Syntéza Polyvinylpyrrolidonu (PVP)
PVP je ve vodě rozpustný polymer, který také rozpouští v jiných polárních rozpouštědlech. V suchých podmínkách je to bílý puchýřkový prášek, který absorbuje vlhkost. Z roztoku snadno vytváří filmy, které byly použity pro účely potahování. PVP se používá jako pojiva pro formulaci farmaceutických tablet, pro zvlhčení různých výrobků osobní péče, jako potravinářských přídatných látek a lepidel atd. To bylo také použito jako vynikající blokující činidlo v analýze Southern blot (technika molekulární biologie používaná pro detekci specifické sekvence DNA ve vzorcích DNA). PVP se syntetizuje polymerační reakcí volných radikálů počínaje monomerem vinylpyrrolidonu (VP) za použití iniciátoru volných radikálů, jako je Azobisisobutyronitril (Aibn).
Schéma 1: Reakce pro syntézu polyvinylpyrrolidonu
Materiály a Přístrojové vybavení
-
Dva 20 ml lahve s víčky
-
Dvě míchací tyčinky
-
Dvou odměrných baněk
-
Dva 100 ml kádinky
-
ochranné brýle
-
sada měřicí lžíce (opětovné použití)
-
krabice váží papíru
-
box rukavice
-
rovnováhu
-
Dva za stálého míchání stroje
-
Papírové ručníky pro úklid
-
jedna láhev destilované vody
VP a AIBN byly zakoupeny od Sigmy Aldrich. Při porovnání účinnosti reakce se tyto experimenty provádějí v mikrovlnné troubě a také v plotýnce.
Experimentální Postupy
Dvě lahvičky (20 ml), který obsahuje šest až osm mg volných radikálů iniciátor, 2,2′-Azobisisobutyronitrile (AIBN), 2 ml vinylpirrolidone (VP) a 2 ml vody se míchá po dobu asi 20 min při pokojové teplotě, aby se rozpustil všechny AIBN do vody. Jeden vzorek byl umístěn do mikrovlnné trouby a reakce byla provedena po dobu 3 minut a polymer byl vytvořen. Druhý vzorek byl umístěn do horké desky při maximálním výkonu. Polymer byl vytvořen za 13 minut. Obrázky výchozích materiálů a výrobků jsou uvedeny na obrázku 3. Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce. Čistá úspora energie byla zcela evidentní.
VP (výchozí suroviny)
AIBN (iniciátor) PVP (konečný produkt)
Obrázek 5. Fotografie počátečních reaktantů a konečného produktu.
výsledek & diskuse:
tvorba bílých rosolovitých pevných látek indikovala dokončení polymerační reakce. Jakmile se nechá zaschnout, vytváří bílé vločky, které snadno absorbují atmosférickou vlhkost.
Tabulka 2. Energie spotřebovaná pro PVP syntézu pomocí různých metod vytápění
|
Topné Zařízení |
Čas (min) |
příkon (KJ/min) |
Skutečné Spotřebované Energie (KJ) |
|
Mikrovlnná Trouba |
3 |
51.0 |
72 |
|
Horký Talíř |
13 |
51.9 |
396 |
Proto, procento ušetřené energie do mikrovlnné trouby více než konvenční trouba,