В областта на съвременните фини химикали поливинил пиролидон (PVP) се използва широко в много индустрии като медицина, козметика, храна и нова енергия поради своите уникални химични свойства. От това, че е носител на лекарства за подобряване на ефикасността на лекарствата до игра на удебеляване и стабилизираща роля в козметиката, PVP е навсякъде. Тъй като търсенето на пазара продължава да нараства, производственият му процес също се превърна в фокус на вниманието на индустрията.
Съдържание
● Характеристики и области на приложение на PVP
● Подробно обяснение на основния производствен процес на PVP
● Сравнителен анализ на различни производствени процеси
● Състояние на индустрията и предизвикателства на производствения процес на PVP
● Бъдеща тенденция на развитие на производствения процес на PVP
Характеристики и области на приложение на PVP
PVP е неионни полимер с химическа формула на (C6H9NO) n. Това е бял или млечен бял прах при нормални условия. Той е без мирис, силно хигроскопски и водоразтворим. Може да се разтвори в органични разтворители като етанол и хлороформ. С ниската си токсичност, висока биосъвместимост и добри филмови формиращи свойства, PVP играе ключова роля в много области:
Медицинско поле:Като свързващо вещество на таблет, той може да намали степента на фрагментация с повече от 95%; Като разтворител при инжекции, той може да увеличи разтворимостта на слабо разтворими лекарства с 3-5 пъти; В системите за продължително освобождаване на лекарства той може да удължи времето за освобождаване на лекарството чрез 12-24 часа.
Козметично поле:Той образува гъвкав оформен филм в лак за коса, който може да продължи до 8 часа; Като стабилизатор на емулсията, той може да удължи срока на срок на годност на продукта до повече от 24 месеца.
Ново енергийно поле:При производството на литиеви батерии PVP като дисперсинг може да подобри стабилността на дисперсията на въглеродния нанотръб с 40%, да увеличи живота на цикъла на батерията с 20%и да увеличи плътността на енергията с 15%.
Подробно обяснение на основния производствен процес на PVP
1. Метод на полимеризация на разрешаване
Методът на полимеризация на разтвора е основният метод за индустриално производство наПоливинил пиролидон PVPПонастоящем, който се разделя главно на два маршрута: полимеризация на органична разтворител и полимеризация на воден разтвор:
Рай на полимеризация на органичен разтворител:Приемането на действителния производствен процес на водещо предприятие като пример, винил пиролидон (NVP) се приготвя в 5 0% масов фракционен етанол разтвор, 0. 1% водороден пероксид се добавя като катализатор и 0. се извършва при постоянна температура от 50 градуса. Чрез прецизно контролиране на параметрите на реакцията може да се постигне скорост на конверсия на мономер от 99,2% и най -накрая се получава PVP продукт със солидно съдържание от 50%, а съдържанието на остатъчния мономер е по -малко от 0,1%, което отговаря на стандарта за фармакопея на САЩ (USP).
Воден път за полимеризация на разтвора:In laboratory-level production, add 0.4g dispersant P (NVP-co-VAc) and 80g deionized water to a 250mL four-necked flask, stir and dissolve in a 70 degree water bath, then add 20g NVP monomer and 0.15g ammonium persulfate initiator, and react for 6 hours under nitrogen protection. След вакуумно изсушаване може да се получи PVP продукт с широко разпределение на молекулното тегло. Този процес е подходящ за приготвяне на специални кополимери, като PVP-йод антибактериални материали.
2. Тенд на инициатора иновации
Traditional AIBN initiators have safety hazards due to the presence of cyanide. In recent years, the application of water-soluble initiators has gradually increased. A company used potassium persulfate-sodium bisulfite redox initiation system to carry out aqueous solution polymerization at 40℃ and successfully prepared pharmaceutical-grade PVP, whose acute oral toxicity LD50>10g\/kg, далеч под границата на ЕС да достигне регулаторната граница.
3. РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА ПОДДЪРЖАНЕ НА МАТЕРИАЛ
Производството на мономер на NVP приема основно -бутиролактон (GBL) метод на аминолиза:
GBL подготовка:60% от GBL в света се произвежда по метода на хидрогениране на малеичния анхидрид. Този процес използва Raney никел като катализатор. При условията на 150-200 градус и 2-3 MPa, коефициентът на конверсия на малеичния анхидрид може да достигне 98%, а селективността на GBL може да достигне 95%.
NVP синтез:GBL реагира с етаноламин при 180-220 градус и 1-2 MPa за генериране на хидроксиетил пиролидон (NHP). След дестилация и пречистване, NHP се дехидратира при 300-350 градус под катализата на -алуминия и добивът на NVP може да достигне 85-90%.
Сравнителен анализ на различни производствени процеси
| Производствен процес | Предимства | Недостатъци | Приложими сценарии |
| Органична полимеризация на разтворителя | Степента на конверсия на мономер 99%+, контролируема молекулярно тегло, чистота с висока продукта | Органичните разходи за възстановяване на разтворителя представляват 30%, съществуват емисии на ЛОС | Фармацевтична степен (отчитане на 70%), PVP производство от висок клас PVP |
| Полимеризация на воден разтвор | Без замърсяване на органични разтворители, инвестиция на оборудване с 20% по -ниско, може да се подготви съполимери | Wide molecular weight distribution (PDI>2.5), висока консумация на енергия след обработка на енергия | Хранителна степен, индустриален клас PVP и персонализирани продукти |
| Насипна полимеризация | Кратък процес на процеса, не се изисква разтворител | Reaction heat is difficult to remove, product yellowness value>15, молекулно тегло<100,000 | PVP от индустриален клас от нисък клас (като агент за пречистване на водата) |
Статус на индустрията и предизвикателства на производствения процес на PVP
През 2024 г. размерът на пазара на PVP ще достигне 1,87 милиарда щатски долара, като CAGR от 6,8% през последните пет години. Като най -големият производител, Китай представлява 62% от производствения капацитет, от който петте най -добри компании (като Хенан Тонгюан Фармацевтик и Боай Xinkaiyuan) представляват 75% от общия вътрешен производствен капацитет.
Индустрията е изправена пред три основни предизвикателства:
Натиск на околната среда:По време на органичния път на полимеризацията на разтворителя се произвеждат 3-5 тона органични отпадни води за всеки произведен тон PVP, а разходите за лечение представляват около 15% от общите разходи.
Техническо затруднение:PVP от висок клас фармацевтично ниво (като степен на инжектиране) все още разчита на вноса, а местните компании имат пропуски в технологията за приготвяне на тесно молекулно тегло (PDI<1.2) products.
Колебания на суровини:Цените на GBL са повлияни значително от пазара на малеински анхидрид. През 2023 г. диапазонът на колебание на цените ще достигне 12, 000-18, 000 yuan\/тон, което води до колебание над 20% от производствените разходи на PVP.
Бъдеща тенденция на развитие на производствения процес на PVP
1. Пробив на зеления процес
Процесът на полимеризация на водна основа е постигнал поетапни резултати. Технологията за непрекъсната водна фаза на полимеризация, разработена от определено предприятие, може да намали използването на органични разтворители с 90%, да намали количеството на отпадъчните води, генерирано с 85%, и да повиши ефективността на производството с 40%. Очаква се той да бъде индустриализиран през 2025 г.
2. Интелигентно надграждане на производството
След като водещите предприятия въведоха системата за управление на AI, точността на контрол на температурата на реакцията достигна ± 0. 5 градуса, стабилността на партидата на продукта се увеличава с 30%, а консумацията на енергия намалява с 18%.
3. Високо изпълнение на продуктите и разработването на продукти
Целевият PVP, натоварен с лекарства, е влязъл в етапа на клиничното изпитване и натоварването му с лекарства е 2 пъти по-високо от това на традиционните продукти; Новият PVP дисперсинг за литиеви батерии може да подобри бързото зареждане на батериите с 30%, а размерът на пазара се очаква да надхвърли 500 милиона щатски долара през 2026 г.
От подготовката на суровините до процеса на полимеризация, технологията за производство на PVP претърпява трансформация от традиционната оптимизация на процесите към зелени и интелигентни иновации. С непрекъснатото разширяване на областите на приложението надолу по веригата, индустрията ще ускори развитието си към висок клас и изискани посоки, като инжектира нов тласък в модернизацията на световната химическа индустрия.