%的水溶液;加入2.0g木质素,粒径400目,质量为PVP质量的0.5%;60℃下快速搅拌100min;搅拌结束后过滤除去吸附有凝胶的木质素,将滤液喷雾干燥,得到粉末状PVP-K30产品。最后结果为,产品残留的凝胶的含量为39ppm,收率为98.6%。
实施例6:
除溶剂为乙醇外,其它条件同实施例5。最后结果为,产品残留的凝胶的含量为30ppm,收率为98.9%。
实施例7:
除粗品中凝胶含量为265ppm外,其它条件同实施例3。最后结果为,产品残留的凝胶的含量为25ppm,收率为98.9%。
实施例8:
除粗品中凝胶含量为1224ppm外,其它条件同实施例3。最后结果为,产品残留的凝胶的含量为43ppm,收率为98.1%。
实施例9:
除凝胶中含量为1615ppm外,其它条件同实施例4。最后结果为,产品残留的凝胶的含量为45ppm,收率为97.9%。
对比例1:
将400.0克PVP-K17粗品,凝胶含量为956ppm,于10升容器中,配制备成12.5%的水溶液;加入4.5g NKA-9大孔吸附树脂(400目);40℃下快速搅拌125min;搅拌结束后过滤除去吸附有凝胶的大孔吸附树脂,将滤液喷雾干燥,得到粉末状PVP-K17产品。处理后PVP中残留的凝胶的含量为786ppm,收率为95.9%。
对比例2:
将400.0克PVP-K30粗品,凝胶含量为974ppm,于10升容器中,配制备成12.5%的水溶液;加入4.2g质量的SG09-1大孔硅胶粉(400目);40℃下快速搅拌125min;搅拌结束后过滤除去吸附有凝胶的大孔硅胶粉,将滤液喷雾干燥,得到粉末状PVP-K30产品。处理后PVP中残留的凝胶的含量为659ppm,收率为96.3%。
对比例3:金属过滤器过滤
将400.0克PVP-K90粗品,凝胶含量为986ppm,于10升容器中,配制备成12.5%的水溶液;用热水浴加热至60℃,以100g/分的速度用泵打入孔径为5μm面积为0.045㎡的金属烧结滤芯,收集滤液,真空干燥后得粉末PVP-K90样品。处理后PVP中残留凝胶含量为280ppm。
实施例1-9、对比例1-3的数据如表1所示。
表1、聚乙烯吡咯烷酮纯化前后凝胶的含量
以上实施例与对比例中,凝胶含量的测试方法是将与吸附剂充分接触的PVP水溶液,粗滤除去木质素吸附剂,稀释至PVP含量为2%再用0.45μm孔径的定量滤纸过滤,将残留凝胶截留、干燥、恒重,计算含量。定量滤纸为杭州特种纸业有限公司产品;NKA-9大孔吸附树脂为漂涞特(天津)新材料科技有限公司生产;SG09-1大孔硅胶粉为南京百慕达生物科技有限公司生产。
综上,本发明方法可以大幅度减少PVP中凝胶的含量,提高产品质量,所用木质素吸附剂具有良好的化学稳定性,无公害污染,在生产后期也很容易进行生化降解,不会对环境产生危害;所处理的PVP溶液浓度高,因此有效、易行、经济,降低了高品质PVP的生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实例,并不用以限制本发明,凡在本发明的权利与要求范围内所作的任何修改、替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种从聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液中去除凝胶的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将PVP粗品用溶剂配成浓度为 1%(wt) - 20%(wt)溶液;(2)保持接触温度为20℃- 70℃情况下加入木质素类吸附剂,启动搅拌器转动60-150 min,使吸附剂与溶液充分接触;(3)搅拌完成后过滤收集滤液,干燥即可得到凝胶含量在50ppm以下的聚乙烯吡咯烷酮产品。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述木质素类吸附剂为水解木质素(CAS:8072-93-3)、木质素乙酸酯(CAS:86855-54-1)、木质素碱2-羟基丙基醚(CAS:88402-77-1)、木质素(CAS:8068-03-9)中的一种或者几种的混合物。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的PVP粗品中凝胶含量为100-2000ppm。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的PVP粗品为PVP-K17、PVP-K30、PVP-K60、PVP-K90中的任意一种。
5.如权利要求4所述的PVP粗品,其特征在于,所述的PVP粗品为PVP-K60、PVP-K90中的任意一种。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的溶剂为乙醇、水的一种或任意两种的组合。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述木质素吸附剂过300-500目筛。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述吸附剂的质量为PVP粗品质量的0.3%(wt)-2.0%(wt)。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,将PVP粗品用水作为溶剂配制成水溶液的浓度为`1% (wt) -20%(wt)。
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