syntese af polyvinylpyrrolidon (PVP)
PVP er en vandopløselig polymer, der også opløses i andre polære opløsningsmidler. Ved tørre forhold er det et hvidt blærende pulver, der absorberer fugt. Fra en opløsning danner den let film, der er blevet anvendt til belægningsformål. PVP bruges som bindemidler til formulering af farmaceutiske tabletter, til fugtning af forskellige personlige plejeprodukter, som fødevaretilsætningsstoffer og klæbemidler mv. Dette er også blevet anvendt som et fremragende blokeringsmiddel i Southern blot-analyse (molekylærbiologisk teknik anvendt til påvisning af specifik DNA-sekvens i DNA-prøver). PVP syntetiseres via en polymerisationsreaktion med fri radikal startende fra vinylpyrrolidon (VP) monomer under anvendelse af en fri radikal initiator såsom Aibn (Aibn).
skema 1: Reaktion til syntese af polyvinylpyrrolidon
materialer og instrumentering
-
to 20 ml flasker med hætter
-
to rørestænger
-
to volumetriske kolber
-
to 100 ml bægre
-
sikkerhedsbriller
-
et sæt måleskeer (genbrug)
-
en kasse med vejepapir
-
en kasse med handsker
-
en balance
-
to omrøringsmaskiner
-
papirhåndklæder til oprydning
-
en flaske destilleret vand
VP og AIBN blev købt hos Sigma Aldrich. Ved sammenligning af reaktionseffektiviteten udføres disse eksperimenter i en mikrobølgeovn og også i en kogeplade.
eksperimentelle procedurer
to flasker (20 ml) indeholdende seks til otte mg fri radikal initiator, 2,2′-Aibn (Aibn), 2 ml vinylpirrolidon (VP) og 2 ml vand blev omrørt i ca.20 minutter ved stuetemperatur for at opløse al AIBN i vand. En prøve blev anbragt i mikrobølgeovnen, og reaktionen blev udført i 3 minutter, og polymeren blev dannet. Den anden prøve blev anbragt i en varmeplade ved sin maksimale effekt. Polymeren blev dannet i 13 min. Billederne af råvarer og produkter er vist i figur 3. Resultaterne er præsenteret i nedenstående tabel. Nettobesparelsen i energi var helt tydelig.
VP (udgangsmaterialer)
AIBN (initiator) PVP (slutprodukt)
figur 5. Fotografier af indledende reaktanter og slutprodukt.
resultat& Diskussion:
dannelsen af hvide gelelignende faste stoffer indikerede færdiggørelsen af polymerisationsreaktionen. Når det er tilladt at tørre, danner det hvide flager, der let absorberer atmosfærisk fugt.
tabel 2. Den energi, der forbruges til PVP-syntesen ved forskellige opvarmningsmetoder
|
opvarmning enhed |
tid (min) |
effekt (KJ / min) |
faktisk energiforbrug (KJ) |
|
mikrobølgeovn |
3 |
51.0 |
72 |
|
varm plade |
13 |
51.9 |
396 |
derfor er procentdelen af energi, der spares af mikrobølgeovnen over den konventionelle ovn,