syntes av polyvinylpyrrolidon (PVP)
PVP är en vattenlöslig polymer som också löser sig i andra polära lösningsmedel. Vid torra förhållanden är det ett vitt blåsande pulver som absorberar fukt. Från en lösning bildar det lätt filmer som har använts för beläggningsändamål. PVP används som bindemedel för formulering av farmaceutiska tabletter, för fuktning av olika personligvårdsprodukter, som livsmedelstillsatser och lim etc. Detta har också använts som ett utmärkt blockeringsmedel i Southern blot-analys (molekylärbiologisk teknik som används för detektering av specifik DNA-sekvens i DNA-prover). PVP syntetiseras via en fri radikal polymerisationsreaktion som börjar från vinylpyrrolidon (VP) monomer, med användning av en fri radikal initiator såsom Azobisisobutyronitril (AIBN).
schema 1: Reaktion för syntes av polyvinylpyrrolidon
material och instrumentering
-
två 20 ml flaskor med lock
-
två rörstänger
-
två volymetriska kolvar
-
två 100 ml bägare
-
skyddsglasögon
-
en uppsättning mätskedar (återanvändning)
-
en låda med vägpapper
-
en låda med handskar
-
en balans
-
två omrörningsmaskiner
-
pappershanddukar för städning
-
en flaska destillerat vatten
VP och AIBN köptes från Sigma Aldrich. Vid jämförelse av reaktionseffektiviteten utförs dessa experiment i en mikrovågsugn och även i en kokplatta.
experimentella procedurer
två flaskor (20 ml) innehållande sex till åtta mg fri radikal initiator, 2,2′-Azobisisobutyronitril (AIBN), 2 ml vinylpirrolidon (VP) och 2 ml vatten omrördes i ca 20 min vid rumstemperatur för att lösa upp allt AIBN i vatten. Ett prov placerades i mikrovågsugnen och reaktionen utfördes i 3 minuter och polymeren bildades. Det andra provet placerades i en värmeplatta med maximal effekt. Polymeren bildades i 13 min. Bilderna på utgångsmaterial och produkter presenteras i Figur 3. Resultaten presenteras i tabellen nedan. Nettobesparingen i energi var ganska tydlig.
VP (utgångsmaterial)
AIBN (initiator) PVP (slutprodukt)
Figur 5. Fotografier av initiala reaktanter och slutprodukt.
resultat & diskussion:
bildandet av vita gelliknande fasta ämnen indikerade slutförandet av polymerisationsreaktionen. När den får torka bildar den vita flingor som lätt absorberar atmosfärisk fukt.
Tabell 2. Den energi som förbrukas för PVP-syntesen med olika uppvärmningsmetoder
|
uppvärmningsanordning |
Tid (min) |
effekt (KJ / min) |
faktisk förbrukad energi (KJ) |
|
mikrovågsugn |
3 |
51.0 |
72 |
|
värmeplatta |
13 |
51.9 |
396 |
därför är andelen energi som sparas av mikrovågsugnen över den konventionella ugnen,