天津反应(a)实际上就是主催化剂2-吡咯烷酮碱金属盐(A)的制备过程,A分子中的N与K”分离后乙炔分子迅速进入到阴离子N附近并与其结合形成中间态(B).(B)与另一分子反应物2-吡咯烷酮反应生成NVP和另一分子(A),如此循环,反应连续不断进行下去.反应式(b>中,(A)分子正负电荷N与K分离的难易程度决定着NVP生成反应的难易程度.作为助催化剂的聚氧化烯类化合物,其聚氧化烯链能够包围(A)分子中的碱金属离子,促进正负电荷N与KR的分离,
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天津可以得到不同的产物.在NVP的聚合研究中,人们总是关心聚合工艺条件(引发剂.聚合方式、聚合温度﹑聚合时间等)对聚合产物结构和分子量的影响.因为PVP的分子量不同,即K值不同,其性能与应用也不同(详见本书PVP的应用一章)．在NVP的共聚物及交联聚合物中,共聚物(及交联聚合物)的组成和结构将决定共聚物的性能和应用．故本章将着重对论聚合工艺条件对聚合产物的影响.NVP单体极容易发生聚合(均聚)反应．
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天津在制备2-吡咯烷酮的钾盐时,必须将生成的水连续排出,水的存在对钾盐催化剂的活性有较大的负面影响,导致转化率降低.(2）羟端基聚醚和线性二元醇类助催化剂l5]在采用2-吡咯烷酮的碱金属盐催化2-吡咯烷酮乙烯化合成NVP时,分子量低于1000的羟端基聚醚和C以上的线性二元醇具有良好的助催化作用,采用这种助催化剂在100~200℃,7.5~30atm条件下反应3~20h,NVP收率可高达90%以上,并且没有聚合副产物生成.
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天津由于其独特的物理化学性质,如水溶性﹑强极性、非毒性、化学稳定性和阳离子活性,NVP可广泛应用于胶黏剂、涂料、纺织、食品、制药等工业领域.它的共聚物或均聚物大都具有良好的膜强度﹑染色相容性、刚性和黏性.大约80年前,德国人J.Walter.Reppe以乙炔为起始原料通过多步反应合成了NVP(即乙炔法或Reppe法),20年后美国的GAF公司、德国的BASF公司相继采用Reppe法实现了NVP的工业化生产.
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天津在乙烯化反应过程中必须对反应实施复杂的控制,否则会导致NVP收率显著降低.为了避开上述缺陷,可以采用另一种路线,先将y-丁内酯与乙醇胺进行胺化反应生成N-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮,然后采用不同手段在该分子中的羟乙基上发生脱羟基反应而得到NVP,这种方法称为y-丁内酯法.方法(1)是先用氯化亚矾(SOC1,)或HCl将羟乙基吡咯烷酮卤化为氯乙基吡咯烷酮,
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天津极化态的y丁内酯(l)被氨分子攻击后形成酰胺(),()迅速脱水及闭环后生成2-吡咯烷酮.分子筛骨架阳离子周围静电场越强,y-丁内酯环上炭基的极化程度就越大,也就越容易被NH,攻击.2．顺酐、加氢胺化法[3由于y丁内酯价格较高,因此由顺酐直接合成2-吡咯烷酮具有重要意义.将顺酐与氨水按一定配比混合后进行催化加氢,即可生成2-吡咯烷酮.顺酐与氨水的混合实质上是一个快速进行的酸碱中和过程,中和的产物再进行催化加氢,这种方法比起顺酐先加氦成y丁内酯,
了解详情天津这一类助催化剂主要包括:聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚及其混合物;聚氧乙烯乙二醇、聚氧丙烯乙二醇及其混合物;聚氧乙烯烷基醚﹑聚氧丙烯烷基醚及其混合物;聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚及其混合物,包括环上具有4,6,8个氧原子的冠醚类化合物.在上述聚氧化烯类化合物中,含有4~40个氧化乙烯或丙烯单元、且平均分子量在175~2000之间的化合物更适于作为助催化剂.2.2-吡咯烷酮与羧酸乙烯酯催化乙烯化[6]2-吡咯烷酮除了与乙炔发生乙烯化反应(Reppe工艺)之外，还能够与羧酸乙烯酯乙烯化而得到NVP.
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天津再经高压液相氨化或气相催化胺化合成2-吡咯烷酮这种方法要简单易行.德国专利IDE-A-2200600采用负载钯催化剂在275℃,120bar的温度和压力下对顺酐与氨水的混合溶液加氢,得到了收率为78%的2-吡咯烷酮.其他常用的加氢催化剂如负载型镍﹑铂催化剂或骨架镍都可用于顺酐/氨水混合物系的催化加氢反应.美国专利US5,101,045公开了-种由多种金属组成的复合催化剂Co(52.7%)--Cu(15.3%)-Mn(5.1%)-Mo(2.1%)-P(1.1%)-Na(0.1%),
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天津该方法虽然工艺并不复杂,但需高压设备,不适于大规模及连续生产,因此人们又将研究目标转移到气相法连续催化反应合成2-吡咯烷酮上.y-Al,O作为y-丁内酯与NH气相法胺化反应催化剂,在350℃反应条件下得到的2-吡咯烷酮收率较低,仅15%.后来有专利报道采用硅铝化合物,如蒙脱石、NaX分子筛为催化剂,效果良好.其中以人工合成的Y型沸石具应用前景.y-丁内酯分子中的券基被沸石分子筛中骨架阳离子周围的强静电场极化成(Ⅰ),
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天津聚氧化烯类助催化剂主催化剂仍为碱金属氢氧化物如KOH或者是2-吡咯烷酮的碱金属盐(占总物料量重量的0.5%~5%).后者实际上是碱金属氢氧化物与原料2-吡咯烷酮加热反应的产物,它可以预先制备好后再加入到反应物系中,也可以进行原位生产.具体方式如下:在反应器中先加入反应物2-吡咯烷酮,接着加入0.5%~5%的KOH,升温到75~130℃搅拌反应一定时间,然后经减压脱水即得到2-吡咯烷酮的钾盐.
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